Flat Panel CT in applicazioni radioterapiche Aspetti fisici
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1 Flat Panel CT in applicazioni radioterapiche Aspetti fisici Stefania Maggi SOD Fisica Sanitaria AOU Ospedali Riuniti Ancona
2 Digital Flat Panel Detector asi-csi X-ray Tube OBI Flat Panel Detector TECNICHE DI IMAGING Digital Radiography Digital Fluoroscopy Cone Beam CT (CBCT) HEAD Full Bow-Tie BODY Half Bow-Tie Rotazione isocentrica Rotazione : t = 60 s angolo = Proiezioni : 360 (200 ) 650 (360 ) FOV : Head 24x24 cm - longitudinale 17 cm Body 45x45 cm - longitudinale 14 cm Spessore slice 1-10 mm Tempo ricostruzione min
3 Geometria di Acquisizione X-Ray tube Protocollo di Acquisizione Detector RICOSTRUZIONE (OBI 1.4) Convolution kernel : Ram-Lak Filtro Auto Standard Smooth Sharp Ultrasharp Filtro Ring suppression None Medium Strong Weak Spessori di ricostruzione mm
4 Correzione Errore Set Up Match 3D su strutture ossee Accuratezza Geometrica Qualità dell Immagine Dose paziente Replanning? Match 3D su reperi fiduciali interni Correzione Errore Set Up Organ Motion
5 CBCT: Controllo di Qualità Controlli Radiologici ( semestrale 1h) Accuratezza parametri radiologici Allineamento fascio radiante rivelatore Dose ingresso rivelatore Controllo automatico esposizione Qualità immagine planare (semestrale 1h) Uniformità dell immagine Risoluzione ad alto e basso contrasto Distorsione geometrica Rapporto di formato Qualità Immagine CBCT (bisettimanale : full/half 30 min) Uniformità e rumore Accuratezza Numeri CT Risoluzione spaziale alto e basso contrasto Spessore di strato Matching Planare ( kv-kv) Automatico-Manuale (bisett. 20min) Corrispondenza spostamenti reali- spostamenti misurati / 2D Marker Match Matching Tomografico : Automatico-Manuale (bisett. 20min) Corrispondenza spostamenti reali- spostamenti misurati / 3D Marker Match
6 Qualità immagine CBCT Riproducibilità e accuratezza HU Full Fan Materiale air ore 12 teflon delrin acrilico air ore 6 polistirene LDPE PMP VALORI DI RIFERIMENTO +20 HU MEDIA DEV STANDARD 0,37 3,59 2,48 1,72 0,45 1,48 1,50 1,58 Half Fan Tolleranza ± 20 HU MEDIA DEV STANDARD TC simulazione MEDIA Riproducibilità a medio termine ± 3HU
7 Qualità immagine CBCT Modalità : scansione CBCT Full Fan Uniformità Risoluzione a basso contrasto Risoluzione ad alto contrasto Distorsione Geometrica Parametro CBCT 1.4 CBCT 1.3 Uniformità Max 20HU Max 6.5 HU Risoluzione a basso contrasto Risoluzione ad alto contrasto 15 mm - 4 mm 1% di contrasto(*) 6 mm 1% di contrasto 7 cpl/cm 10 cpl/cm TC MX800 0 Max 1.8 HU 7 mm 0.5% di contras to 8 cpl/cm Spessore strato Nom 2.5 mm 2.5 mm 3.6 mm 2.8 mm (*) funzione del filtro di ricostruzione
8 Qualità dell immagine: Uniformità e Rumore CBCT TC simulazione ROI MEDIA HU DEV STAND SCARTO DAL CENTRO ROI MEDIA HU DEV STAND SCARTO DAL CENTRO CENTRO -9,25 6,72 0,00 CENTRO ORE 12-16,94 7,56 7,69 ORE ORE 3-17,10 15,12 7,85 ORE ORE 6-16,30 7,60 7,05 ORE ORE9-14,90 7,74 5,65 ORE
9 Accuratezza meccanico-geometrica Match immagini 3D 1. Acquisizione CBCT (ricostruzione 1mm) 2. Match manuale e automatico con la TC di pianificazione 3. Registrazione degli spostamenti direzionali per ciascun piano trasversale sagittale coronale Match manuale (isocentro Linac isocentro OBI) (0,7±0,2) mm nov sett 2010 Match automatico (isocentro Linac isocentro OBI) (1±1) mm scarto max : 1,0 mm scarto max : 1 mm medesima precisione del lettino
10 PROTOCOLLI OBI Vers. 1.4 Protocolli Fan kv ma ms mas/slice Proiezioni Rotazione Standard Dose Head Full Low Dose Head Full High Quality Head Full Pelvis Half Pelvis spot light Full Low Dose thorax Half Protocolli personalizzati Half fan 2.5 mm kv ma ms mas/ slice Proiezioni Rot Filtro Rec Filtro Ring Supp Pelvis medium dose sharp Medium Pelvis High dose (*) sharp Medium Pelvis 130 kv standard Medium Pediatric Body standard standard Medium High dose standard Medium Protocolli default vers.1.4 Protocolli personalizzati vers.1.4 (*) OBI vers kv 80 ma 25 ms
11 OTTIMIZZAZIONE Qualità immagine finalizzata all impiego Contenimento della dose Analisi dell immagine Accuratezza HU Risoluzione ad Alto Contrasto Risoluzione a Basso Contrasto Uniformità Rumore Spessore di Strato CATPHAN PHANTOM 600
12 160 ACCURATEZZA HU Accuratezza vs Protocolli: modalità Half Fan Aria Teflon Derlin Acrilico Aria ore 6Polystryrene LDPE PMP pelvis 130 kv pediatric body pelvis highdose pelvis medium dose pelvis low dose thorax 90 Tolleranza ± 20 HU Accuratezza vs Protocolli: modalità Full Fan. Aria Teflon Derlin Acrilico Aria ore 6Polystryrene LDPE PMP head standard dose head high quality 360 head high quality 270
13 Risoluzione spaziale ad alto contrasto: MTF 1 MTF Full ed Half 0,8 0,6 MTF 0,4 Full1mm Full 2,5mm Full 5mm Half 1mm Half 2,5mm Half 5mm Head high quality 0,2 0 OBI Vers. 1.3 cpl/mm 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 OBI Vers. 1.4 OBI Vers. 1.4 Pelvis 130 kv
14 Pelvis 130 kv = Pelvis High dose Riduzione del 15% della dose Rumore vs Filtri Protocollo Pelvis 130kV Filtro ring suppression medium auto standard smooth sharp ultrasharp 11,8352 Rumore indipendente dal tipo di filtro ring suppression riduzione del 10% per tutti 6,2464 6,1388 4,3648 8,5976
15 Uniformità di segnale vs Filtri 25 pediatric body pelvis high dose 20 Scarto HU auto standard smooth sharp ultrasharp Risoluzione a basso contrasto ( 1%) n. dettagli visibili Pelvis low dose Pelvis 130 kv
16 Full fan Fov 24 cm 2.5mm Head high quality kv Head high quality kv Head standard dose kV Half Fan Fov 30cm 2.5mm FILTRO SHARP FILTRO Pediatric body 90kV Pelvis 130 kv Thorax low dose 110 kv Suppression Ring MEDIUM Pelvis high dose Pelvis medium dose Pelvis low dose
17 Full fan Fov 24 cm 2.5mm Head high quality kv Head high quality kv Head high quality kv Half Fan Fov 30cm 2.5mm FILTRO STANDARD FILTRO Pediatric body 90 kv Pelvis 130 kv Thorax low dose Suppression Ring MEDIUM Pelvis high dose Pelvis medium dose Pelvis low dose
18 Modalità Half Fan (spessore 2.5mm) Modalità full Fan (spessore 2.5mm) PROTOCOLLO FWHM SCOST. % PROTOCOLLO FWHM SCOST. % pediatric body % head std dose % thorax % head high q % pelvis low dose % head high q % pelvis medium d % Media 2.34 pelvis high dose % Dev. Std pelvis % Scost. Tot. 6.27% Media 2.48 Dev. Std SPESSORE DI STRATO Scost. Tot. 0.93%
19 SPESSORE DI STRATO Modalità Half Fan FOV 30 cm Modalità Full Fan FOV 24 cm SPESSORE FWHM SCOST. % SPESSORE FWHM SCOST. % 1 mm % 1 mm % 2.5 mm % 2.5 mm % 5 mm % 5 mm % Modalità Half Fan (spessore di strato 2.5mm) Pelvis High dose Modalità Full Fan (spessore di strato 2.5mm) Head High Quality FILTRO FWHM SCOST. % FILTRO FWHM SCOST. % Auto % Auto % Standard % Standard % Smooth % Smooth % Sharp % Sharp % Ultrasharp % Ultrasharp % Media 2.48 Media 2.35 Dev. Std Dev. Std FILTRI di RICOSTRUZIONE Scost. Tot. 0.80% Scost. Tot. 6.00%
20 DOSIMETRIA OBI Vers. 1.4 Protocollo CTDI nominale (mgy) CTDI misurato (mgy) Standard-Dose Head Low-Dose Head High-Quality Head Pelvis Pelvis spot light (FOV 24cm) Low-Dose thorax Pelvis medium dose Pelvis High dose (*) Pelvis 130 kv Pediatric Body standard 2.21 High dose 31.1 Protocolli default vers.1.4 Protocolli personalizzati vers.1.4 (*) OBI vers kv 80 ma 25 ms
21 DOSE EQUIVALENTE AGLI ORGANI PELVI CBCT : Protocollo Pelvis High Dose dose puntuale mgy A P Alderson Rando Phantom ~ 50 mgy al CTV - CBCT giornaliera RIDUZIONE della DOSE Protocollo Pelvis medium dose 24% Protocollo Pelvis 130 kv 15 %
22 CBCT : Partial Breast Irradiation (38.5 Gy / 10 fr) Strip TLD Protocollo Standard 125 kv (vers.1.3) MATCH 3D : Reperi fiduciali interni mgy±4% ± 10mGy 41± 14 mgy RIDUZIONE della DOSE Protocollo Low dose Thorax 100kV : 85%
23 Dose Paziente mammella Limite nominale di irraggiamento (14 cm) mgy profili dose fantoccio ellittico Profili di dose cranio caudali fantoccio ellittico cm h 6 h 3 h 12 h 9 centro overbeaming overbeaming Lunghezza pencil camera (10 cm) 8 7 Radiazione diffusa thorax pelvi 130 mgy 4 3 Pelvi 130kV Pelvi high dose thorax low dose mgy pelvis low dose pelvis medium dose pelvis high dose occhi tiroide ventre pelvi
24 CBCT: efficienza Riscaldamento Tubo Rx Temperature OBI N. 10 CBCT ALLARME HU% /08/2010 MAX n. 20 CBCT/ 12 ore equidistribuite scelta dei protocolli!!! 20 20/08/ /08/ /08/ ora
25 Conclusioni Elevata accuratezza geometrica Match 3d Qualità dell immagine per match su strutture ossee e reperi ad alto contrasto adeguata anche con protocolli a bassa dose Protocolli personalizzabili : riduzione della dose in funzione del distretto anatomico (mammella) e per il paziente pediatrico Previa calibrazione del sistema per tensione e SDD!!! Risoluzione a basso contrasto da ottimizzare per la visualizzazione dei tessuti molli (organ motion - replanning) Elevata accuratezza HU : possibiltà di utilizzo delle CBCT per la pianificazione dosimetrica Efficienza/produttività : condizionata dal riscaldamento del tubo radiogeno
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