IGRT. .. with Tomotherapy Hi-Art. TSRM D. Bertoni U.O. Radioterapia Oncologica ASMN Reggio Emilia. Image Guided RadioTherapy

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1 TSRM D. Bertoni U.O. Radioterapia Oncologica ASMN Reggio Emilia IGRT Image Guided RadioTherapy.. with Tomotherapy Hi-Art

2 Glossario GLOSSARIO IGRT Ricerca Scientifica Tomotherapy Hi-Art Il concetto IGRT Conformazione Radioterapica Obiettivo IGRT Criticità nel Treat Strategie Correttive Unità radianti Igrt Componenti Tecniche Il processo di IGRT Tomo Risultati Dosimetrici

3 IGRT o RadioTerapia Guidata dall Immagine Con il termine Radioterapia Guidata dall Immagine o IGRT viene generalmente definita l esecuzione di tecniche di trattamento radiante che utilizzano i più moderni sistemi di Imaging quali la CT, la MRI, la PET/SPECT e gli US sia in fase di definizione e in fase di segmentazione del volume tumorale (e non),che in fase di pianificazione, centeratura e controllo (comprensivo del follow-up) del trattamento radiante.

4 Tumor variation Isodose prescription OAR 1 OAR 1 tumor tumor OAR 2 OAR 2 Day 1 Day 21

5 IL PROCESSO DI COUNTURING RADIOTERAPICO (SENZA IGRT) PTV ITV IM PTV ITV IM CTV CTV OAR OAR

6 IL PROCESSO DI COUNTURING RADIOTERAPICO PTV CTV IGRT CTV OAR OAR

7 Cause di incertezza del trattamento: Durante l intero ciclo di trattamento le variazioni sulla geometria di trattamento sono principalmente di 2 tipi: VARIAZIONI INTER-FRAZIONE (posizionamento paziente, conformazione d organo, volume tumorale in corso..) VARIAZIONI INTRA-FRAZIONE ( variazione posizione d organo durante la medesima seduta, deformazione di volume..)

8 POSSIBILE RIDUZIONE DEL MARGINE ALL AUMENTARE DELLE INFORMAZIONI RELATIVE AL SUO CASO CLINICO STRATEGIE CORRETTIVE STRATEGIA CONVENZIONALE Al fine di ridurre effetti non voluti di variazioni di set-up viene addizionato al volume clinico di trattamento un margine di Sicurezza (CTV PTV). SOLUZIONE NON OTTIMALE MARGINI BASATI SU DATI SPERIMENTALI

9 STRATEGIE CORRETTIVE STRATEGIA PERSONALIZZATA SUL PAZIENTE: Adaptive radiotherapy (ART)***: (ART)***:è un processo a ciclo continuo dove il volume da trattare (PTV) è sistematicamente ottimizzato sulla base delle informazioni raccolte in corso di trattamento (prima della terapia ed utilizzate per ottimizzare il trattamento successivo). Image-guided guided Radio Therapy (IGRT)****: (IGRT)****:è un processo che utilizza immagini di localizzazione (ottiche, ecografiche, radiografiche, ecc.. per facilitare la correzione in linea (on-line) del set-up del paziente.

10 We are at increased risk of missing very precisely (J. Rosenman) An exellent dose distribution doesn t help if you can t hit the target and miss the sensitive tissues

11 Attuali unita radianti per trattamenti ART ed IGRT Unità di Tomoterapia Hi-ART II Acceleratore robotizzato Cyber-Knife Acceleratori convenzionali con opzioni di imaging KV & MV cone-beam CT Helical Tomotherapy (HT) combines a novel technique to deliver IMRT/IMRS with the ability to acquire MVCT imaging for patient and target localization prior to treatment Cyber-Knife combines a novel technique to deliver SRS/SRT/IMRS with the ability to track tumor motion during the treatment using on-line fluoroscopy Cone-beam KV & MV imaging combine a standardized technique to deliver IMRT/IMRS with the ability to acquire KV-MVCT imaging for patient and target localization prior and during the treatment

12 Tomotherapy Hi-Art

13 Thomas Rockwell MACKIE 1995/1996 Tomoterapia elicoidale Stativo Hi ART Slip-Ring

14 Il sistema di tomoterapia (HT) elicoidale Hi-Art Sistema Hi-ART completo Pianificazione di alcuni trattamenti di HT MV-CT prima e dopo la correzione del set-up Vantaggi della modulazione rotazionale

15 Caratteristiche Linac Energia spettro: 6 MV (tratt.) Emed 1,5 MeV ; 3,5 MV (imag.) Emed =1MeV Velocità: per terapia tomo assiale 1-10 giri /minuto Distanza Sorgente-asse rotazione: 850 mm Dimensioni Sorgente: 1.5 mm di tungsteno Conformazione del fascio: a ventaglio Assenza di flatness filter Rendimento (dose rate) : circa 850 MU/min Intensita : 300 impulsi /sec Raffreddamento: acqua Camere ionizzazione per rivelazione unita monitor: 3 Geometria trattamento: elicoidale Volume di trattamento massimo IMRT: da 40 cm diametro per 160 cm lunghezza Collimatori principali tungsteno: 40 cm (X) 0->5 cm (Y) x 23 cm (Z) Scudo opposto al fascio: piombo di spessore 14 cm Leakage collimatori primari chiusi : 0,0001

16 Caratteristiche MLC Collimatore MLC : tipo binario in tungsteno Geometria Tongue-Groove Movimenti MLC (+/-Y) : aria compressa Velocita apertura chiusura < 25 msec in 5 cm Leakage < 0.2% fuori campo, <0.5% nel campo Numero lamelle: 64 da 0.62 cm di larghezza e 10 cm di spessore Angoli geometrici : 360 continui (paragonabile a 51 fasci ) Allineamento componenti: sorgente, collimatore MLC Gantry MVCT < = 1 mm Sincronizzazione componenti meccanici : MLC Gantry Lettino <= 1 mm

17 MVCT spirale 3 Mv;Emed Emed: : 1 Mev 20 giri/minuto (1rotazione/3 sec.) Pitch 1 _ fine_ fine normal 3 coarse 4 mm Tempo di acquis.-ricostruz ricostruz.-visualiz.2 s Imaging Immagimi MVCT con KVCT 764 rivelatori c.i Xenon CT TomoCT 2cGy

18 Trattamento radiante tecnica elicoidale rotazione continua nel planning: 51 segmenti di arco beamlet viene definito dal movimento della lamella dalla posizione chiusa alla posizione aperta e nuovamente alla posizione chiusa. Il contributo maggiore alla dose sarà dato dal beamlet che la cui lamella si apre all inizio del segmento di arco e si chiude alla fine

19 Geometria Trattamento (900MU/min) 85cm SAD z y x JAWS Coll. Longitudinale 40x5cm 2 (fan beam) Field width: 1, 2.5, 5 cm 40cm FOV MLC BINARIO Coll.Trasversale 64 lamelle 85cm SISTEMA RIVELATORI MV CT (738 camere ionizzazione)

20 SEMPLICITA Nessun pericolo di collisione Gantry-Paziente Nessun filtro a cuneo Nessun angolo del Gantry Nessun angolo del Collimatore Nessun angolo del tavolo Nessun comando pensile Nessun profilo o coordinate del MLC Nessun motorino del MLC Nessun dimensione campo/collimatori Nessun campo luminoso Nessun campo Elettroni Nessun Cono per Electtoni

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22 Fase di centratura radioterapica COLLOCAMENTO DEL SET-UP AD PERSONAM CENTRATURA TRAMITE SISTEMA LASER MOBILI

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29 Fase di correzione set-up RICHIAMO DELLE CORREZIONI (X,Y,Z) +ROLL DAL SOFTWARE TOMO POSIZIONAMENTO PAZIENTE ALL ISOCENTRO DEL TRATTAMENTO TREAT

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31 In poche parole..

32 RadioTerapia di Adattamento ART # 1 Schema descrittivo della radioterapia ART che adatta giornalmente la distribuzione delle dosi tenendo conto del nuovo set-up e della nuova configurazione anatomica del paziente. Courtesy by Katja Langen Acquisizioni CT: delle fasi pre/post terapia, delle fasi conseguenti di ri- ottimizzazione, ri-pianificazione pianificazione, ri-localizzazione localizzazione-centratura, esecuzione e controllo del trattamento (e della dose erogata).

33 RadioTerapia di Adattamento ART # 2 Deformazione del capo collo dovuta alla radioterapia Ricontornamento dei volumi di trattamento su ogni CT Le variazioni anatomiche si compensano sia con una registrazione spaziale che con una correzione di dose Courtesy by Katja Langen Auto-segmentazione e correzione per le deformazioni

34 Livello di conformazione delle terapie radianti Testa Collo Polmone Prostata Superficiale Courtesy by S. Raffaele Hospital

35 Livello di conformazione e di modulazione dell intensità dosimetrica con differenti tipologie di planning.

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37 IMRT TOMO parotids mandible Spinal cord

38 CONCLUSIONI : i punti deboli L intero processo IGRT ovvero scansione registrazione correzione posizionamento non si può definire rapido se comparato,ad esempio, all uso di tubi KV steroscopici. Tale tecnica non è ancora perfezionata per un imaging real-time (sincronizzazione del respiro).

39 CONCLUSIONE PUNTI FORTI Processo integrato nel treat Imaging volumetrico di buona qualità per identificazione target Registrazione versatile: CT-CT TARGET -DOSE Fascio di trattamento usato per imaging ALLINEAMENTO RICOSTRUZIONE DI DOSE EFFETTIVAMENTE EROGATA Adaptive radiotherapy on-line e off-line

40 Thank s! Thanks!