際際滷

際際滷Share a Scribd company logo
Podstawy planowania leczenia
                  w radioterapii




            Cz II: Tworzenie planu leczenia

                         Tomasz Piotrowski1,2
1 Zakad Elektroradiologii, Wydz Nauk o Zdrowiu, Akademia Medyczna, Pozna
     2 Zakad Fizyki Medycznej, Wielkopolskie Centrum Onkologii, Pozna
Metody napromieniania
Wykorzystane medium determinuje metod podawania dawki!
(Pomaraczowa ramka - obszar zainteresowa wykadu)




                                     r坦doperacyjna




                                                                                             Teleterapie Hadronowe
 TERAPIA RADIOIZOTOPOWA




                                      Radioterapia
                                                                       DART         DART
                                                                        IGRT        IGRT
                                                                       IMRT         IMRT
                                                      3DCRT           3DCRT
                                                                                X
                                                       2DRT   X, e-    2DRT
                                                       1DRT            1DRT    Tomoterapia
                                                       粒
       Teleterapia
                                                              Akceleratorowa
                                          RTG Co-60



                                                                      TELETERAPIA
                          BRACHYTERAPIA


                                                RADIOTERAPIA
Terapie klasycznymi akceleratorami
Geometria promieniowania  podstawowe parametry:
- warto obrotu gowicy aparatu terapeutycznego wok坦 pacjenta,
- pozycja stou terapeutycznego,
- warto obrotu kolimatora (rotacja pola wok坦 osi wizki prom.),
- wielko p坦l terapeutycznych wizki promieniowania.

Wszystkie akceleratory stosowane w radioterapii wyposa甜one s we wska添niki
okrelajce wy甜ej wymienione parametry wizki terapeutycznej.

                  Z               P(F) = P(FI) * F/FI
                          FI
                                  a - o obrotu ramienia gowicy
              a       I
                                  b - o centralna wizki promieniowania
                                  I  punkt izocentryczny                  Pole
                  b
                                  FI  odlego izocentryczna
                                  F  dowolna odlego od 添r坦da Z
                                  P  pole

W wikszoci aparat坦w terapeutycznych promieniowanie jest emitowane ze 添r坦da
w obszar o ksztacie ostrosupa o podstawie prostokta (ma charakter rozbie甜ny - wz坦r).

Wymiary bok坦w tego prostokta mo甜na zmienia, dziki czemu zmianie ulega wymiar
pola promieniowania (ruchome szczki - ograniczniki wizki).
Terapie klasycznymi akceleratorami
Geometria promieniowania  metody SSD i izocentryczna

                                             1                               900
Metoda izocentryczna:

- odlego 添r坦do punkt centrowania
  (izocentrum) zawsze taka sama;                      SSD1=FI-d1

- zmienna odlego SSD zale甜na                  FI




                                                                              2
  od gbokoci d;                                    d1
                                                           d2   SSD2=FI-d2

- podstawowa metoda                                             FI
  w wielowizkowej terapii
  wykorzystujcej promieniowanie
  fotonowe (X,粒);
- wykorzystywana tak甜e w jednowizkowej
  terapii fotonowej;
- NIE stosowana w terapii elektronowej.
Terapie klasycznymi akceleratorami                           1
Geometria promieniowania  metody SSD i izocentryczna
                                                                  FI         SSD1=FI


Metoda SSD:
                                                                            d1

- odlego 添r坦do  sk坦ra (SSD)
  zawsze taka sama (SSD=FI);
- warunek SSD=FI uzyskiwany dziki
  zmianie poo甜enia stou
  terapeutycznego

- podstawowa metoda




                                                                                   2
  w jednowizkowej terapii                                             FI

  wykorzystujcej promieniowanie
                                                        d2       SSD2=FI
  fotonowe (X,粒) oraz w terapii elektronowej;
- BARDZO RZADKO stosowana
  w wielowizkowej terapii fotonowej;
Terapie klasycznymi akceleratorami
Energia promieniowania terapeutycznego
Wyb坦r rodzaju i energii promieniowania uzale甜niony jest od lokalizacji
obszaru napromieniania w ciele pacjenta.

Najczciej stosowanymi energiami s:
dla promieniowania fotonowego  1.25 MV, 6 MV, 9 MV, 15 MV, 20 MV,
dla elektronowego  6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 15 MeV, 18 MeV, 21 MeV.

Podstawowe               Co-60   X 6 MV   X 20 MV           E 6 MeV   E 12 MeV     E 18 MeV
parametry
wizki prom.:




                                                    20 cm
- rozkad dawki
  wzdu甜 osi
  centralnej
 (PDG, TPR, TAR)

- rozkad dawki
  w poprzek osi
                                 Fotony                                Elektrony
  centralnej (funkcja profilu)
Terapie klasycznymi akceleratorami
Geometria wizek  czy istniej schematy geometryczne?
Geometria (wielko p坦l terapeutycznych oraz kt skrtu
gowicy i kolimatora akceleratora terapeutycznego wzgldem
ciaa pacjenta) wizek promieniowania oraz ich ilo
uzale甜nione s od anatomicznej lokalizacji napromienianego
obszaru (PTV) oraz narzd坦w krytycznych (OAR).
1. Planowanie leczenia oparte na wyznaczaniu wielkoci p坦l oraz iloci wizek
   terapeutycznych na symulatorze RTG (planowanie 1D, 2D), w trakcie
   kt坦rego niemo甜liwa jest tr坦jwymiarowa rekonstrukcja PTV, powinno opiera
   si na szczeg坦owej znajomoci korelacji pomidzy anatomi kostn
   pacjenta a rekomendowanym (informacje o rodzaju i stopniu zaawansowania
   choroby) obszarem napromieniania.
   W takim przypadku zalecane jest korzystanie z opracowanych schemat坦w
   geometrycznych, na podstawie kt坦rych mo甜liwe jest uzyskanie hipotetycznie
   optymalnych rozkad坦w dawek.
2. Planowanie tr坦j- (3DCRT, IMRT) bd添 czterowymiarowe (IGRT, DART)
   powinno uwzgldnia nastpujce kroki: a/ wyb坦r adekwatnego schematu
   geometrycznego (bd添 korelujcego z nim), b/ modyfikacja uwzgldniajca
   indywidualne waciwoci napromienianego pacjenta.
Terapie klasycznymi akceleratorami
Gdzie szuka schemat坦w?
R坦甜nice pomidzy schematami NIE MOG wpywa na zmian obszaru
napromieniania, zasada  napromieniaj jak chcesz byleby:
- poda jak najbardziej jednorodn dawk (95%-105%) na z g坦ry ustalony
  obszar (r坦甜nice anatomiczne poszczeg坦lnych pacjent坦w mog jedynie
  wpywa na fluktuacje anatomii pacjenta leczonego wzgldem anatomii
  pacjenta idealnego)
- oszczdzi narzdy krytyczne (absolutne minimum - nie przekroczy dawki
  tolerancji dla poszczeg坦lnych OAR)

Wybrane pozycje literaturowe:
1. 3-D Conformal Radiotherapy : A New Era in the Irradiation of Cancer.
   James A. Purdy, John L. Meyer.
2. Principles and Practice of Radiation Oncology. Perez C A Brady L W
3. Clinical Radiation Oncology. Gunderson L L
4. Radiotherapy Physics In Practice. Williams J R Thwaites D I
5. Intensity Modulated Radiation Therapy. Webb S
6. Practical Radiotherapy Planning. Dobbs J Barrett A
7. Treatment Planning In Radiation Oncology. Khan F M Potish R A
Terapie klasycznymi akceleratorami
Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia
promieniowaniem jonizujcym


Planowanie 1D (jednowymiarowe)  obliczanie czasu niezbdnego do podania
okrelonej dawki (DZ) w okrelonym punkcie ciaa pacjenta.

Wymiarem jest o centralna wizki                              F
                                      powietrze
promieniowania (CAX).                 napromieniany
                                                                      powierzchnia
                                                      tkanka   d1
                                      orodek         mikka

Istnieje mo甜liwo uwzgldnienia
niejednorodnoci orodka                              puco    d2

detektowanej w osi wizki CAX.
                                                      tkanka   d3
                                                      mikka
Obecnie stosowana jako przybli甜ona                             P
weryfikacja rozkadu dawki w CAX
dla nieskomplikowanych metod napromieniania.
Terapie klasycznymi akceleratorami
Obliczanie czas坦w napromieniania: (1)  technika izocentryczna,
                                 (2)  technika SSD.



(1)                                                                           (2)
t        czas napromieniania pacjenta

Dzad  dawka zadana na gbokoci d dla danej wielkoci pola w: 1  IZO; 2  SSD

Cs       wsp坦czynnik zmiany mocy dawki od wielkoci pola   Bok przybli甜ony = 2AB/(A+B)
Csd      stosunek mocy dawki zmierzonej w warunkach referencyjnych (10x10cm, SCD) do mocy dawki
          zmierzonej przy zastosowaniu wielkoci pola referencyjnego (10x10cm) oraz SCD = SCD - d

SSD  odlego ognisko - sk坦ra pacjenta

d        gboko, na kt坦rej zadano dawk
    
Dref     moc dawki zmierzonej w technice SSD dla warunk坦w referencyjnych
    
Dmax  moc dawki zmierzonej na gbokoci maksymalnej w technice SSD, w warunkach referencyjnych
TPR  tissue phantom ratio

PDG  procentowa dawka gbokociowa

SCD  odl. ognisko-komora w warunkach ref. (1,25MV - 85cm, X6MV -105cm X15MV i X20MV - 110cm)
Terapie klasycznymi akceleratorami
Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia
promieniowaniem jonizujcym


Planowanie 2D (dwuwymiarowe)  obliczanie czasu niezbdnego do podania
okrelonej dawki (DZ) w okrelonym punkcie ciaa pacjenta. Mo甜liwo
dwuwymiarowej wizualizacji rozkadu dawki.
Ukadem dwuwymiarowym jest skan tomograficzny.
Uwzgldnienie niejednorodnoci orodka detektowanej
w paszczy添nie 2D oraz przyczynk坦w promieniowania
wt坦rnie rozproszonego w orodku (na paszczy添nie).


Obecnie stosowana jest jedynie metoda porednia (1.5 D)
opierajca si na punktowej kalkulacji dawki
z uwzgldnieniem nieregularnoci p坦l:
- uwzgldnienie oson w obliczeniu jednostek monitorowych,
- brak rozkadu dawek.
Terapie klasycznymi akceleratorami
Przykad: Metoda Irregular Planning (1.5D)  Symulator RTG




          1  dwa zdjcia RTG          2  okrelenie rozmiaru p坦l




          3  ustalenie punktu RP      4  MLC i kalkulacja dawki
Terapie klasycznymi akceleratorami
Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia
promieniowaniem jonizujcym


3DCRT (tr坦jwymiarowe konformalne)  mo甜liwo tr坦jwymiarowej wizualizacji
obliczonego rozkadu dawki oraz statystycznej
interpretacji zale甜noci dawka  narzd.
Uwzgldnia niejednorodnoci orodka
oraz promieniowanie wt坦rnie rozproszone
w orodku.

W celu konformalizacji rozkadu dawki (jak
najlepszego dopasowania izodozy
terapeutycznej  zazwyczaj 95% do obszaru
napromieniania  PTV) istnieje mo甜liwo
kontrolowanego zastosowania statycznych
modyfikator坦w rozkadu dawki tj: kliny,
kompensatory, osony indywidualne lub
statyczne MLC. Kontrolowane = podlegajce weryfikacji w trakcie planowania
Terapie klasycznymi akceleratorami
Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia
promieniowaniem jonizujcym

IMRT (intensity modulated radiotherapy)  w odr坦甜nieniu od 3DCRT rol
modyfikatora rozkadu dawki
spenia dynamiczny MLC,
modelujcy w trakcie
napromieniania ksztat                                  3D
pola terapeutycznego,
przez co modulowane jest                                         3DCRT
nat甜enie dawki pochanianej
w poszczeg坦lnych czciach
obszaru napromieniania i OAR.

                                                       IMRT
Dwie podstawowe metody:
- Dynamiczna (sliding window)
- Sekwencyjna (step & shot)
Terapie klasycznymi akceleratorami
Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia
promieniowaniem jonizujcym
IGRT (image guided radiotherapy)  techniki konformalne 3DCRT, IMRT dla
kt坦rych realizacja uo甜enia pacjenta na stole terapeutycznym jest weryfikowana
oraz (jeli zachodzi taka konieczno) automatycznie modyfikowana
bezporednio przed rozpoczciem seansu terapeutycznego. Istnieje tak甜e
mo甜liwo oceny ruchomoci wewntrznej obszaru napromieniania oraz OAR.
Terapie klasycznymi akceleratorami
Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia
promieniowaniem jonizujcym
DART (dynamic adaptive radiotherapy)  techniki konformalne 3DCRT, IMRT,
IGRT dla kt坦rych dziki synchronizacji periodycznych cykli fizjologicznych
determinujcych ruchomo wewntrzn obszaru napromieniania oraz
podzespo坦w akceleratora terapeutycznego sterujcych dynamik ruchu ukadu
kolimujcego MLC lub bramkujcych emitowane promieniowanie jonizujce
mo甜liwe jest napromienianie zredukowanego (o ruchomo wewntrzn)
obszaru napromieniania.




 IMRT                                                   DART
Nowa generacja akcelerator坦w - tomoterapia
Schematy frakcjonowania dawki
Biorc pod uwag czynniki biologiczne guza i zdrowych tkanek
oraz fizyczne i techniczne parametry napromieniania dobiera si najbardziej
optymalny spos坦b frakcjonowania dawki.

Dlatego te甜 istnieje szereg metod frakcjonowania dawki,
spor坦d kt坦rych za klasyczne uwa甜a si:
- regularne napromienianie jedn dawk frakcyjn 1.8  2.5 Gy dziennie,
- pi razy w tygodniu,
- do dawki cakowitej, kt坦rej warto zale甜y od typu i zaawansowania guza
   nowotworowego.

Przykady

CA Mammae:
1) 1.8Gyx28fr->50.4Gy 2) 2Gyx25fr->50Gy 3) 2.25Gyx20fr->45Gy 4) 2.5Gyx17fr->42.5Gy

CA Recti:
1) RT przedoperacyjne: 5Gyx5fr->25Gy 2) RT pooperacyjne: 1.8Gyx28->50.4Gy (IIEtapy)

NSCLC:
1) nieoperacyjny: 2Gyx30(33)fr->60(66)Gy (I lub II Etapy) 2) pooperacyjny: 2Gyx27fr->54Gy
Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki
Rodziny algorytm坦w wizek elementarnych (pencil beams).
- Podstawa: Teoria Fermiego-Eygesa wielokrotnego rozpraszania Coulombowskiego.
- Bazuj na rozwizaniu Eygesa r坦wnania transportu otrzymanego przy zao甜eniu,
  甜e elektrony podlegaj rozproszeniom pod maymi ktami.
- Rozkad Gaussa  opis rozkad坦w ktowego i przestrzennego wizki elementarnej
- Szeroko rozkad坦w - funkcja zdolnoci rozpraszania promieniowania w orodku.

Algorytmy wizek elementarnych uwzgldniaj w uproszczony spos坦b:
- charakterystyk wizki padajcej,
- dominujce efekty oddziaywa,                               zbi坦r wizek elementarnych
                                                               tworzcych wizk terapeutyczn
- ksztat pola napromieniania      G

   oraz skad orodka.                                                      kolimatory
                                       F                                         elektronowe


Model Hogstroma:
 Najbardziej popularna metoda
 wizek elementarnych
                                                                                 sk坦ra
                                           propagacja elementarnej
                  gdzie:                                                         tkanka mikka
                                           wizki elektron坦w

                                                                                 puco



                                     Wizka elementarna promieniowania elektronowego
Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki
Algorytmy uwzgldniajce niejednorodno orodka - algorytmy poprawkowe
1. Metoda efektywnej gbokoci (effective depth method)
                                                                 添r坦do
  Punkt p le甜y w osi wizki promieniowania                             SSD
  na gbokoci d=d1+d2+d3                           Powietrze
                                                                                Powierzchnia
  Nale甜y zaznaczy, 甜e promieniowanie aby            Orodek           d1
  dotrze do punktu p musi pokona obszar
                                                                             Puco d2
  tkanki mikkiej o gstoci zbli甜onej do gstoci
  wody =1, nastpnie obszar w pucu o gstoci
  mniejszej od gstoci wody =0.3
                                                                       d3
  oraz ponownie obszar tkanki mikkiej.
                                                                   p


  Dlatego efektywna gboko na jakiej znajduje si punkt p mo甜na wyrazi:

  deff = di* i

  Wsp坦czynnik korekcyjny dawki uwzgldniajcy niejednorodno gstoci orodka:
  CF = (SSD + d)2 / (SSD +deff )2

  SSD - odlego 添r坦do-powierzchnia, d - fizyczna gboko punktu pomiaru dawki,
  deff - efektywna gboko punktu pomiaru dawki.
Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki
Algorytmy uwzgldniajce niejednorodno orodka - algorytmy poprawkowe
2. Metoda efektywnego osabienia wizki promieniowania (effective attenauation)

  W celu uwzgldnienia korekcji niejednorodnoci gstoci orodka wprowadzimy
  wsp坦czynnik korekcji, kt坦ry przyjmuje wyra甜enie:

  CF = Dniejednorodny / Djednorodny
  Dniejednorodny - dawka w punkcie pomiaru w fantomie niejednorodnym,
  Djednorodny - dawka w tym samym punkcie w fantomie wodnym.

  Wizka promieniowania w wodzie ulega osabieniu co mo甜na wyrazi:

  D = D0 * e-袖d
  d - gboko pomiaru dawki,
  袖 -liniowy wsp坦czynnik osabienia,
  D0 pocztkowa warto dawki.
  Ostatecznie wsp坦czynnik korekcji przyjmuje posta:

  CF = e -袖(d-deff)
Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki
Algorytmy uwzgldniajce niejednorodno orodka - algorytmy poprawkowe
3. Metoda Tissue Air Ratio
   CF = TAR(deff ,r) / TAR(d,r)

4. Metoda Power Law (Batho) i zmodyfikowana metoda Batho
   - Metody uwzgldniajce oddziaywanie promieniowania z materi (przyczynki
     od wt坦rnie rozproszonego promieniowania jonizujcego) ze szczeg坦lnym
     uwzgldnieniem obszaru build-up i energii promieniowania.
   - Droga przebyta przez promieniowanie podzielona jest na N warstw o gruboci 1cm.
  CF= KN * TAR (dm,A)(袖m -袖m-1 )/袖0
  A - wielko pola,
  袖m - liniowy wsp坦czynnik osabienia dla m-tej niejednorodnej warstwy,
  袖0 - liniowy wsp坦czynnik osabienia dla wody,
  dm- odlego pomidzy punktem siatki a granic m-tej niejednorodnej warstwy,
  KN - stosunek masowego wsp坦czynnika absorpcji dla N-tej warstwy i masowego
  wsp坦czynnika absorpcji dla wody: KN =(袖en /)N / (袖en /)

  Metoda zmodyfikowana Batho  jedynie opadajca cz krzywej TAR:

  CF= KN * TAR (dm+Dmax,A)(袖m -袖m-1 )/袖0
Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki
Siatka kalkulacji  czynnik determinujcy dokadno kalkulacji rozkadu dawki
Powszechnie stosowane wielkoci: 1.25 mm, 2.50 mm, 5.00 mm, 10.00 mm




  Siatka kalkulacji 2.5 mm   Siatka kalkulacji 5 mm   Siatka kalkulacji 10 mm
Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki
Metody Monte Carlo
- Los czstki elementarnej (np. elektrony) bd添 kwantu promieniowania fotonowego
  symulowany jest od momentu narodzin (kreacji) poprzez oddziaywanie jej ze
  rodowiskiem, w kt坦rym si rozprzestrzenia a甜
  do mierci (cakowitej utraty energii);
- Poprawno metod Monte Carlo uzale甜niona jest
  jedynie od dokadnoci wyznaczenia poszczeg坦lnych
  prawdopodobiestw opisujcych rodzaje oddziaywania
  fotonu/elektronu z orodkiem rozpraszajcym.



Podstawowe metody:
- Macro MC
- Voxel MC

Stosowane kody:
- PENELOPE     gdzie:

- EGSnrc
- MCNP
- BEAM
Metody planowania  forward & inverse planning
Forward planning
- Planowanie:
  2D, 3D, 3DCRT, proste przypadki planowania IMRT technik step and shot
- Polega na optymalizacji rozkadu dawki statycznymi akcesoriami
  wykorzystywanymi jako modyfikatory rozkadu dawki:
  statyczne MLC, osony indywidualne i standardowe, kompensatory, kliny
- Proces optymalizacji przebiega wg schematu: 1/ wyb坦r zestawu akcesori坦w
  lub/i procedur modyfikujcych rozkad dawki; 2/ weryfikacja uzyskanego
  rozkadu dawki; 3/ akceptacja lub powr坦t do punktu pierwszego.
Inverse planning
- Planowanie: IMRT, IGRT, DART
- Proces odwrotnego planowania rozkadu dawki. Definicja (przez osob
  planujc) statystycznych parametr坦w dawki w poszczeg坦lnych OAR oraz
  obszarze napromieniania inicjuje komputerowy proces wyszukiwania
  najbardziej optymalnej sekwencji ruchu poszczeg坦lnych listk坦w MLC pynnie
  (sliding window) bd添 skokowo (step and shot) zmieniajcych swoj pozycj
  w trakcie napromieniania.
W obu przypadkach geometria promieniowania (ilo wizek i ich orientacja
przestrzenna) ustalane s rcznie przez osob planujc.
Normalizacja
Metody normalizacji:
1. Systemowa (No normalization);
2. W izocentrum;
                                         Ka甜da z powy甜szych odbywa si
3. Na okrelon izodoz;
                                         wzgldem normalizacji systemowej
4. Objtociowa.


Jak patrze na przykady na kolejnym slajdzie?
                                                 punkt izocentryczny




                                                 jednostki
                                                 monitorowe,
                                                 dawki
                                                 referencyjne
System    Na izocentrum




Na izodoz     Na objto
Forward planning
               krok po kroku
           na przykadzie NSCLC

                    Pojcia:
punkt lokalizacyjny, geometria promieniowania,
         modyfikatory rozkadu dawek
Przyjrzyjmy si danym
NSCLC:
planowanie 3DCRT; frakcjonowanie 2Gy x 30fr do 60Gy;
obszar napromieniania: PTV (CTV+(x,y):1cm/(z):2cm); narzdy krytyczne: puca,
                                                     rdze krgowy, serce.

                                                     Oczekiwana jednorod-
                                                     no w PTV: 95-107%

                                                     Dawki krytyczne:
                                                     Rdze  Dmax<50Gy
                                                     Puca  Dmean~<20Gy
Punkt lokalizacyjny
                      Odszukanie koordynat (x, y, z)
                      punktu lokalizacyjnego.
                      Punkt lokalizacyjny  znacznik
                      zlokalizowany na sk坦rze. Na podstawie
                      przesuni (x, y, z) utworzonego planu
                      leczenia wzgl. koordynat punktu
                      lokalizacyjnego, lekarz odwzorowuje
                      plan leczenia na pacjencie
                      (weryfikacja symulacyjna RTG).
Wstawienie wizek oraz okrelenie ich liczby
Prekalkulacja # 1  ocena rozkadu dawki
                            Algorytm:
                            Pencil Beam + Modified Batho

                            Siatka kalkulacji: 2.5 mm




Szybka ocena:
Jednorodno dawki w PTV
Dawka max w rdzeniu
Dawka rednia w pucach

Ocena szczeg坦owa:
Wnioskowanie statystyczne
Optymalizacja orientacji wizek promieniowania
Prekalkulacja # 2  ocena rozkadu dawki
                            Algorytm:
                            Pencil Beam + Modified Batho

                            Siatka kalkulacji: 2.5 mm




Szybka ocena:
Jednorodno dawki w PTV
Dawka max w rdzeniu
Dawka rednia w pucach

Ocena szczeg坦owa:
Wnioskowanie statystyczne
Ocena wpywu optymalizacji orientacji wizek
    Ocena wpywu optymalizacji
                                        Rdze
    orientacji wizek na rozkad
    dawki w:

    - PTV
    - Pucach
    - Rdzeniu krgowym




                              Puca      PTV
Optymalizacja p坦l leczenia  wielko
DRR  obrazy pomocnicze
Prekalkulacja # 3  ocena rozkadu dawki
                            Algorytm:
                            Pencil Beam + Modified Batho

                            Siatka kalkulacji: 2.5 mm




Szybka ocena:
Jednorodno dawki w PTV
Dawka max w rdzeniu
Dawka rednia w pucach

Ocena szczeg坦owa:
Wnioskowanie statystyczne
Ocena wpywu optymalizacji wielkoci p坦l
    Ocena wpywu optymalizacji
                                           Rdze
    wielkoci p坦l na rozkad
    dawki w:

    - PTV
    - Pucach
    - Rdzeniu krgowym




                            Puca          PTV
Optymalizacja p坦l leczenia  ksztat
Metody optymalizacji ksztatu pola
Osony i MLC  osabienie > 5 warstwom p坦chonnym

Osony: stop Wooda, T< 3%
MLC: stop wolframu i metali ci甜kich, T < 3%;


Stop Wooda:
(Pb 50%, Sn 25%, Cd 20% oraz Cu, Sb, Fe, As, Bi  5%),
                   添r坦do




osona rozbie甜na            osona prostopadocienna                             szczki kolimatora

                                        pyta pleksiglasowa                       osona




                                             powierzchnia


                                              gboko pomiaru
                                              dawki
                                                                     obszar                        obszar          obszar
        D<5%       D=100      D<5%                                napromieniany                 napromieniany   napromieniany
                      %
                       100%>D>5%
Prekalkulacja # 4  ocena rozkadu dawki
                            Algorytm:
                            Pencil Beam + Modified Batho

                            Siatka kalkulacji: 2.5 mm




Szybka ocena:
Jednorodno dawki w PTV
Dawka max w rdzeniu
Dawka rednia w pucach

Ocena szczeg坦owa:
Wnioskowanie statystyczne
Ocena wpywu optymalizacji ksztatu p坦l
    Ocena wpywu optymalizacji
                                          Rdze
    ksztatu p坦l na rozkad dawki w:


    - PTV
    - Pucach
    - Rdzeniu krgowym




                              Puca       PTV
Optymalizacja p坦l leczenia  kliny, wagi
Metody optymalizacji ksztatu izodozy
Filtry automatyczne - modyfikatory wizki w ksztacie klina zbudowane
z materiau o du甜ej gstoci (stal, mosidz, stop oowiu)
Kliny dynamiczne - wykorzystuj mo甜liwo przesuwania jednej z szczek
kolimatora w trakcie napromieniania.
Kt nachylenia klina - kt nachylenia izodozy (linii jednakowej dawki) na
okrelonej gbokoci (zwykle 10cm) do prostej prostopadej do CAX.
W praktyce wykorzystuje si kliny: 10o,15o, 20o,25o, 30o, 45o, 60o




          A

              Q


                  B
                                                   150       300     450
Prekalkulacja # 5  ocena rozkadu dawki
                            Algorytm:
                            Pencil Beam + Modified Batho

                            Siatka kalkulacji: 2.5 mm




Szybka ocena:
Jednorodno dawki w PTV
Dawka max w rdzeniu
Dawka rednia w pucach

Ocena szczeg坦owa:
Wnioskowanie statystyczne
Ocena wpywu optymalizacji ksztatu izodozy
    Ocena wpywu optymalizacji
                                       Rdze
    ksztatu izodozy na rozkad
    dawki w:

    - PTV
    - Pucach
    - Rdzeniu krgowym




                             Puca      PTV
Podstawowe r坦甜nice pomidzy
       forward i inverse planning
     na przykadzie H&N carcinoma

                Pojcia:
dawki graniczne w narzdach krytycznych,
 dynamiczna modyfikacja rozkadu dawki
Kiedy inverse planning ?




Metody dynamiczne: IMRT, IGRT, DART
Dynamiczna modyfikacja rozkadu dawki
Optymalizacja rozkadu dawki
Efekt kocowy
Adaptacyjne planowanie tomoterapeutyczne
Przypadek: obszar H&N, Dtot - 70Gy OAR - m坦zg, rdze krgowy, linianki
Wyjtkowo: weryfikacyjne wykonywanie skan坦w TK w trakcie napromieniania
oraz proces automatycznej rekalkulacji dawki na skanach weryfikacyjnych
umo甜liwia realn ocen dawki w obszarze napromieniania oraz OAR.
Ponadto pozwala podj decyzj (jeli zachodzi taka konieczno) o
re-optymalizacji planu leczenia (wykonywanej metod inverse planning) oraz
kumulacji dawki weryfikacyjnej i por坦wnaniu jej z dawk pierwotnie zaplanowan




    DVH pierwotny (linia ciga)            DVH pierwotny (linia ciga)
  DVH dla 1 frakcji (linia przerywana)   DVH dla 15 frakcji (linia przerywana)
Adaptacyjne planowanie tomoterapeutyczne
Przypadek obszar gowy i szyi (H&N), Dawka cakowita 70Gy
OAR  m坦zg, rdze krgowy, linianki




1. Obszary o znaczcych r坦甜nicach pomidzy rozkadem D pierwotnej a rozkadem zweryfikowanym
2. Re-optymalizacja z uwzgldnieniem ROI znaczco r坦甜nicych si rozkadem D pierwotnej i weryf.
3. DVH por坦wnujcy pierwotny rozkad dawki ze skumulowanym rozkadem weryfikacyjnym
W2_PLRT: TPS Magic World
W2_PLRT: TPS Magic World

More Related Content

What's hot (20)

Difference between Nuclear Medicines and others imaging modalities
Difference between  Nuclear Medicines and others imaging modalitiesDifference between  Nuclear Medicines and others imaging modalities
Difference between Nuclear Medicines and others imaging modalities
MINANI Theobald
Image Guided Radiation Therapy (IGRT)
Image Guided Radiation Therapy (IGRT)Image Guided Radiation Therapy (IGRT)
Image Guided Radiation Therapy (IGRT)
Teekendra Singh Faujdar
Image registraiton in Radiation Therapy
Image registraiton in Radiation TherapyImage registraiton in Radiation Therapy
Image registraiton in Radiation Therapy
Talluri Anil Kumar
Imrt&amp;vmat
Imrt&amp;vmatImrt&amp;vmat
Imrt&amp;vmat
HEBAGOMAA1984
4D Radiotherapy
4D Radiotherapy4D Radiotherapy
4D Radiotherapy
fondas vakalis
Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)
Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)
Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)
Dilshad Kottuparamban
Three dimensional conformal radiation therapy
Three  dimensional conformal radiation therapyThree  dimensional conformal radiation therapy
Three dimensional conformal radiation therapy
Deepika Malik
AHNS- Soroush Zaghi- Dysphagia
AHNS- Soroush Zaghi- DysphagiaAHNS- Soroush Zaghi- Dysphagia
AHNS- Soroush Zaghi- Dysphagia
szaghi
Medulloblastoma
MedulloblastomaMedulloblastoma
Medulloblastoma
SavioJames4
Nuclear medicine
Nuclear medicineNuclear medicine
Nuclear medicine
Rad Tech
Surface Guided Radiotherapy for Accuracy, Volume Reduction, Real time Trackin...
Surface Guided Radiotherapy for Accuracy, Volume Reduction, Real time Trackin...Surface Guided Radiotherapy for Accuracy, Volume Reduction, Real time Trackin...
Surface Guided Radiotherapy for Accuracy, Volume Reduction, Real time Trackin...
SGRT Community
Apbi
ApbiApbi
Apbi
Arun Ramanan
Radiotherapy Treatment Simulation
Radiotherapy Treatment SimulationRadiotherapy Treatment Simulation
Radiotherapy Treatment Simulation
Miami Cancer Institute
4 D CT simulation with synchronized intravenous contrast injection
4 D CT simulation with synchronized intravenous contrast injection4 D CT simulation with synchronized intravenous contrast injection
4 D CT simulation with synchronized intravenous contrast injection
Anil Gupta
Imrt Treatment Planning And Dosimetry
Imrt Treatment Planning And DosimetryImrt Treatment Planning And Dosimetry
Imrt Treatment Planning And Dosimetry
fondas vakalis
Radiosurgery
RadiosurgeryRadiosurgery
Radiosurgery
fondas vakalis
Design of-radiotherapy-facilities 2019
Design of-radiotherapy-facilities 2019Design of-radiotherapy-facilities 2019
Design of-radiotherapy-facilities 2019
mtv243
Treatment verification and set up errors
Treatment verification and set up errorsTreatment verification and set up errors
Treatment verification and set up errors
sailakshmi pullookkara
Image registration and data fusion techniques.pptx latest save
Image registration and data fusion techniques.pptx latest saveImage registration and data fusion techniques.pptx latest save
Image registration and data fusion techniques.pptx latest save
M'dee Phechudi
Chemotherapy for brain tumours
Chemotherapy for brain tumoursChemotherapy for brain tumours
Chemotherapy for brain tumours
visheshrohatgi
Difference between Nuclear Medicines and others imaging modalities
Difference between  Nuclear Medicines and others imaging modalitiesDifference between  Nuclear Medicines and others imaging modalities
Difference between Nuclear Medicines and others imaging modalities
MINANI Theobald
Image Guided Radiation Therapy (IGRT)
Image Guided Radiation Therapy (IGRT)Image Guided Radiation Therapy (IGRT)
Image Guided Radiation Therapy (IGRT)
Teekendra Singh Faujdar
Image registraiton in Radiation Therapy
Image registraiton in Radiation TherapyImage registraiton in Radiation Therapy
Image registraiton in Radiation Therapy
Talluri Anil Kumar
Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)
Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)
Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)
Dilshad Kottuparamban
Three dimensional conformal radiation therapy
Three  dimensional conformal radiation therapyThree  dimensional conformal radiation therapy
Three dimensional conformal radiation therapy
Deepika Malik
AHNS- Soroush Zaghi- Dysphagia
AHNS- Soroush Zaghi- DysphagiaAHNS- Soroush Zaghi- Dysphagia
AHNS- Soroush Zaghi- Dysphagia
szaghi
Medulloblastoma
MedulloblastomaMedulloblastoma
Medulloblastoma
SavioJames4
Nuclear medicine
Nuclear medicineNuclear medicine
Nuclear medicine
Rad Tech
Surface Guided Radiotherapy for Accuracy, Volume Reduction, Real time Trackin...
Surface Guided Radiotherapy for Accuracy, Volume Reduction, Real time Trackin...Surface Guided Radiotherapy for Accuracy, Volume Reduction, Real time Trackin...
Surface Guided Radiotherapy for Accuracy, Volume Reduction, Real time Trackin...
SGRT Community
4 D CT simulation with synchronized intravenous contrast injection
4 D CT simulation with synchronized intravenous contrast injection4 D CT simulation with synchronized intravenous contrast injection
4 D CT simulation with synchronized intravenous contrast injection
Anil Gupta
Imrt Treatment Planning And Dosimetry
Imrt Treatment Planning And DosimetryImrt Treatment Planning And Dosimetry
Imrt Treatment Planning And Dosimetry
fondas vakalis
Design of-radiotherapy-facilities 2019
Design of-radiotherapy-facilities 2019Design of-radiotherapy-facilities 2019
Design of-radiotherapy-facilities 2019
mtv243
Treatment verification and set up errors
Treatment verification and set up errorsTreatment verification and set up errors
Treatment verification and set up errors
sailakshmi pullookkara
Image registration and data fusion techniques.pptx latest save
Image registration and data fusion techniques.pptx latest saveImage registration and data fusion techniques.pptx latest save
Image registration and data fusion techniques.pptx latest save
M'dee Phechudi
Chemotherapy for brain tumours
Chemotherapy for brain tumoursChemotherapy for brain tumours
Chemotherapy for brain tumours
visheshrohatgi

W2_PLRT: TPS Magic World

  • 1. Podstawy planowania leczenia w radioterapii Cz II: Tworzenie planu leczenia Tomasz Piotrowski1,2 1 Zakad Elektroradiologii, Wydz Nauk o Zdrowiu, Akademia Medyczna, Pozna 2 Zakad Fizyki Medycznej, Wielkopolskie Centrum Onkologii, Pozna
  • 2. Metody napromieniania Wykorzystane medium determinuje metod podawania dawki! (Pomaraczowa ramka - obszar zainteresowa wykadu) r坦doperacyjna Teleterapie Hadronowe TERAPIA RADIOIZOTOPOWA Radioterapia DART DART IGRT IGRT IMRT IMRT 3DCRT 3DCRT X 2DRT X, e- 2DRT 1DRT 1DRT Tomoterapia 粒 Teleterapia Akceleratorowa RTG Co-60 TELETERAPIA BRACHYTERAPIA RADIOTERAPIA
  • 3. Terapie klasycznymi akceleratorami Geometria promieniowania podstawowe parametry: - warto obrotu gowicy aparatu terapeutycznego wok坦 pacjenta, - pozycja stou terapeutycznego, - warto obrotu kolimatora (rotacja pola wok坦 osi wizki prom.), - wielko p坦l terapeutycznych wizki promieniowania. Wszystkie akceleratory stosowane w radioterapii wyposa甜one s we wska添niki okrelajce wy甜ej wymienione parametry wizki terapeutycznej. Z P(F) = P(FI) * F/FI FI a - o obrotu ramienia gowicy a I b - o centralna wizki promieniowania I punkt izocentryczny Pole b FI odlego izocentryczna F dowolna odlego od 添r坦da Z P pole W wikszoci aparat坦w terapeutycznych promieniowanie jest emitowane ze 添r坦da w obszar o ksztacie ostrosupa o podstawie prostokta (ma charakter rozbie甜ny - wz坦r). Wymiary bok坦w tego prostokta mo甜na zmienia, dziki czemu zmianie ulega wymiar pola promieniowania (ruchome szczki - ograniczniki wizki).
  • 4. Terapie klasycznymi akceleratorami Geometria promieniowania metody SSD i izocentryczna 1 900 Metoda izocentryczna: - odlego 添r坦do punkt centrowania (izocentrum) zawsze taka sama; SSD1=FI-d1 - zmienna odlego SSD zale甜na FI 2 od gbokoci d; d1 d2 SSD2=FI-d2 - podstawowa metoda FI w wielowizkowej terapii wykorzystujcej promieniowanie fotonowe (X,粒); - wykorzystywana tak甜e w jednowizkowej terapii fotonowej; - NIE stosowana w terapii elektronowej.
  • 5. Terapie klasycznymi akceleratorami 1 Geometria promieniowania metody SSD i izocentryczna FI SSD1=FI Metoda SSD: d1 - odlego 添r坦do sk坦ra (SSD) zawsze taka sama (SSD=FI); - warunek SSD=FI uzyskiwany dziki zmianie poo甜enia stou terapeutycznego - podstawowa metoda 2 w jednowizkowej terapii FI wykorzystujcej promieniowanie d2 SSD2=FI fotonowe (X,粒) oraz w terapii elektronowej; - BARDZO RZADKO stosowana w wielowizkowej terapii fotonowej;
  • 6. Terapie klasycznymi akceleratorami Energia promieniowania terapeutycznego Wyb坦r rodzaju i energii promieniowania uzale甜niony jest od lokalizacji obszaru napromieniania w ciele pacjenta. Najczciej stosowanymi energiami s: dla promieniowania fotonowego 1.25 MV, 6 MV, 9 MV, 15 MV, 20 MV, dla elektronowego 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 15 MeV, 18 MeV, 21 MeV. Podstawowe Co-60 X 6 MV X 20 MV E 6 MeV E 12 MeV E 18 MeV parametry wizki prom.: 20 cm - rozkad dawki wzdu甜 osi centralnej (PDG, TPR, TAR) - rozkad dawki w poprzek osi Fotony Elektrony centralnej (funkcja profilu)
  • 7. Terapie klasycznymi akceleratorami Geometria wizek czy istniej schematy geometryczne? Geometria (wielko p坦l terapeutycznych oraz kt skrtu gowicy i kolimatora akceleratora terapeutycznego wzgldem ciaa pacjenta) wizek promieniowania oraz ich ilo uzale甜nione s od anatomicznej lokalizacji napromienianego obszaru (PTV) oraz narzd坦w krytycznych (OAR). 1. Planowanie leczenia oparte na wyznaczaniu wielkoci p坦l oraz iloci wizek terapeutycznych na symulatorze RTG (planowanie 1D, 2D), w trakcie kt坦rego niemo甜liwa jest tr坦jwymiarowa rekonstrukcja PTV, powinno opiera si na szczeg坦owej znajomoci korelacji pomidzy anatomi kostn pacjenta a rekomendowanym (informacje o rodzaju i stopniu zaawansowania choroby) obszarem napromieniania. W takim przypadku zalecane jest korzystanie z opracowanych schemat坦w geometrycznych, na podstawie kt坦rych mo甜liwe jest uzyskanie hipotetycznie optymalnych rozkad坦w dawek. 2. Planowanie tr坦j- (3DCRT, IMRT) bd添 czterowymiarowe (IGRT, DART) powinno uwzgldnia nastpujce kroki: a/ wyb坦r adekwatnego schematu geometrycznego (bd添 korelujcego z nim), b/ modyfikacja uwzgldniajca indywidualne waciwoci napromienianego pacjenta.
  • 8. Terapie klasycznymi akceleratorami Gdzie szuka schemat坦w? R坦甜nice pomidzy schematami NIE MOG wpywa na zmian obszaru napromieniania, zasada napromieniaj jak chcesz byleby: - poda jak najbardziej jednorodn dawk (95%-105%) na z g坦ry ustalony obszar (r坦甜nice anatomiczne poszczeg坦lnych pacjent坦w mog jedynie wpywa na fluktuacje anatomii pacjenta leczonego wzgldem anatomii pacjenta idealnego) - oszczdzi narzdy krytyczne (absolutne minimum - nie przekroczy dawki tolerancji dla poszczeg坦lnych OAR) Wybrane pozycje literaturowe: 1. 3-D Conformal Radiotherapy : A New Era in the Irradiation of Cancer. James A. Purdy, John L. Meyer. 2. Principles and Practice of Radiation Oncology. Perez C A Brady L W 3. Clinical Radiation Oncology. Gunderson L L 4. Radiotherapy Physics In Practice. Williams J R Thwaites D I 5. Intensity Modulated Radiation Therapy. Webb S 6. Practical Radiotherapy Planning. Dobbs J Barrett A 7. Treatment Planning In Radiation Oncology. Khan F M Potish R A
  • 9. Terapie klasycznymi akceleratorami Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia promieniowaniem jonizujcym Planowanie 1D (jednowymiarowe) obliczanie czasu niezbdnego do podania okrelonej dawki (DZ) w okrelonym punkcie ciaa pacjenta. Wymiarem jest o centralna wizki F powietrze promieniowania (CAX). napromieniany powierzchnia tkanka d1 orodek mikka Istnieje mo甜liwo uwzgldnienia niejednorodnoci orodka puco d2 detektowanej w osi wizki CAX. tkanka d3 mikka Obecnie stosowana jako przybli甜ona P weryfikacja rozkadu dawki w CAX dla nieskomplikowanych metod napromieniania.
  • 10. Terapie klasycznymi akceleratorami Obliczanie czas坦w napromieniania: (1) technika izocentryczna, (2) technika SSD. (1) (2) t czas napromieniania pacjenta Dzad dawka zadana na gbokoci d dla danej wielkoci pola w: 1 IZO; 2 SSD Cs wsp坦czynnik zmiany mocy dawki od wielkoci pola Bok przybli甜ony = 2AB/(A+B) Csd stosunek mocy dawki zmierzonej w warunkach referencyjnych (10x10cm, SCD) do mocy dawki zmierzonej przy zastosowaniu wielkoci pola referencyjnego (10x10cm) oraz SCD = SCD - d SSD odlego ognisko - sk坦ra pacjenta d gboko, na kt坦rej zadano dawk Dref moc dawki zmierzonej w technice SSD dla warunk坦w referencyjnych Dmax moc dawki zmierzonej na gbokoci maksymalnej w technice SSD, w warunkach referencyjnych TPR tissue phantom ratio PDG procentowa dawka gbokociowa SCD odl. ognisko-komora w warunkach ref. (1,25MV - 85cm, X6MV -105cm X15MV i X20MV - 110cm)
  • 11. Terapie klasycznymi akceleratorami Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia promieniowaniem jonizujcym Planowanie 2D (dwuwymiarowe) obliczanie czasu niezbdnego do podania okrelonej dawki (DZ) w okrelonym punkcie ciaa pacjenta. Mo甜liwo dwuwymiarowej wizualizacji rozkadu dawki. Ukadem dwuwymiarowym jest skan tomograficzny. Uwzgldnienie niejednorodnoci orodka detektowanej w paszczy添nie 2D oraz przyczynk坦w promieniowania wt坦rnie rozproszonego w orodku (na paszczy添nie). Obecnie stosowana jest jedynie metoda porednia (1.5 D) opierajca si na punktowej kalkulacji dawki z uwzgldnieniem nieregularnoci p坦l: - uwzgldnienie oson w obliczeniu jednostek monitorowych, - brak rozkadu dawek.
  • 12. Terapie klasycznymi akceleratorami Przykad: Metoda Irregular Planning (1.5D) Symulator RTG 1 dwa zdjcia RTG 2 okrelenie rozmiaru p坦l 3 ustalenie punktu RP 4 MLC i kalkulacja dawki
  • 13. Terapie klasycznymi akceleratorami Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia promieniowaniem jonizujcym 3DCRT (tr坦jwymiarowe konformalne) mo甜liwo tr坦jwymiarowej wizualizacji obliczonego rozkadu dawki oraz statystycznej interpretacji zale甜noci dawka narzd. Uwzgldnia niejednorodnoci orodka oraz promieniowanie wt坦rnie rozproszone w orodku. W celu konformalizacji rozkadu dawki (jak najlepszego dopasowania izodozy terapeutycznej zazwyczaj 95% do obszaru napromieniania PTV) istnieje mo甜liwo kontrolowanego zastosowania statycznych modyfikator坦w rozkadu dawki tj: kliny, kompensatory, osony indywidualne lub statyczne MLC. Kontrolowane = podlegajce weryfikacji w trakcie planowania
  • 14. Terapie klasycznymi akceleratorami Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia promieniowaniem jonizujcym IMRT (intensity modulated radiotherapy) w odr坦甜nieniu od 3DCRT rol modyfikatora rozkadu dawki spenia dynamiczny MLC, modelujcy w trakcie napromieniania ksztat 3D pola terapeutycznego, przez co modulowane jest 3DCRT nat甜enie dawki pochanianej w poszczeg坦lnych czciach obszaru napromieniania i OAR. IMRT Dwie podstawowe metody: - Dynamiczna (sliding window) - Sekwencyjna (step & shot)
  • 15. Terapie klasycznymi akceleratorami Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia promieniowaniem jonizujcym IGRT (image guided radiotherapy) techniki konformalne 3DCRT, IMRT dla kt坦rych realizacja uo甜enia pacjenta na stole terapeutycznym jest weryfikowana oraz (jeli zachodzi taka konieczno) automatycznie modyfikowana bezporednio przed rozpoczciem seansu terapeutycznego. Istnieje tak甜e mo甜liwo oceny ruchomoci wewntrznej obszaru napromieniania oraz OAR.
  • 16. Terapie klasycznymi akceleratorami Wpyw technologii na metody fizycznego planowania i realizacji leczenia promieniowaniem jonizujcym DART (dynamic adaptive radiotherapy) techniki konformalne 3DCRT, IMRT, IGRT dla kt坦rych dziki synchronizacji periodycznych cykli fizjologicznych determinujcych ruchomo wewntrzn obszaru napromieniania oraz podzespo坦w akceleratora terapeutycznego sterujcych dynamik ruchu ukadu kolimujcego MLC lub bramkujcych emitowane promieniowanie jonizujce mo甜liwe jest napromienianie zredukowanego (o ruchomo wewntrzn) obszaru napromieniania. IMRT DART
  • 18. Schematy frakcjonowania dawki Biorc pod uwag czynniki biologiczne guza i zdrowych tkanek oraz fizyczne i techniczne parametry napromieniania dobiera si najbardziej optymalny spos坦b frakcjonowania dawki. Dlatego te甜 istnieje szereg metod frakcjonowania dawki, spor坦d kt坦rych za klasyczne uwa甜a si: - regularne napromienianie jedn dawk frakcyjn 1.8 2.5 Gy dziennie, - pi razy w tygodniu, - do dawki cakowitej, kt坦rej warto zale甜y od typu i zaawansowania guza nowotworowego. Przykady CA Mammae: 1) 1.8Gyx28fr->50.4Gy 2) 2Gyx25fr->50Gy 3) 2.25Gyx20fr->45Gy 4) 2.5Gyx17fr->42.5Gy CA Recti: 1) RT przedoperacyjne: 5Gyx5fr->25Gy 2) RT pooperacyjne: 1.8Gyx28->50.4Gy (IIEtapy) NSCLC: 1) nieoperacyjny: 2Gyx30(33)fr->60(66)Gy (I lub II Etapy) 2) pooperacyjny: 2Gyx27fr->54Gy
  • 19. Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki Rodziny algorytm坦w wizek elementarnych (pencil beams). - Podstawa: Teoria Fermiego-Eygesa wielokrotnego rozpraszania Coulombowskiego. - Bazuj na rozwizaniu Eygesa r坦wnania transportu otrzymanego przy zao甜eniu, 甜e elektrony podlegaj rozproszeniom pod maymi ktami. - Rozkad Gaussa opis rozkad坦w ktowego i przestrzennego wizki elementarnej - Szeroko rozkad坦w - funkcja zdolnoci rozpraszania promieniowania w orodku. Algorytmy wizek elementarnych uwzgldniaj w uproszczony spos坦b: - charakterystyk wizki padajcej, - dominujce efekty oddziaywa, zbi坦r wizek elementarnych tworzcych wizk terapeutyczn - ksztat pola napromieniania G oraz skad orodka. kolimatory F elektronowe Model Hogstroma: Najbardziej popularna metoda wizek elementarnych sk坦ra propagacja elementarnej gdzie: tkanka mikka wizki elektron坦w puco Wizka elementarna promieniowania elektronowego
  • 20. Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki Algorytmy uwzgldniajce niejednorodno orodka - algorytmy poprawkowe 1. Metoda efektywnej gbokoci (effective depth method) 添r坦do Punkt p le甜y w osi wizki promieniowania SSD na gbokoci d=d1+d2+d3 Powietrze Powierzchnia Nale甜y zaznaczy, 甜e promieniowanie aby Orodek d1 dotrze do punktu p musi pokona obszar Puco d2 tkanki mikkiej o gstoci zbli甜onej do gstoci wody =1, nastpnie obszar w pucu o gstoci mniejszej od gstoci wody =0.3 d3 oraz ponownie obszar tkanki mikkiej. p Dlatego efektywna gboko na jakiej znajduje si punkt p mo甜na wyrazi: deff = di* i Wsp坦czynnik korekcyjny dawki uwzgldniajcy niejednorodno gstoci orodka: CF = (SSD + d)2 / (SSD +deff )2 SSD - odlego 添r坦do-powierzchnia, d - fizyczna gboko punktu pomiaru dawki, deff - efektywna gboko punktu pomiaru dawki.
  • 21. Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki Algorytmy uwzgldniajce niejednorodno orodka - algorytmy poprawkowe 2. Metoda efektywnego osabienia wizki promieniowania (effective attenauation) W celu uwzgldnienia korekcji niejednorodnoci gstoci orodka wprowadzimy wsp坦czynnik korekcji, kt坦ry przyjmuje wyra甜enie: CF = Dniejednorodny / Djednorodny Dniejednorodny - dawka w punkcie pomiaru w fantomie niejednorodnym, Djednorodny - dawka w tym samym punkcie w fantomie wodnym. Wizka promieniowania w wodzie ulega osabieniu co mo甜na wyrazi: D = D0 * e-袖d d - gboko pomiaru dawki, 袖 -liniowy wsp坦czynnik osabienia, D0 pocztkowa warto dawki. Ostatecznie wsp坦czynnik korekcji przyjmuje posta: CF = e -袖(d-deff)
  • 22. Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki Algorytmy uwzgldniajce niejednorodno orodka - algorytmy poprawkowe 3. Metoda Tissue Air Ratio CF = TAR(deff ,r) / TAR(d,r) 4. Metoda Power Law (Batho) i zmodyfikowana metoda Batho - Metody uwzgldniajce oddziaywanie promieniowania z materi (przyczynki od wt坦rnie rozproszonego promieniowania jonizujcego) ze szczeg坦lnym uwzgldnieniem obszaru build-up i energii promieniowania. - Droga przebyta przez promieniowanie podzielona jest na N warstw o gruboci 1cm. CF= KN * TAR (dm,A)(袖m -袖m-1 )/袖0 A - wielko pola, 袖m - liniowy wsp坦czynnik osabienia dla m-tej niejednorodnej warstwy, 袖0 - liniowy wsp坦czynnik osabienia dla wody, dm- odlego pomidzy punktem siatki a granic m-tej niejednorodnej warstwy, KN - stosunek masowego wsp坦czynnika absorpcji dla N-tej warstwy i masowego wsp坦czynnika absorpcji dla wody: KN =(袖en /)N / (袖en /) Metoda zmodyfikowana Batho jedynie opadajca cz krzywej TAR: CF= KN * TAR (dm+Dmax,A)(袖m -袖m-1 )/袖0
  • 23. Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki Siatka kalkulacji czynnik determinujcy dokadno kalkulacji rozkadu dawki Powszechnie stosowane wielkoci: 1.25 mm, 2.50 mm, 5.00 mm, 10.00 mm Siatka kalkulacji 2.5 mm Siatka kalkulacji 5 mm Siatka kalkulacji 10 mm
  • 24. Algorytmy kalkulacji rozkadu dawki Metody Monte Carlo - Los czstki elementarnej (np. elektrony) bd添 kwantu promieniowania fotonowego symulowany jest od momentu narodzin (kreacji) poprzez oddziaywanie jej ze rodowiskiem, w kt坦rym si rozprzestrzenia a甜 do mierci (cakowitej utraty energii); - Poprawno metod Monte Carlo uzale甜niona jest jedynie od dokadnoci wyznaczenia poszczeg坦lnych prawdopodobiestw opisujcych rodzaje oddziaywania fotonu/elektronu z orodkiem rozpraszajcym. Podstawowe metody: - Macro MC - Voxel MC Stosowane kody: - PENELOPE gdzie: - EGSnrc - MCNP - BEAM
  • 25. Metody planowania forward & inverse planning Forward planning - Planowanie: 2D, 3D, 3DCRT, proste przypadki planowania IMRT technik step and shot - Polega na optymalizacji rozkadu dawki statycznymi akcesoriami wykorzystywanymi jako modyfikatory rozkadu dawki: statyczne MLC, osony indywidualne i standardowe, kompensatory, kliny - Proces optymalizacji przebiega wg schematu: 1/ wyb坦r zestawu akcesori坦w lub/i procedur modyfikujcych rozkad dawki; 2/ weryfikacja uzyskanego rozkadu dawki; 3/ akceptacja lub powr坦t do punktu pierwszego. Inverse planning - Planowanie: IMRT, IGRT, DART - Proces odwrotnego planowania rozkadu dawki. Definicja (przez osob planujc) statystycznych parametr坦w dawki w poszczeg坦lnych OAR oraz obszarze napromieniania inicjuje komputerowy proces wyszukiwania najbardziej optymalnej sekwencji ruchu poszczeg坦lnych listk坦w MLC pynnie (sliding window) bd添 skokowo (step and shot) zmieniajcych swoj pozycj w trakcie napromieniania. W obu przypadkach geometria promieniowania (ilo wizek i ich orientacja przestrzenna) ustalane s rcznie przez osob planujc.
  • 26. Normalizacja Metody normalizacji: 1. Systemowa (No normalization); 2. W izocentrum; Ka甜da z powy甜szych odbywa si 3. Na okrelon izodoz; wzgldem normalizacji systemowej 4. Objtociowa. Jak patrze na przykady na kolejnym slajdzie? punkt izocentryczny jednostki monitorowe, dawki referencyjne
  • 27. System Na izocentrum Na izodoz Na objto
  • 28. Forward planning krok po kroku na przykadzie NSCLC Pojcia: punkt lokalizacyjny, geometria promieniowania, modyfikatory rozkadu dawek
  • 29. Przyjrzyjmy si danym NSCLC: planowanie 3DCRT; frakcjonowanie 2Gy x 30fr do 60Gy; obszar napromieniania: PTV (CTV+(x,y):1cm/(z):2cm); narzdy krytyczne: puca, rdze krgowy, serce. Oczekiwana jednorod- no w PTV: 95-107% Dawki krytyczne: Rdze Dmax<50Gy Puca Dmean~<20Gy
  • 30. Punkt lokalizacyjny Odszukanie koordynat (x, y, z) punktu lokalizacyjnego. Punkt lokalizacyjny znacznik zlokalizowany na sk坦rze. Na podstawie przesuni (x, y, z) utworzonego planu leczenia wzgl. koordynat punktu lokalizacyjnego, lekarz odwzorowuje plan leczenia na pacjencie (weryfikacja symulacyjna RTG).
  • 31. Wstawienie wizek oraz okrelenie ich liczby
  • 32. Prekalkulacja # 1 ocena rozkadu dawki Algorytm: Pencil Beam + Modified Batho Siatka kalkulacji: 2.5 mm Szybka ocena: Jednorodno dawki w PTV Dawka max w rdzeniu Dawka rednia w pucach Ocena szczeg坦owa: Wnioskowanie statystyczne
  • 34. Prekalkulacja # 2 ocena rozkadu dawki Algorytm: Pencil Beam + Modified Batho Siatka kalkulacji: 2.5 mm Szybka ocena: Jednorodno dawki w PTV Dawka max w rdzeniu Dawka rednia w pucach Ocena szczeg坦owa: Wnioskowanie statystyczne
  • 35. Ocena wpywu optymalizacji orientacji wizek Ocena wpywu optymalizacji Rdze orientacji wizek na rozkad dawki w: - PTV - Pucach - Rdzeniu krgowym Puca PTV
  • 37. DRR obrazy pomocnicze
  • 38. Prekalkulacja # 3 ocena rozkadu dawki Algorytm: Pencil Beam + Modified Batho Siatka kalkulacji: 2.5 mm Szybka ocena: Jednorodno dawki w PTV Dawka max w rdzeniu Dawka rednia w pucach Ocena szczeg坦owa: Wnioskowanie statystyczne
  • 39. Ocena wpywu optymalizacji wielkoci p坦l Ocena wpywu optymalizacji Rdze wielkoci p坦l na rozkad dawki w: - PTV - Pucach - Rdzeniu krgowym Puca PTV
  • 41. Metody optymalizacji ksztatu pola Osony i MLC osabienie > 5 warstwom p坦chonnym Osony: stop Wooda, T< 3% MLC: stop wolframu i metali ci甜kich, T < 3%; Stop Wooda: (Pb 50%, Sn 25%, Cd 20% oraz Cu, Sb, Fe, As, Bi 5%), 添r坦do osona rozbie甜na osona prostopadocienna szczki kolimatora pyta pleksiglasowa osona powierzchnia gboko pomiaru dawki obszar obszar obszar D<5% D=100 D<5% napromieniany napromieniany napromieniany % 100%>D>5%
  • 42. Prekalkulacja # 4 ocena rozkadu dawki Algorytm: Pencil Beam + Modified Batho Siatka kalkulacji: 2.5 mm Szybka ocena: Jednorodno dawki w PTV Dawka max w rdzeniu Dawka rednia w pucach Ocena szczeg坦owa: Wnioskowanie statystyczne
  • 43. Ocena wpywu optymalizacji ksztatu p坦l Ocena wpywu optymalizacji Rdze ksztatu p坦l na rozkad dawki w: - PTV - Pucach - Rdzeniu krgowym Puca PTV
  • 45. Metody optymalizacji ksztatu izodozy Filtry automatyczne - modyfikatory wizki w ksztacie klina zbudowane z materiau o du甜ej gstoci (stal, mosidz, stop oowiu) Kliny dynamiczne - wykorzystuj mo甜liwo przesuwania jednej z szczek kolimatora w trakcie napromieniania. Kt nachylenia klina - kt nachylenia izodozy (linii jednakowej dawki) na okrelonej gbokoci (zwykle 10cm) do prostej prostopadej do CAX. W praktyce wykorzystuje si kliny: 10o,15o, 20o,25o, 30o, 45o, 60o A Q B 150 300 450
  • 46. Prekalkulacja # 5 ocena rozkadu dawki Algorytm: Pencil Beam + Modified Batho Siatka kalkulacji: 2.5 mm Szybka ocena: Jednorodno dawki w PTV Dawka max w rdzeniu Dawka rednia w pucach Ocena szczeg坦owa: Wnioskowanie statystyczne
  • 47. Ocena wpywu optymalizacji ksztatu izodozy Ocena wpywu optymalizacji Rdze ksztatu izodozy na rozkad dawki w: - PTV - Pucach - Rdzeniu krgowym Puca PTV
  • 48. Podstawowe r坦甜nice pomidzy forward i inverse planning na przykadzie H&N carcinoma Pojcia: dawki graniczne w narzdach krytycznych, dynamiczna modyfikacja rozkadu dawki
  • 49. Kiedy inverse planning ? Metody dynamiczne: IMRT, IGRT, DART
  • 53. Adaptacyjne planowanie tomoterapeutyczne Przypadek: obszar H&N, Dtot - 70Gy OAR - m坦zg, rdze krgowy, linianki Wyjtkowo: weryfikacyjne wykonywanie skan坦w TK w trakcie napromieniania oraz proces automatycznej rekalkulacji dawki na skanach weryfikacyjnych umo甜liwia realn ocen dawki w obszarze napromieniania oraz OAR. Ponadto pozwala podj decyzj (jeli zachodzi taka konieczno) o re-optymalizacji planu leczenia (wykonywanej metod inverse planning) oraz kumulacji dawki weryfikacyjnej i por坦wnaniu jej z dawk pierwotnie zaplanowan DVH pierwotny (linia ciga) DVH pierwotny (linia ciga) DVH dla 1 frakcji (linia przerywana) DVH dla 15 frakcji (linia przerywana)
  • 54. Adaptacyjne planowanie tomoterapeutyczne Przypadek obszar gowy i szyi (H&N), Dawka cakowita 70Gy OAR m坦zg, rdze krgowy, linianki 1. Obszary o znaczcych r坦甜nicach pomidzy rozkadem D pierwotnej a rozkadem zweryfikowanym 2. Re-optymalizacja z uwzgldnieniem ROI znaczco r坦甜nicych si rozkadem D pierwotnej i weryf. 3. DVH por坦wnujcy pierwotny rozkad dawki ze skumulowanym rozkadem weryfikacyjnym