IMRT IGRT nella moderna radioterapia. P.OLMI Fondazione IRCCS Istituto nazionale dei Tumori Milano

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Virgilio Andreoli
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1 IMRT IGRT nella moderna radioterapia P.OLMI Fondazione IRCCS Istituto nazionale dei Tumori Milano

2 Documento ISS con gruppo di radioterapisti, fisici, TSRM Rapporto Istisan 08/12

3 Definizione e Intenti Modalità di pianificazione e rilascio di dose pianificata inverse (o forward ) per fasci ad intensità modulata (fluences profile) attraverso l uso di MLC Lo scopo è quello di creare una distribuzione di dose altamente conformata al GTV nel rispetto dei constraints imposti dagli OAR Il raggiungimento di tale scopo può comportare di accettare gradienti di dose e quindi di disomogeneità Il compromesso derivante dal controllo tumorale ed effetti ai tessuti sani costituisce l aspetto caratteristico di prescrizione e ottimizzazione della IMRT Gli entusiasmi per tale tecnica devono essere stemperati da una umile comprensione della sua complessità

scopo può comportare di accettare gradienti di dose e quindi di disomogeneità Il compromesso derivante dal controllo tumorale ed effetti ai tessuti sani costituisce l

4 Punti salienti per comprendere l IMRT: La distribuzione di dose è spesso eterogenea all interno del target La distribuzione di dose con IMRT non è familiare né intuitiva per il radioterapista, fisco, tecnico L orientamento dei fasci può non essere ovvio e richiedere onerosi controlli di qualità Volumi di T e N possono essere irradiati contemporaneamente e questo può rendere difficile mantenere un frazionamento standard per entrambi E richiesta una ottima conoscenza della anatomia per immagini

ovvio e richiedere onerosi controlli di qualità Volumi di T e N possono essere irradiati contemporaneamente e questo può

5 Quando è indicata IMRT

6 Vantaggi Attesi

7 Posizionamento e immobilizzazione Imaging Contornamento VOI Processo di IMRT Prescrizione iniziale della dose Criteri di pianificazione Ottimizzazione Accettazione del piano di trattamento Verifiche pre e durante il trattamento Reporting Sintesi dosimetrica piano di RT Rilevazioni errori / spostamenti

Ottimizzazione Accettazione del piano di trattamento Verifiche pre e

8 Risorse Linac con software per IMRT MLC EPID TPS con possibilità di calcolo IMRT TC dedicata per contornamento VOI (per testa e collo circa 2 h) Fisici TSRM Tempo macchina ( circa con verifiche, 20 senza verifiche )

contornamento VOI (per testa e collo circa 2 h) Fisici

9 Tumori della Testa e Collo Sedi nella T&C che si avvantaggiano maggiormente di IMRT Rinofaringe Orofaringe Laringofaringe avanzato Seni paranasali

10 Immobilizzazione con maschera grande a comprendere spalle fino ad angolo del Lewis immobilizzazione Pianificazione TC ± simulazione

11 Fusione di immagini

12 Definizione dei volumi di interesse in T&C GTV: contornamento di T e N insieme se anatomicamente vicini o altrimenti volumi contornati separati. CTV di T: GTVT + margine da 0 a 20 mm in relazione alla sede e agli organi a rischio vicini (OAR). CTV linfonodale precauzionale : si possono prevedere tre CTV ( a rischio elevato, intermedio, basso) dipendentemente dalla storia naturale della malattia (vedi documento su linee guida dei CTV linfonodali). PTV: CTV+ espansione variabile da 0 a 5 mm a seconda delle strutture anatomiche e degli OAR limitrofi. IMRT Sequenziale SIB

CTV linfonodale precauzionale : si possono prevedere tre CTV ( a rischio elevato, intermedio, basso) dipendentemente dalla storia naturale

13 Sono da considerarsi OAR da contornare tutte quelle strutture che rappresentano constraints veri e propri o quelli che individuati nel singolo paziente possono essere importanti per tossicità acute e tardive. OAR Chiasma Nervi ottici Tronco encefalico Bulbi oculari Cristallino Lobi temporali Coclee Midollo spinale Parotidi Massetere Mucose prime vie aereo-digestive esterna al PTV Articolazioni temporo-mandibolari Mandibola Laringe: sovraglottica, glottica, m.costritt faringe Tiroide Plesso brachiale Si può scegliere se contornare gli OAR con margine per determinare il PRV ( Planned Risk Volume). E mandatorio definire il PRV per tronco e midollo spinale con margine di 2-5mm.

OAR Chiasma Nervi ottici Tronco encefalico Bulbi oculari Cristallino Lobi temporali Coclee Midollo spinale Parotidi Massetere Mucose prime vie aereo-digestive esterna al

14 Constraints di dose a OaR: Chiasma D1% 55 Gy Nervi ottici D1% 55 Gy Tronco encefalico D1% 55 Gy Bulbo oculare Dm 35 Gy Cristallino D1 6 Gy Lobo temporale D1% 60 Gy Coclea Dm 45 Gy Midollo spinale D1% 45 Gy Parotide Dm 26 Gy o V30Gy 50% Massetere Dm 50 Gy Mucose esterne PTV Dm 35-40G Mandibola D1% 70Gy; Dm Gy Laringe: sovraglottica, glottica V60Gy <50% Muscoli costrittori faringe Articolazioni temporomandibolari D1% 70Gy; Dm Gy Tiroide V30Gy < 50% Plesso brachiale D1% Gy D1% = dose che comprende una percentuale di volume uguale o inferiore all 1% (dose massima); Dm = dose media; V30Gy 50%= il volume di organo che riceve una dose uguale o maggiore a 30 Gy deve essere minore o uguale al 50% del volume totale

Muscoli costrittori faringe Articolazioni temporomandibolari D1% 70Gy; Dm 60-65 Gy Tiroide V30Gy < 50% Plesso brachiale D1% 60-63 Gy D1% = dose che comprende una percentuale di

15 Approvazione piano IMRT e reporting dosimetrico Il medico discute e accetta il piano di trattamento IMRT, tenendo particolarmente in considerazione che: 1) il 110% della D% al PTV1 non deve superare il 15-20% del PTV1; 2) D1 ai tessuti esterni al PTV1 minore possibile; 3) D95% (Gy) per ogni PTV 90% della Dp Nella fase di approvazione deve altresì verificare in quali regione siano compresi eventuali hot spots. Il medico riporta i parametri dosimetrici del piano IMRT sulla scheda di reporting dosimetrico.

esterni al PTV1 minore possibile; 3) D95% (Gy) per ogni PTV 90% della Dp Nella fase di approvazione deve altresì verificare in

16 ET. Orofaringe T1 N2c St.III (RT+cCT)

18 Prescrizione: 66 Gy PTV1 60 Gy PTV2 56 Gy PTV3 In 30 sedute (SIB) ( 2,2Gy;2 Gy;1.8 Gy)

19 Sarcomi delle parti molli RT preop (50 Gy) + cct

20 RT preop 50 Gy + cct

21 RT postop 64 Gy

22 Carcinoma prostatico: IMRT guidata dalle immagini (IGRT): Studio clinico di fase I/ II di IMRT con SIB Pazienti con carcinoma della prostata clinicamente localizzato (classe di rischio intermedia, alta o molto alta - NCCN criteria ) sottoposti ad un trattamento radiante con IMRT che prevede di erogare: 65 Gy alla prostata (2.6 Gy)= Gy alle vescicole seminali(2.25) = Gy ai linfonodi pelvici (2 Gy) 5 sedute settimanali per 5 settimane Rapporto alfa/beta 1,5 Organi a rischio: Progetto AIRC 2764 retto: V45 Gy (</= 30%) vescica: V50 Gy (</= 30%) intestino:v50 Gy (</= 1%)

23 Endpoints (studio fase I/II) valutazione della variabilità spaziale dell isocentro nei trattamenti radioterapici di carcinoma prostatico valutazione della tossicità acuta e tardiva rettale, vescicale, enterica (ipofrazionamento)

24 Organ motion: movimenti della ghiandola prostatica nelle tre direzioni spaziali (LL-AP-CC) Retto vuoto->retto pieno: spostamento craniale e anteriore della prostata Vescica vuota->vescica piena: spostamento caudale e posteriore

25 Strategie per controllare/ridurre le incertezze geometriche nella riproduzione del trattamento Uso di sistemi di immobilizzazione/contenimento: permette di contenere prevalentemente gli errori sistematici Strategia di correzione off-line: permette di correggere gli errori di set up Strategia di correzione on-line: permette di correggere gli errori casuali legati all organ motion

26 Fiducial markers (gold seeds) Fiducial markers: reperi radio-opachi (Kit/paziente: 3 semi d oro, 1.2 x 3 mm, aghi: 17 gauge) Copertura antibiotica a partire dalle 24 ore che precedono il posizionamento; retto vuoto Accesso trans-perineale/rettale sotto giuda ecografica trans-rettale (Urologo specialista) Posizionamento: lobo destro, lobo sinistro, apice Tempo di esecuzione: 10 minuti Lieve ematuria transitoria con risoluzione spontanea (5/18 pazienti) Attesa di almeno 15 gg prima della RT

27 Fiducial markers (gold seeds) a. Gold seeds (immagine da TC simulazione) b.

28 Immagini di riferimento e matching Il Radioterapista nella prima seduta di trattamento definisce sulle DRR in rosso il campo 10x10 ed in verde delle strutture anatomico funzionali utili (goold seeds). Le due immagini (DRR ed IP) vengono ora raffigurate sulla stessa schermata in modo tale da permettere l operazione del matching, 1. dei campi in un primo momento 2. dei fiducial markers successivamente

29 10x10 cm gantry 0 10x10 cm DRR IP gantry 90

30 Matching alfa 0 alfa 90

31 Matching alfa 90 alfa 0 1. matching limiti campo: si sovrappone alla DRR la IP, facendo coincidere i limiti del campo

32 alfa 90 Matching alfa 0 2. matching dei reperi radio-opachi

33 Tolleranza di errore di allineamento Limiti di tolleranza di scostamento massimo dell isocentro (cut off): 3 mm nelle tre direzioni dello spazio (latero-laterale, verticale, sagittale) Tali limiti sono stati mutuati dalla letteratura (esperienze internazionali con Fiducial Markers*: B.Pickett and M.Roach; Chung et al.: On-line asi portal imaging of implanted fiducial markers for the reduction of interfraction error during conformal radiotherapy of prostate carcinoma, Int J Radiat Oncol Biol Phys., 2004 )

34 Risultati Il valore medio di scostamento relativo tra isocentro e ghiandola prostatica (gold seeds) ottenuto dopo le correzioni di set up (calcolato su 25 frazioni) è stato rispettivamente pari a 0.94 mm +/ mm (SD) (range: mm) mm, 0.96 mm +/ (SD) (range: mm), 1.26 mm +/ (SD) (range: mm) * *Soete et al.; Ghilezan et al.; Schallenkamp et al.; Alasti et al.; Wu et al.; Tinger et al.; Little et al. e Ullman et al.; Nichol et al.; Van den Heuvel et al.; Van der Heide et al.

35 Distribuzione di dose 3D ISODOSE 95% PTV3 PTV1 PTV3 VESCICA PTV3 a. PTV1 PTV3 PTV2 ISODOSE 95% PTV1 ISODOSE 95% PTV2 ISODOSE 95% PTV3 PTV1 RETTO VESCICA PTV1

36 Fiducial markers: svantaggi comporta un allungamento dei tempi tecnici all apparecchio di trattamento, di sosta del paziente sul lettino di terapia (tempo medio: minuti) e un impegno quotidiano da parte del Radioterapista in media di circa 15 minuti/paziente le verifiche del set up richiedono l erogazione di 2-3 MU per le IP frontali e di circa 5 MU per le IP sagittali, che devono essere valutate nella definizione della dose complessiva somministrata la realizzazione manuale del disegno presenta una variabilità intra/inter-operatore (in media: 1 mm) (Ullman et al., Radiat Oncol, 2006) anche a causa della visibilità dei markers, non sempre ottimale (alfa 90 )

37 Fiducial markers: vantaggi si è dimostrato un valido strumento atto all individuazione quotidiana dell organ motion e riduzione dell errore sistematico e casuale, metodica peraltro relativamente poco costosa e scarsamente invasiva per il paziente rende possibile una riduzione dei margini di espansione dei volumi di trattamento radioterapico, in particolare l espansione CTV1-PTV1: Oggi l introuzione dei fiducial markers è ritenuta la forma più accurata di IGRT per il carcinoma prostatico

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