Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Tomoterapia. Zagadnienia podstawowe

6,975 views

Published on

Wstęp do Tomoterapii. Przybliżenie podstawowych zagadnień związanych z realizacją leczenia metodą tomoterapii spiralnej.

Published in: Health & Medicine, Technology
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Tomoterapia. Zagadnienia podstawowe

  1. 1. Tomoterapia Spiralna Tomasz Piotrowski Zakład Fizyki Medycznej Wielkopolskiego Centrum Onkologii oraz Zakład Elektroradiologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu
  2. 2. ? 1990 1996 Siemens Elekta Anders Brahme 1988 Radiother Oncol 12, pp129 pierwsze doniesienia o możliwości zwiększenia konformalności terapii poprzez zastosowanie modulacji intensywnością dawki Varian
  3. 3. ‘90 -  Pierwsza zrealizowana koncepcja IMRT; MIMiC -  NOMOS Corporation; -  PEACOCK - system odwrotnego planowania wykorzystujący kolimator wielowistkowy MIMiC; Multileaf Intensity -  Pierwszy pacjent leczony w 1994 roku; Modulating -  Sekwencyjna tomoterapia; Collimator -  141 instalacji do roku 2003 (dane AAMP)
  4. 4. IMRT (7 wiązek, Corvus system) 3D (dwie wiązki lateralne) Sekwencyjna tomoterapia (PEACOCK) 3DCRT (5 wiązek) Bruce Curran, NOMOS
  5. 5. Bruce Curran, NOMOS
  6. 6. Dlaczego sekwencyjna tomoterapia nie zdominowała innych rozwiązań technologicznych stosowanych w radioterapii ??? Komplikacje związane z: - realizacją leczenia (manualny przesów stołu terapeutycznego); - czasochłonnością; - weryfikacją dozymetryczną; - weryfikacją geometryczną (EPID); - brakiem koncepcji na zaawansowaną weryfikację anatomiczną (pojawiające się w ofertach innych producentów systemy IGRT oparte na metodzie keV/MeV CBCT lub zdjęć 2D keV); Chociaż… Koncepcja realizacji RT zaproponowana przez NOMOS była słuszna. IMAT Elekta (Yu, 2002), RapidArc Varian (2008)
  7. 7. Thomas Rockwell Mackie, Tomotherapy
  8. 8. Tomoterapia Spiralna – założenia - Nowe podejście do realizacji IMRT -  Integracja systemu -  Proste MLC (MIMiC) -  Poprawa rozdzielczości MLC -  Zwiększenie liczby wiązek - Jedna energia promieniowania X 6MV - Wzrost osłonności ograniczników pola - Tomograficzna weryfikacja leczenia
  9. 9. Tomoterapia Spiralna – specyfikacja ogólna - 6 MV Siemens linac - Up to 8 Gy/min @ axis - 85 cm diameter gantry bore - 64 leaves with 6.25 mm resolution @ axis - 5 cm x 40 cm maximum field @ axis - Slice field width from 5 mm to 50 mm @ axis - Minimum beamlet size 5 mm x 6.25 mm @ axis -  Xenon CT detectors with per pulse acquisition -  0.25 mm precision CT couch -  Leaves 10 cm thick, 95% tungsten alloy -  Primary collimator 22 cm thick 95% tungsten alloy Na podstawie: TR Mackie, Tomotherapy 2003
  10. 10. Możliwości optymalizacyjne Na przykładzie obszaru napromieniania o wielkości 10 cm x 10 cm x 10 cm IMRT realizowane przy użyciu statycznych wiązek promieniowania: - Kilka (N) wiązek terapeutycznych (od 5 do 9) każda 10 cm x 10 cm - Każda z wiązek składa się z beamletów o wielkości 1 cm x 1 cm Liczba potencjalnych beamletów do wykorzystania: N x 100 (max 900) Tomoterapia sekwencyjna (PEACOCK): -  10 obrotów, wokół obszaru napromieniania -  Każdy z obrotów podzielony na 51 równoodległych łuków (ok 7 st) -  Każdy z łuków zawiera 10 beamletów Liczba potencjalnych beamletów do wykorzystania: 51 x 10 x 10 = 5100
  11. 11. Możliwości optymalizacyjne Na przykładzie obszaru napromieniania o wielkości 10 cm x 10 cm x 10 cm Tomoterapia spiralna: - jak w tomoterapii sekwencyjnej z uwzględnieniem parametru “pitch” - Kliniczne wartości “pitch” od 0.2 (pięć obrotów) do 0.5 (dwa obroty) - Biorąc pod uwagę wiązkę o szerokości 1 cm Liczba potencjalnych beamletów do wykorzystania: 5 x 5100 = 25 500 Definicja współczynnika pitch: The pitch factor is defined as couch movement per rotation in units of the FBT FBT - Fan beam thickness (1 cm, 2.5 cm i 5 cm)
  12. 12. Wiązka wachlarzykowa -  Szerokość od 5 mm do 50 mm -  Brak filtra stożkowego: * dedykowany system IMRT, * większe natężenie w osi centralnej wiązki * brak komponenty neutronowej, brak (minimalny) head-scatter * “prawie jak” CT bowtie filter
  13. 13. Wiązka wachlarzykowa 1 cm 40 cm -  Twardsze spektrum wzgl Clinac 2100 Kodak XV film (Mackie et al) -  Brak utwardzania wiazki poza osią centralną -  Profil odmienny niż koncepcja “0-1”
  14. 14. MLC -  System binarny (0-1) -  Otwieranie/zamykanie sterowane systemem opartym na sprężonym powietrzu -  Czas otwarcia 20 ms (rozbieżności uwzględnione w procesie optymalizacji) -  64 listki każdy o nominalnej szerokości 6.25 mm w izocentrum -  Grubość listka 10 cm (95% wolframu) transmisja 0.5% w polu i 0.2% poza polem -  Długość kolimatora 40 cm -  3 szerokości pola (1, 2.5 5 cm) uzyskiwane dzieki ogranicznikom pola (nie MLC)
  15. 15. MLC Transmisja przez listki w porównaniu z osiągami klasycznych akceleratorów Dlaczego 6.25 mm? (grubość listka w izocentrum): Shepard et al Med Phys 1999, 26:1212-21 udowodnił, że zastosowanie 6 mm zamiast 10 mm szerokości listków znacząco poprawia jednorodność rozkładu dawek w obszarze napromienianym. Ponadto przedstawił że nie ma zysku klinicznego w przypadku dalszej redukcji szerokości listków do 2 mm. (Nie mówimy tu o rozwiązaniach stereotaktycznych) Głowica + układ kolimujący pozwalają na zobrazowanie obszaru o średnicy 40 cm. Średnica obszaru terapeutycznego może wynosić nawet 70 cm.
  16. 16. Stół -  Konstrukcyjnie – odpowiednik stołu tomograficznego (różnica płaska leżanka) -  Możliwość mocowania komercyjnie dostępnych unieruchomień (Sinmed, MedTec…) -  Trzy kierunki ruchu (brak rotacji) -  Rotacja w płaszczyźnie poprzecznej pacjenta redukowana automatycznie poprzez zmianę kąta startowego napromieniania -  Przesów stołu umożliwia realizację jednorazowego napromieniania polem długim do 160 cm (pełna opcja) (40 x 160 cm). - Precyzja stołu w osi CC 0.25 mm
  17. 17. Obrazowanie MV -  Konwencjonalny detektor CT (xenon ion chamber) -  Energia w trakcie tworzenia skanów 3.5 MV -  Dawki pochłaniane w trakcie obrazowania 0.5 – 3 cGy -  Detektory odgrodzone wolframowymi błonami w celu likwidacji szumu “cross-talk” (miedzy detektorowego) - Dwojaka funkcja detektorów: obrazowanie MVCT przed podaniem dawki terapeutycznej oraz w trakcie napromieniania archiwizowanie informacji o pochłoniętej dawce w celu jej prezentacji na skanach MVCT Ruchala et al Med Phys 2002;29:2590-605 udowodnił: -  możliwość detekcji struktur o średnicach 3 cm i różniących się kontrastem o 3% (mięśnie-tłuszcz) -  dla struktur znacząco różniących się kontrastem (powietrze-kości) istnieje możliwość detekcji struktur o średnicy 1.2 mm
  18. 18. Obrazowanie MV - MVCT stosowane głównie w trakcie MVCT kVCT kursu RT w celu weryfikacji międzyfrakcyjnych zmian anatomicznych. W wybranych przypadkach możliwość wykorzystania w procesie przygotowania planu leczenia (leczenie paliatywne – moduł StartRT, artefakty na kVCT i ich brak na MVCT) kVCT MVCT kVCT MVCT
  19. 19. Oprogramowanie: System Planowania -  Planowanie odwrotne (dedykowane IMRT) -  algorytm Collapsed Cone C/S -  32 procesorowa jednostka obliczeniowa (olbrzymia liczba beamletów) -  TERMA (total energy release per unit mass) kalkulacja wstępna (minuty) (szybka, przyblirzona, nie zawierająca pełnych informacji o rozkładzie dawki) -  W trakcie pierwszej kalkulacji dawek tworzony sinogram zawierający informacje o interakcji każdego potencjalnego beamletu z ośrodkiem napromieninym (10 – 30 min). Kolejne kalkulacje dawek modyfikują istniejący sinogram ( < 2 min) -  Full beamlet calc – kalkulacja pełna (godziny, zapuszczana na noc) -  Brak problemu “odmiennych dawek” (przykład helios-eclipse)
  20. 20. Oprogramowanie: Fuzja obrazów -  Weryfikacja ułożenia przed rozpoczęciem sesji terapeutycznej -  Fuzja kVCT-MVCT lub MVCT-MVCT -  Automatyczna korekta pozycji w osiach C-C, A-P, M-L oraz korekta rotacji pacjenta wokół osi długiej (C-C) – zmieniana jest pozycja startowa źródła. Brak korekcji rotacji wokół osi A-P i M-L
  21. 21. Oprogramowanie: Rekonstrukcja dawki -  Unikalna metoda oparta na dozymetrii transmisyjnej. -  Zbieranie przez detektor informacji dot. natężenia promieniowania emitowanego w trakcie sesji RT -  Rekonsrukcja dawki na uprzednio utworzonych skanach MVCT lub na skanach użytych w trakcie planowania kVCT -  Porównanie dawek pierwotnych (zaplanowanych) z aktualnymi (dostarczonymi w trakcie sesji RT) ze szczególnym uwzględnieniem PRV/OAR i obszaru napromieniania. Porównanie izodoz i histogramowe. -  Możliwość reoptymalizacji planu leczenia z uwzględnieniem zaistniałych rozbieżności pomiędzy dawami.
  22. 22. Proces
  23. 23. Weryfikacja dawki po zastosowanych przesunięciach
  24. 24. Rekonstrukcja dawki
  25. 25. Uwzględnienie informacji o deformacji krzywoliniowej
  26. 26. Reoprymalizacja przesunięcie o 3 woksele (0.54 cm) przed leczeniem różnica dawek przed i po przesunięciu dawka podana dawka bez uzupełniająca uwzględnienia przesunięcia
  27. 27. Reoprymalizacja
  28. 28. Przypadki kliniczne – oś mózgowo-rdzeniowa
  29. 29. Przypadki kliniczne – TMI Klasyczny TBI HT TMI
  30. 30. Przypadki kliniczne – scalp
  31. 31. Przypadki kliniczne – głowa i szyja
  32. 32. Przypadki kliniczne – rdzeń kręgowy, re-treatment
  33. 33. Przypadki kliniczne – mózg
  34. 34. Przypadki kliniczne – rak piersi Helical tomotherapy Direct tomotherapy (nowa opcja)
  35. 35. Przypadki kliniczne – rak stercza
  36. 36. Przypadki kliniczne – rak odbytu
  37. 37. Przypadki kliniczne – anal adenocarcinoma Helical tomotherapy Step and shot IMRT
  38. 38. Przypadki kliniczne - wątroba
  39. 39. Przypadki kliniczne – rak płuca

×