RELAZIONE TECNICA DEL SOFTWARE SOFTDISO 3DCRT

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1 RELAZIONE TECNICA DEL SOFTWARE SOFTDISO 3DCRT Introduzione e classificazione di classe I del sistema di dosimetria in vivo Il software SOFTDISO 3DCRT permette la ricostruzione della dose nel punto di isocentro, D iso, in trattamenti realizzati con fasci 3D-CRT erogati da linac delle ditte Varian, Elekta e Siemens con sistemi portali asi EPID. Il software consente inoltre di verificare la riproducibilità del trattamento nelle diverse frazioni di terapia attraverso un confronto in termini di gamma-analisi tra immagini EPID. La dose ricostruita è confrontata con il valore di dose calcolato dal sistema di piani di trattamento TPS (Treatment Planning System), e l immagini EPID giornaliera è confrontata con un immagine di riferimento; in caso di valori fuori tolleranza, il sistema indica la discrepanza e lo staff fisico e medico, attraverso altri sistemi di verifica, valuta il tipo di intervento da adottare per eliminare le cause di errore. Pertanto il sistema computerizzato per la ricostruzione della dose in vivo (DIV) viene classificato di classe I. Va ricordato che le cause di discrepanza sono generalmente dovute alla inadeguatezza di alcuni controlli di qualità (Dgls 187/2). 1. Caratteristiche del software Il SOFTDISO 3DCRT si basa sull utilizzo di funzioni di correlazione generalizzate 1 ottenute da segnali di transito misurati dai sistemi portali al silicio amorfo, asi EPID, e dosi misurate a metà spessore di fantocci solidi acqua equivalenti, lungo l asse centrale del fascio. Il software quindi utilizza funzioni generalizzate ottenute da misure effettuate su diversi linac ed EPID per un totale di circa 7 campi aperti e filtrati. Pertanto all utilizzatore sono richieste poche misure per l implementazione del software. In particolare è sufficiente da parte dell utente eseguire le seguenti misure: - dose (cgy/mu) nelle condizioni di riferimento (L=1 1 cm 2, alla profondità d rif =1 cm); - indice di qualità del fascio TPR 2,1 per i campi aperti; - fattore di attenuazione, W AF, per i fasci con filtri a cuneo o dinamici; - segnale EPID in condizioni di riferimento (L=1 1 cm 2, alla distanza sorgente-epid di 159 cm). In appendice A è descritta in dettaglio la modalità di esecuzione di tali misure che comunque rientrano nell ambito delle attività di controllo di qualità dosimetrica sviluppate di routine dai fisici presso i centri di radioterapia. 1

2 Nel paragrafo 2 è riportata la descrizione della procedura di ricostruzione della dose isocentrica. Al fine di ottenere il confronto dosimetrico DIV in quasi tempo reale (2-3 minuti dopo il termine della frazione radioterapica giornaliera) il software è in grado di utilizzare le informazioni provenienti dai software utilizzati in un reparto di Radioterapia per il controllo e la gestione delle informazioni. Di norma la gestione di tutte le informazioni all interno di un reparto di Radioterapia è effettuata per mezzo di software dedicati e chiusi. Questi sfruttano la rete LAN (Local Area Network) dell ospedale, utilizzano il protocollo TCP/IP e sono conosciuti con il nome generico di sistemi record and verify (R&V). Il recupero, da parte dell utente, delle informazioni presenti all interno di questi sistemi, è reso possibile in generale, utilizzando i formati standard per l esportazione delle informazioni stesse. In radioterapia questi formati standard sono rappresentati dai format DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) e DICOM-RT (Digital Imaging and Communications in Medicine - RadioTherapy). Il primo viene utilizzato per la trasmissione delle immagini (prodotte dalla TAC e dell EPID) mentre il secondo è utilizzato per la trasmissione di tutte le informazioni concernenti il piano di trattamento radioterapico prodotto dal TPS. Nel paragrafo 4 è riportato in dettaglio, il sistema di interfacciamento del software con i sistemi R&V. Il confronto tra il valore di dose ricostruita, D iso, (paragrafo 2) e quella calcolata dal TPS, D iso,tps, sarà disponibile al termine di ogni seduta radioterapica al fine di evidenziare eventuali discrepanze con la dose pianificata. I risultati ottenuti sono poi archiviati per una analisi più dettagliata. In figura 1 è riportata una postazione di controllo di un linac in cui un tecnico di radiologia è in grado di controllare il risultato della DIV su un computer dedicato mediante due tipi di schermate. Figura 1: Postazione di controllo di un linac con il computer dedicato per la dosimetria in vivo 2

3 In particolare per ogni fascio, un modulo di analisi del SOFTDISO 3DCRT è dedicato alla ricostruzione della dose nel punto all isocentro che viene riportata in una prima schermata (figura 2) dove in alto a sinistra è visualizzata la sezione TAC isocentrica del paziente; in alto a destra è riportata l immagine EPID che può essere centrata all interno della struttura lamellare nel caso in cui ci sia verificato uno spostamento del pannello EPID. Sotto l immagine TAC sono riportati i profili in-plane dei segnali di transito ottenuti per quel fascio in diverse giornate di trattamento. Ciò permette di verificare eventuali variazioni di centratura del fascio o variazioni morfologiche dei tessuti interni al paziente. Infine il valore centrale del segnale di transito viene convertito in un valore di dose, D iso e confrontato con il valore di dose, D iso,tps. Il grafico in basso a destra riporta i valori dei rapporti R = D iso /D iso,tps, ottenuti nei vari giorni di trattamento. Nel grafico sono riportati anche i livelli di tolleranza dei rapporti R. Figure 2: Modulo di presentazione del test DIV per la ricostruzione di dose all isocentro per ogni fascio di trattamento. 3

4 Un ulteriore modulo è dedicato all analisi gamma (figura 3) tra l immagine portale di riferimento (in alto a sinistra) e l immagine portale giornaliera (in alto al centro), allo scopo di ottenere informazioni sulla riproducibilità del trattamento di ogni fascio di trattamento. Generalmente, l immagine di riferimento coincide con l immagine ottenuta nella prima seduta della terapia nella quale il set-up del paziente è controllato attraverso un VIP online (immagini portali di verifica) o un Cone Beam CT (CBCT). Nel riquadro a destra è riportato il risultato della γ-analisi in cui sono disegnate le regioni contenenti i punti che hanno suparato il limite di γ<1. Sono riportati in basso i profili in-plane (sinistra) e cross-plane (centro) delle immagini di riferimento e giornaliera, per una più dettagliata analisi di confronto. Infine in basso a destra sono riassunti tutti gli indici dei confronti come γ max, γ mean, P γ<1, P γ<n con n=2,3,4,5. Figure 3: Modulo di presentazione del test DIV per l analisi gamma di ogni fascio di trattamento. 4

5 In conclusione il metodo DIV permette quindi di ottenere, alla fine di ogni frazione del trattamento, un utile confronto tra tecnico di radiologia medica, medico e fisico sulle cause che possono aver generato eventuali variazioni dosimetriche, e procedere nella loro rimozione. Alla fine del trattamento, per ogni paziente, sarà possibile ottenere un riassunto dell analisi per ogni fascio (figura 4a) e complessiva su tutti i fasci (figura 4b). Tali risultati sono riportati in report di stampa con la possibilità di inserire una nota da parte dell Esperto in Fisica Medica sull accuratezza globale del trattamento facendo riferimento ai livelli di tolleranza della procedura. Figura 4a. Report di stampa dei risultati dell analisi DIV ottenuti per un fascio di trattamento. 5

6 Figura 4b. Report di stampa dei risultati dell analisi DIV ottenuti su tutti i fasci di trattamento. 6

7 2. Descrizione della procedura di ricostruzione dosimetrica La procedura generalizzata di ricostruzione dosimetrica è stata realizzata effettuando misure di dose 1,2 sull asse centrale del fascio a metà spessore di fantocci di acqua solida (FAS), RMI model 457 della Gammex, e misure di segnali di transito per mezzo degli asi EPID posizionati sotto il FAS alla distanza EPID-sorgente (DES) di 159 cm. Le misure sono state effettuate utilizzando circa 7 fasci di raggi x filtrati e non filtrati prodotti dai linac delle ditte Varian, Elekta e Siemens. Sono stati utilizzati fantocci di acqua solida di spessore, w= 1, 22, 3, 42 cm, con metà spessore, w/2, alla distanza sorgente asse rotazione (DSA) pari a 1 cm. I fantocci sono stati irraggiati con campi quadrati di lato 4, 8, 1, 12, 16, 2 cm, utilizzando una dose per unità monitor di 4UM/min ed un valore integrale di 1 UM. 3 I fasci open sono stati caratterizzati dall indice di qualità TPR 2,1 mentre i fasci filtrati dal fattore di attenuazione del filtro W AF. Tali indici saranno indicati in seguito con dall indice I che si assume essere uguale al TPR 2,1 per i fasci non filtrati e uguale a W AF per i fasci filtrati. Il fattore di attenuazione del filtro è definito come: D DSA W (1) AF D DSA,w dove D DSA è la dose per UM in acqua per campo 1 1 cm 2 non filtrato, alla profondità di riferimento (d ref ) di 1 cm, con d ref alla DSA; D DSA,w, è la dose per UM per campo filtrato nelle medesime condizioni di misura. Per tener conto della diversa modalità di taratura delle unità monitor (UM) dei fasci, adottata presso i centri, un fattore di taratura del fascio, k, è stato definito dal rapporto: k = DDSA D DSA (2) dove D DSA =1cGy/UM è la dose per UM in acqua per campo 1 1 cm 2 non filtrato, alla profondità di riferimento d ref = 1 cm, e D DSA è la dose misurata presso il centro nelle stesse condizioni. In questo modo le dosi a metà spessore D(I,w,L) in Gy/UM ottenute con differenti fasci sono state normalizzate: D (I, w, L) D(I, w, L) k (3) 7

8 in modo da risultare indipendenti dalla modalità di taratura delle UM, adottata presso i centri. In modo analogo è stato definito per ogni EPID e per ogni fascio open e filtrato, un fattore di taratura, k s, definito come: k 1UC / s (4) s t,r dove s t,r è il segnale per UM acquisito in presenza di FAS di spessore 22 cm posizionato con metà spessore alla DSA e con campo L=1x1. Il segnale è stato ottenuto dal valor medio dei pixel contenuti in un area di 4x4 mm 2 intorno all asse centrale del fascio. Quindi i segnali di transito s t (I,w,L) (u.a./um) degli EPID di differenti case costruttrici, erano moltiplicati per i rispettivi fattori di taratura, k s, ottenendo i segnali in termini di UC/UM: s t (I, w,l) s t (I, w,l) k s (5) Anche in questo caso, i segnali s t risultano indipendenti sia dalla sensibilità dell EPID che dalla modalità di taratura delle UM adottata dal centro. La misura della stabilità di tale segnale per un lungo periodo (circa 6 mesi) in termini di unità arbitrarie (u.a.) per UM (u.a./um) ha permesso di stimare un range di tolleranza per il segnale di transito di riferimento s t,r di 1.5% (2SD). Superato tale limite il valore di k s va aggiornato. Sono stati quindi definiti i rapporti di correlazione in termini di UC/Gy: t F (I, w,l) s (I, w,l) D (I, w,l) (6) ed i valori s t (I, w,l) e D (I, w,l) ottenuti sperimentalmente, sono stati fittati da equazioni di superficie. In figura 5 sono riportati i fit di superficie per i fasci non filtrati. Da F (I,w,L) è possibile ottenere i valori per ogni coppia di valori (w,l) in funzione del TPR o di W AF, con un accuratezza migliore del 3% (2SD). 8

9 a) b) Figura 5. Superfici utilizzate per fittare i dati (a) di D (TPR,w,L) e (b) di (TPR, w,l), per campi quadrati di lato L=4,8,12,16 cm s t La dose alla profondità dell isocentro, w iso, è ottenuta dall espressione: dove: k k f (d,l) D (I, w,l) S (I, w,l) TMR s lin MV w iso iso iso t w/2 k F (I, w,l) - w è lo spessore totale del paziente espresso in acqua equivalente; w iso è la profondità dell isocentro in paziente espresso in acqua equivalente; entrambi gli spessori sono valutati sull asse del fascio; - S t (I,w,L) in u.a. è il segnale integrale per un generico numero di UM; - k lin è un fattore correttivo per la linearità del segnale portale integrale S t con differenti UM e UM/min; - F (I,w,L) è il rapporto generalizzato ottenuto dai fit definiti nell equazione 6; - f MV (d,l) è una funzione che tiene conto del diverso contributo di radiazione diffusa che raggiunge l EPID quando l isocentro è posto ad una distanza, d, rispetto alla metà spessore radiologico w/2 del paziente; la funzione è stata determinata da misure in fantocci di acqua solida, dai rapporti: ' f MV (d,l) S t / S t dove S t è il segnale EPID quando l isocentro è posto a metà spessore del fantoccio, w/2, e S t è il segnale EPID quando l isocentro è posto ad una distanza, d, rispetto a w/2. wiso - w / 2 TMR è il rapporto tra i TMR 4 (tissue maximum ratios) determinati alla profondità w iso e w/2, per il calcolo della dose in w iso dalla dose in w/2. L accuratezza della ricostruzione dosimetrica è stata testata in studi pilota, per tecniche 3D-CRT per tumori del capo, del torace, della pelvi della mammella. I livelli di accuratezza del metodo sono (7) 9

10 risultati essere all interno del 5% (2SD) e questo valore è adottato come livello di tolleranza del test 2. I livelli di tolleranza per il confronto delle immagini dell EPID è fissato a P γ<1 >9% e γ medio >.5 con criteri di accettazione del 5% e 3 mm. 2.1 Valori di F (I,w,L) e f MV (d,l) per fasci non filtrati Il rapporto generalizzato F (TPR,w,L) è definito come: F (TPR, w,l) Le funzioni per D e S sono le seguenti: S (TPR, w,l) D (TPR, w,l) 2 2 D a1 a 2 w a3 TPR a 4 w a5 TPR a 6 w TPR (9) S b1 b2 w b3 TPR b4 w b5 TPR b6 w TPR b7 w b8 TPR b9 w TPR b1 w TPR (1) (8) I parametri a i, b i delle funzioni 9 e 1, sono ottenuti minimizzando gli scarti con i dati sperimentali. La funzione f MV (d,l) è ottenuta dall interpolazione dei dati sperimentali. 2.2 Valori generalizzati di F(W AF,w,L) e f(d,l) per fasci filtrati Il valore generalizzato F (W AF,w,L) è definito come: MV F (W AF, w, L) MV S (W, w, L) AF D (W, w, L) Le funzioni per S e D sono le seguenti: AF 2 2 DMV a1 a 2 w a3 WAF a 4 w a5 WAF a 6 w W (12) AF (11) SMV b1 b2 w b3 WAF b4 w b5 WAF b6 w WAF b7 w b8 WAF b9 w WAF b1 w W (13) AF I parametri a i, b i delle funzioni 12 e 13 per le tre energie 6, 1, 15, 18 MV, sono state ottenute minimizzando gli scarti con i dati sperimentali. 1

11 La funzione f MV (d,l) per le tre energie 6,1,15 MV è ottenuta dall interpolazione lineare dei dati riportati sperimentali. 2.3 Algoritmo per la ricostruzione di dose a metà spessore per trattamenti tangenziali realizzati con fasci 3DCRT filtrati L algoritmo di calcolo 5 utilizzato per la ricostruzione di dose a metà spessore radiologico nei trattamenti della mammella realizzati con fasci 3D-CRT filtrati, utilizza la formula seguente D S k f (d, r) k SAD d SAD s m t 2 F(W AF, w) (14) Il raggio di curvatura della mammella è determinato dalla sezione TAC isocentrica utilizzando la seguente relazione : r 2 2 z 4 a 8a dove z è lo spessore lungo l asse del fascio, a è la distanza tra metà spessore e l apice della mammella. La funzione di correlazione F(W AF,w) è la seguente: (15) F(W, w) A(w) W B(w) (16) AF AF con A(w) e B(w) date dalle seguenti funzioni: A(w)=A1 w 2 + A2 w + A3 (17) B(w)= B1 w 2 + B2 w + B3 (18) I coefficenti A1, A2, A3, B1, B2, B3 sono ottenuti minimizzando gli scarti rispetto ai valori sperimentali. Mentre i valori di f MV (d,r) sono ottenuti dalla funzione seguente: con f (r) è ottenuto dai dati sperimentali. f MV (d,r) f (r) d 1 (19) 11

12 4. Interfacciamento con i sistemi record and verify Il formato DICOM e quello DICOM-RT sono in realtà dei formati flessibili che prevedono la definizione all interno dell intestazione del file dei record personalizzati da parte del produttore. Questo fa in modo che le interconnessioni tra i software, che in linea di principio dovrebbero poter dialogare senza nessun problema, in realtà rendono necessarie l individuazione della struttura dei file DICOM e DICOM-RT prodotti dei diversi sistemi R&V. In conclusione il SOFTDISO 3DCRT è in grado di interfacciarsi con i più diffusi sistemi di R&V presenti sul mercato permettendo la lettura: - delle immagini radiografiche del paziente, prodotte dai sistemi tomografici computerizzati (TAC), esportate dal sistema R&V in formato DICOM; - di immagini acquisite dall EPID, esportati dal sistema R&V in formato DICOM; - dei piani di trattamento radioterapici del paziente esportati dal sistema R&V in formato DICOM-RT. Il SOFTDISO 3DCRT comprende un primo modulo di configurazione che permette all utente di introdurre: - i dati caratteristici dei fasci, come i fattori di normalizzazione del rendimento di dose k e l indice TPR, W AF specifico del fascio utilizzato; - i fattori di taratura k s e di correzione k lin che permettono di ottenere per ogni qualità del fascio i segnali di transito in termini di unità di calibrazione UC. Un secondo modulo utilizza le informazioni della immagine tomografica e del piano di trattamento per valutare per ogni fascio i parametri caratteristici del paziente come gli spessori w e w iso ed il campo quadrato equivalente. Tali parametri vengono utilizzati in un terzo modulo per il calcolo della D iso dall espressione 7 (paragrafo 2) e espressione 14 (paragrafo 5) utilizzando le immagini EPID esportate in DICOM. Tali immagini vengono utilizzate da un quarto modulo per la gamma analisi. Le schermate del terzo e quarto modulo sono riportate in figura 2 e 3 rispettivamente. Un quinto e ultimo modulo è dedicato all analisi statistica dei dati di DIV. 12

13 5. Validazione della accuratezza della procedura di ricostruzione di dose Al fine di validare l accuratezza della procedura di dosimetria in vivo 1 sono stati eseguiti tests in fantoccio antropomorfo RANDO Alderson, in tre centri in cui sono operativi acceleratori Varian, Elekta e Siemens. I centri coinvolti, i rispettivi linac e la qualità dei fasci utilizzati (MV), sono stati i seguenti: - UCSC di Roma (Varian Clinac 21, 6 MV, 1 MV, 15 MV) - Fondazione di Ricerca e Cura di Campobasso (Elekta Precise, 6 MV, 1 MV, 15 MV) - Ospedale Belcolle di Viterbo (Siemens Oncor 6 MV, 15 MV) Le fasi seguite per la realizzazione dei tests sono state le seguenti: a) TAC del fantoccio RANDO Alderson La TAC è stata acquisita con slices di spessore.5 cm. Il centro DICOM è stato posizionato nella zona pelvica, nella zona della mammella e toracica sono stati posti dei reperi radioopachi. Tali posizioni sono state segnalate sul fantoccio per permettere il riposizionamento del fantoccio in sala di trattamento. b) Pianificazione del trattamento Dal sistema di Treatment Planning (Eclipse version 11. per Varian, Masterplan per Elekta e Siemens) sono stati realizzati piani di trattamento per distretto pelvico-addominale, distretto toracico e mammella. - Distretto pelvico-addominale Per il distretto pelvico sono stati contornati tre volumi di dimensione crescente PTV1, PTV2, PTV3. L isocentro è stato posizionato nel centro DICOM. Sono stati realizzati tre piani per ogni qualità dei fasci, in particolare: - plan_ptv1: l MLC è stato conformato al PTV1 (margine MLC di.5 cm) di modo da avere un lato equivalente di 6 cm, - plan_ptv2: l MLC è stato conformato al PTV2 (margine MLC di.5 cm) di modo da avere un lato equivalente di 1 cm - plan_ptv3: l MLC è stato conformato al PTV3 (margine MLC di.5 cm) di modo da avere un lato equivalente di 16 cm. Ogni piano è stato realizzato con 5 fasci con le seguenti caratteristiche: field 1: open, gantry field 2: filtro 15, gantry 45 field 3: filtro 3, gantry 9 13

14 field 4: filtro 45, gantry 18 field 5: filtro 6, gantry 27. La dose prescritta all isocentro, D iso,tps, per ogni piano è stata di 2 Gy. - Distretto toracico Nel distretto toracico è stato contornato il volume PTV4. L isocentro è stato posizionato in corrispondenza dei reperi posti nella zona toracica. E stato realizzato un piano di trattamento per ogni qualità del fascio. Ogni piano era costituito dai seguenti fasci: field 1: open, gantry field 2: filtro 15, gantry 45 field 3: filtro 3, gantry 9 field 4: filtro 45, gantry 18 field 5: filtro 6, gantry 27. L MLC è stato conformato al PTV4 con margine MLC di.5 cm di modo da avere un lato equivalente di 8 cm. La dose prescritta per ogni piano è stata di 2 Gy all isocentro. - Mammella Per la mammella sono stati realizzati piani di trattamento con tecnica tangenziale. L isocentro è stato posizionato in corrispondenza dei reperi della TAC. E stato realizzato un piano di trattamento per ogni qualità del fascio a disposizione dei centri. Ogni piano era costituito dai seguenti fasci: field_mediano_1: filtro 15, gantry 68 field _laterale_2: filtro 3, gantry 25 field _mediano_3: filtro 45, gantry 68 field _mediano_4: filtro 6, gantry 25 Per ogni fascio l MLC è stato chiuso nella parte della mammella adiacente al polmone e aperto in aria di 2 cm di modo da simulare la configurazione di irraggiamento per la tecnica tangenziale. La dose prescritta per ogni piano è stata di 2 Gy all isocentro. Prima dell irraggiamento dei piani su fantoccio, in ogni centro sono state eseguite le seguenti misure per tutti i fasci disponibili: - rendimento giornaliero del fascio per la stabilità di k 1, - misura di sensibilità dell EPID 1 (k s ). Per ogni fascio dei piani sopra descritti, sono state acquisite le immagini portali a SED=159 cm e ricostruita la dose all isocentro, D iso. I rapporti R tra la dose ricostruita e la dose pianificata, ottenuti utilizzando il SOFTDISO-3DCRT (Best Medical Italy) sono riassunti nelle seguenti tabelle 14

15 a) plan_ptv1 Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ b) plan_ptv2 Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ c) plan_ptv3 Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ Tabella 11: Risultati di R per i piano sul distretto pelvico-addominale a 6 MV plan_ptv1 (a), plan_ptv2 (b), plan_ptv3 (c). a) plan_ptv1 Field gantry filtro Varian Elekta field_1 open field_ field_ field_ field_ b) plan_ptv2 Field gantry filtro Varian Elekta field_1 open field_ field_ field_ field_ c) plan_ptv3 Field gantry filtro Varian Elekta field_1 open field_ field_ field_ field_ Tabella 12: Risultati di R per i piano sul distretto pelvico-addominale a 1 MV plan_ptv1 (a), plan_ptv2 (b), plan_ptv3 (c). 15

16 a) plan_ptv1 Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ b) plan_ptv2 Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ c) plan_ptv3 Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ Tabella 13: Risultati di R per i piano sul distretto pelvico-addominale a 15 MV plan_ptv1 (a), plan_ptv2 (b), plan_ptv3 (c). a) 6 MV Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ b) 1 MV Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ c) 15 MV Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_1 open field_ field_ field_ field_ Tabella 14: Risultati di R per i piani sul distretto toracico a 6 MV (a), 1 MV (b), 15 MV (c). 16

17 a) 6 MV Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_mediano_ field_mediano_ field_mediano_ field_mediano_ b) 1 MV Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_mediano_ field_mediano_ field_mediano_ field_mediano_ c) 15 MV Field gantry filtro Varian Elekta Siemens field_mediano_ field_mediano_ field_mediano_ field_mediano_ Tabella 15: Risultati di R per i piani tangenziali a 6 MV (a), 1 MV (b), 15 MV (c). I 192 risultati dei tests eseguiti in fantoccio RANDO ALDERSON sono riportati nei seguenti istogrammi: tests su fantoccio RANDO ALDERSON distretto pelvico, torace, mammella Figura 6. Istogramma di 192 valori di R 17

18 tests su fantoccio RANDO ALDERSON distretto pelvico Figura 7. Istogramma di 12 valori di R ottenuti sui piani del distretto pelvico tests su fantoccio RANDO ALDERSON distretto toracico Figura 8. Istogramma di 4 valori di R ottenuti sui piani del distretto toracico tests su fantoccio RANDO ALDERSON mammella Figura 9. Istogramma di 32 valori di R ottenuti sui piani della mammella 18

19 I risultati dei rapporti R per tutti i test eseguiti in fantoccio RANDO ALDERSON nei tre centri di Radioterapia sono tutti entro tolleranze del ±5%, valutato propagando in quadratura le incertezze dei parametri dell algoritmo di ricostruzione della dose 2. Il valore medio sui 192 tests è risultato uguale a 1.4±.14. In particolare sono risultati i seguenti valor medi: 1.4±.14 per il distretto pelvico, 1.2±.14 per il distretto toracico, 1.7±.12 per la mammella. 19

20 APPENDICE A Misure per l implementazione del SOFTDISO 3DCRT A.1 Misure di dose per i fattori k e W AF L implementazione del software richiede misure di dose per UM in acqua, per campi quadrati di lato 1 cm, open (D DSA ) e filtrati (D DSA,W ), alla profondità di riferimento d ref =1 cm, con distanza superficie-sorgente DSS=9 cm (figura A1). Le misure vanno eseguite per tutte le energie a disposizione del centro erogando 1 UM con dose rate di 4 UM/min. Generalmente le misure sopra descritte rientrano tra le misure di commissioning dei linac. a) b) DSS=9 cm DSS=9 cm d ref d ref D DSA(cGy/UM) D DSA,W(cGy/UM) Figura A1. Set-up per le misure di dose in acqua per campi open (a) e filtrati (b). Dalle misure di dose si determinano i parametri k e W AF (tabella A1). k è ottenuto dalle equazioni seguenti rispettivamente per fasci non filtrati e per fasci filtrati: k = DDSA D DSA k =DDSA D DSA,W dove D DSA =1cGy/UM. W AF è il rapporto delle dosi del fascio filtrato e del fascio non filtrato configurazione in figura A1. misurate secondo la 2

21 W AF D D DSA,W DSA A titolo di esempio si riportano i dati di un centro utente in cui è operativo un Linac Varian modello Clinac 21. MV Filtro Dose k (cgy/um) (UM/cGy) W AF 6 Open Open Open MV Filtro D (cgy/um) 6 Open Open Open k (UM/cGy) W AF Tabella A1. Misure di dose per la determinazione di k, W AF 21

22 A.2 Misure di segnale per la determinazione del fattore k s La determinazione del fattore di taratura k s, richiede l acquisizione di immagini EPID per campi quadrati di lato 1 cm, open e filtrati, alla distanza sorgente-epid, DSE=159 cm, per tutte le energie a disposizione del centro. La misura è eseguita utilizzando un fantoccio di acqua solida di spessore 22 cm, posizionato con metà spessore all isocentro DSS=89 cm, con 1 UM e dose rate di 4UM/min. a) b) DSS=89 cm DSS=89 cm DSE=159 cm w/2 == w/2 s t,r(a.u./um) s t,r(a.u./um) Figura A2. Set-up per la misura di k s per campi open (a) e filtrati (b). Il segnale (s t ) è la media dei pixels contenuti su una ROI centrale di 4 4 mm 2. Il k s è definito come l inverso del segnale: k s 1CU s t,r 22

23 A titolo di esempio si riportano i dati di un centro utente in cui è operativo un Linac Varian modello Clinac 21 con asi EPID modello as1. MV Filtro s t (a.u./um) 1 5 k s (UM/a.u.) Open Open Open MV Filtro s t (a.u./um) k s (UM/a.u.) 6 Open Open Open Tabella A2. Misure di segnale per la determinazione di k s 23

24 A.3 Misure di segnale per la determinazione del fattore k lin Per valutare la linearità della risposta EPID è necessario acquisire immagini EPID rispettivamente con 5, 2, 5, 1, 2, 3, 4 UM, irraggiando un fantoccio acqua solida di 22 cm posizionato secondo la configurazione in figura A2, con un campo quadrato di lato 1 cm e dose rate di 4 UM/min. Il segnale, s t,r, è la media dei pixels contenuti su una ROI centrale di 4 4 mm 2. Il k lin è il rapporto tra il segnale/um acquisito con 1 UM, s t, e il segnale/um acquisito con le UM sopra elencate, s t,um. k lin s s t t,um Il k lin deve essere valutato per tutte le energie a disposizione del centro. A titolo di esempio si riportano i dati di un centro utente in cui è operativo un Linac Varian modello Clinac 21 con asi EPID modello as1. 6 MV s t (au/um) k lin MV s t (au/um) k lin MV s t (au/um) k lin

25 6 MV s t (au/um) k lin MV s t (au/um) k lin MV s t (au/um) k lin Tabella A3. Misure di segnale per la determinazione di k lin per fascio di energia 6 MV, 1 MV, 15 MV. 25

26 References 1 A. Piermattei, F. Greco, L. Azario, A. Porcelli, S. Cilla, S. Zucca, A. Russo, E. Di Castro, M. Russo, R. Caivano, V. Fusco, A. Morganti, A. Fidanzio, A National Project for in-vivo dosimetry procedures in radiotherapy: first results. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 274 (212), A. Piermattei, A. Fidanzio, L. Azario et al. Application of a pratical method for the isocenter point in-vivo dosimetry by a transit signal, Phys. Med. Biol. 52 (27), IAEA (International Atomic Energy Agency), Absorbed dose in external beam radiotherapy: an international code of practice for dosimetry based on standards of absorbed dose to water, IAEA TRS 398 (24). 4 British Institute of Radiology, Central axis depth dose data for use in radiotherapy, supplement 25 (1996). 5 Fidanzio A, Greco F, Mameli A, et al. Breast in vivo dosimetry by EPID. J Appl Clin Med Phys. 21;11(4):