Progetto Leonardo: 15/06 14/09. Barbara Cannillo

Transcript

1 Progetto Leonardo: 15/06 14/09 Barbara Cannillo 15/06/ /09/2004

2 15/06/ /09/2004

3 Complejo Hospitalario Universitario de Santiago de Compostela

4 Attivita svolte Caratterizzazione dei fasci per la radiochirurgia e controlli di qualità. Sviluppo di un programma di controlli di qualita e stesura protocollo per il sistema di immagini portali BeamView, basato sul protocollo americano TG58. Stesura del protocollo per misure di verifica di rendimento e di Energia di fasci di elettroni utilizzando acqua solida. Stesura del protocollo per misure di verifica di rendimento e di Energia di fasci di fotoni utilizzando acqua solida. Misura di output factor.

5 Radiochirurgia La radiochirurgia stereotassica è una procedura terapeutica di trattamento con irradiazione in singola frazione, particolarmente adatta per lesioni intracraniali. Lo scopo di questa tecnica non invasiva è quello di rilasciare una dose molto elevata alla lesione, ma molto ben localizzata, risparmiando il tessuto cerebrale sano adiacente. Si utilizza la terapia conformazionale, ma con fasci multipli stretti, molto collimati.

6 Radiochirurgia Acceleratore Siemens Mevatron 6 MV; micromultileaf BrainLab, casco stereotassico e treatment planning software-tps-brainscan

7 Radiochirurgia Micromultileaf m 3 52 lamine (26 per banco): Ogni banco contiene: 14 lamine centrali di 3mm 6 lamine di 4.5mm (3 per ogni lato) 6 lamine di 5.5mm (3 per ogni lato) Campo min 2.4 x 2.4 mm

8 Radiochirurgia TPS BrainSCAN Conformal beam : fasci statici multipli per trattamento conformazionale. Ciascun campo di irradiazione e ottimizzato secondo la forma del PTV.

9 Radiochirurgia - algoritmo di calcolo Pencil beam: i fasci incidenti vengono suddivisi in fascetti elementari e per ognuno di essi si applica l algoritmo FFT (Fast Fourier Transformation) Monoenergetic Pencil Beam N ( E) exp( ( µ ( E) d )) ( E) av water µ water N di collisioni a prof d Differencial Pencil Beam Pencil Beam Il calcolo di dose (con Monte Carlo) fornisce r P d DPB Q

10 Radiochirurgia - algoritmo di calcolo N av Pencil Beam Kernel Conoscendo la fluenza di fotoni a profondità d e la dose DPB è possibile calcolare la dose di un fascio monoenergetico nel punto P r r ( E) exp( µ ( E) d') µ ( E) DPB( ( x, y, d) (0,0, d')) de dd' water water La modulazione del fascio è ottenuta con una convoluzione nello spazio dei momenti ~ P( px, py, d) = FFT ( p( x, y, d))

11 Radiochirurgia - algoritmo di calcolo Distribuzione di dose ideale (IDD) È la convoluzione del Kernel Pencil Beam con la fluenza dei fotoni IDD( x, y, d) = φ( x', y', d) p( x' x, y' y, d) dx' dy' La fluenza dei fotoni all isocentro nel piano perpendicolare al fascio e a profondità d è: φ( x, y, d) = φ0( x, y) RFS( r, d) Dove φ0 ( x, y) è la matrice di fluenza nel piano dell isocentro dovuta al collimatore e che assume valore 1 per campi aperti e 0 per quelli chiusi. 2 RFS(r,d) è il fattore radiale che fornisce la fluenza a distanza r = x + y 2

12 Radiochirurgia - algoritmo di calcolo La dose totale per un fascio conformato in un punto nel tessuto diventa: Dose( x, y, d) = MU M NLin S ( c t c ) TMR (min(( c c ), r SID ) SSD + d 2 IDD( x, y, r mlc, jaw PB mlc, jaw rad rad ) S t ( c ), c jaw mlc = Fattore di scatter totale misurato per tutte le possibili combinazioni collimatore m3 SID IDD( x, y, rrad ) = Distribuzione di dose ideale con x = x SSD+ d M NLin = dose assoluta per un campo 10 x 10 (collimatore e m 3 ) ad una profondita d cal =10 cm e SSD = 100 cm, per 100 UM

13 Radiochirurgia - misure S t ( cmlc, c jaw) = Fattore di scatter totale misurato per tutte le possibili combinazioni collimatore m3 M NLin = output nominale; è la dose assoluta misurata in un campo 10 x 10, a 10 cm di prof e in condizioni SSD=100 (con e senza m3). PDD = rendimento in profondita ; misurato per tutte le dimensioni dei campi e con camere piatta, Farmer, Dedal (semiflex) e micro. Fattori radiali = dipendono dalla dose in direzione orizzontale; si misurano in diagonale per minimizzare effetto bordi e senza il micromultileaf

14 Radiochirurgia CQ prima dell intervento Verifica rendimento, energia, laser, coincidenza laser-reticolo; Con pellicola EDR2: coincidenza campo luce-campo radiazione; verifica stabilita collimatore; Con pellicola X-OMATV: allineamento MLC e posizionamento lamine; isocentro meccanico (test Winston-Luzt)

15 Radiochirurgia - CQ Con pellicola EDR2: coincidenza campo luce-campo radiazione; verifica stabilita collimatore ( giro collimatori 0,45,90,135,180,225,270,315 ); campo 0.4 cm x 10 cm

16 Radiochirurgia - CQ Con pellicola X-OMATV: allineamento MLC e posizionamento lamine; isocentro meccanico (test Winston-Luzt) Winston Lutz: necessario per verificare corretto set up paziente. Il trattamento puo essere condotto solo se il test indica un errore dell isocentro inferiore a 1 mm

17 Test Winston Lutz Diverse combinazioni di posizioni lettinogantry Allineamento MLC Posizione lamine

18 BeamView Sistema EPID per immagini portali Siemens Utilizzato per la verifica dei trattamenti radioterapici Plate di metallo Shermo ai fosfori Telecamera con specchio a 45

19 BeamView i controlli Artefatti Contrasto e risoluzione spaziale Uniformità Centratura Accuratezza geometrica e distorsoni

20 BeamView Uniformità Contrasto

21 CALIDAD DE IMAGEN BV201: ARTEFACTOS La presencia de artefactos distinguidos de los que son típicos de la inclinación de l espejo pueden representar estropeamiento del cable o de la lente. Resultados: si (artefactos) no BV202: CONTRASTE Y RESOLUCIÓN Equipo de medida: Objeto de test Las Vegas. Campo: 11 cm x 11 cm; 8 UM; superficie de mesa a 100 cm, E = 6 MV; 15 MV BV: seleccionar Mode :Single; Anatomy: Head/neck/breast; Field: medium. Aplicar CLAHE Medium. Salvar la imagen como Las Vegas en Controles QA Tolerancias: Huecos B (3 2 mm profundidad y 1 mm diámetro) y H (2 mm profundidad y 2 mm diámetro) visibles. Marcar en el diagrama los huecos visibles. 6 MV 15 MV Díametro mm Prof (mm) 4.8 R1 R1 3.2 R2 R2 2 R3 R3 1 R4 R4 0.5 R5 R5 Referencia 6 MV R1 = 4 huecos R2 = 5 huecos R3 = 5 huecos R4 = 5 huecos R5 = 4 huecos Referencia 15 MV R1 = 3 huecos R2 = 4 huecos R3 = 4 huecos R4 =4 huecos R5 =3 huecos Resultados 6 MV: si no Resultados 15 MV: si no

22 BV203: UNIFORMIDAD Equipo de medida: medir con mesa Campo: 40 cm x 40 cm; 8 UM; E = 6 MV; 15 MV BV: seleccionar Mode :Single; Anatomy: Head/neck/breast; Field: Large. Salvar las imágenes como Abierto con mesa en Controles QA. Análisis: En el monitor Beamview: dibujar una ROI utilizando el menú Edit,Definir ROI, opción Polígono y crear seis regiones de interés: una para toda la imagen; las otras como da figura V1 V2 V3 V5 V4 hacer clic dentro el contorno y leer la estadística MAX, MIN V V1 V2 V3 V4 V5 Max Min Max-Min Promedio 6 MV 15 MV 6 MV 15 MV 6 MV 15 MV 6 MV 15 MV Refer encia: Energía Max-Min Promedio 6 MV 76 ± ± 5 15 MV 78 ± 5 137± 5

23 Elettroni e acqua solida Misura di rendimento (TOP) e verifica dell energia utilizzando un fantoccio di materiale plastico RW3 Studio ed applicazione del protocollo IAEA TRS 398 Misura dei fattori correttivi della camera a ionizzazione Stesura di un protocollo per i controlli di qualità

24 Elettroni e acqua solida Apparato di misura: Lamine di RW3 di spessori cm e dimensioni 30 x 30 cm Camera piatta a piani paralleli Roos PTW + elettrometro Barometro e termometro

25 Elettroni e acqua solida TRS 398 IAEA verifica del rendimento D, zmax ) = M QN D, w, Q KQ Q hpl = w Q ( 0, 0 1cGy / UM M Q = L ) ( Rpl, max K pt K pol K sat 1. Calcolare Rpl per RW3 partendo dalla profondità misurata in acqua R c pl pl = = R w ( Z ( Z / c pl / A) / A) eff, pl eff, w ρ ρ pl w =

26 Elettroni e acqua solida 2. Calcolo di Kpol, Ksat K K pol sat M = = a 0 + 2M + a + M 1 M M a 2 M M Misura del fattore hpl h pl = M M w pl = lettura in acqua in z lettura in plastica in z max,w max,pl

27 Elettroni e acqua solida TRS 398 IAEA verifica dell energia E = 100 [ L( R [ L( R w,50 w,max ) ) K K tp tp S S w, air w, air ( R ( R w,50 w,max )] )]

28 Elettroni e acqua solida PRIMUS # TASA Y ENERGÍA e- (RW3) RT211: ENERGÍA: DESVIACIÓN MÁXIMA Equipo de medida: Aplicador 15x15, RW3, UNIDOS 1008, cámara Roos 439, barómetro, termómetro. Tolerancias : ± 1,0 mm para la energía, ± 1,0 % para la tasa. Resultados : RW3: ρ = g/cm 3 (Z/A) eff = Agua: ρ = g/cm 3 (Z/A) eff = Roos 439: K pol = K sat = h pl = N D,w,qo = cgy/nc Las profundidades equivalentes R pl en RW3 se obtienen a partir de las del agua R w mediante el factor c pl : c pl = R w / R pl = [ (Z/A) eff,pl * ρ pl ] / [ (Z/A) eff,w * ρ w ] = La energía se obtiene como el cociente de las lecturas L en nc por K pt y S w,air (R w ) para las profundidades R w del máximo R w,max y R w,50 y su valor debe ser E = 50 % (± 1,0 mm): E = 100 x [ L(R w,50) x K pt x S w,air(r w,50) ] / [ L(R w,max) x K pt x S w,air(r w,max) ] % La tasa se calcula mediante en el máximo mediante la expresión, y su valor debe ser Tasa = 1 cgy/um: Tasa = L(R w,max) x K qqo x K sat x K pol x N D,w,qo x h pl x K pt / UM cgy/um Protocollo per i controlli di rendimento ed energia 6 MeV 9 MeV 12 MeV 15 MeV R pl,max [cm] R pl,50 [cm] S w,air(r w,max) S w,air(r w,50) K qqo, max Notas: - Tener en cuenta que el pto de ref. de la cámara está 1 mm debajo de su superficie, por lo que R pl,max = 1 3 cm significa que sobre el alojamiento se colocan 1 2 cm de RW3. - Después de cada medida se deben descargar las láminas de RW3 tocándo una a una con un desatornillador. - La tolerancia es de 1 mm. Para comprobarlo se añade y se quita 1 mm de RW3 respecto a la profundidad del R pl,50 y se comprueba que se pasa el valor del 50 %. L(R w,50) [nc] L(R w,max) [nc] 6 MeV 9 MeV 12 MeV 15 MeV K pt E [%] Tasa [cgy/um] Servicio de Radiofísica y Protección Radiológica C t H it l i U i it i d S ti (SERGAS) Pá i 1 d 1

29 Elettroni e acqua solida K pol Z max R 50 Z ref Energía Medidas Promedio K sat Z max R 50 Z ref Energía alores final Medidas Promedio ENERGIA Energía alores final Medidas Medidas

30 Fotoni e acqua solida Misura di rendimento (TOP) e verifica della qualità del fascio utilizzando un fantoccio di materiale plastico RW3 Studio ed applicazione del protocollo IAEA TRS 398 Misura dei fattori correttivi della camera a ionizzazione per i fotoni Stesura di un protocollo per i controlli di qualità

31 Fotoni Fotoni e acqua solida e acqua solida Strumentazione: Lastre di RW3 di spessori cm e dimensioni 30 x 30 cm Camera cilindrica Farmer PTW + elettrometro Misurato: In dmax, d100, d200 Kpol, Ksat, hpl PDD20,10 TPR20,10=1.2661PDD Barometro e termometro Le misure sono state fatte per tutti e 3 gli acceleratori

32 Misura di output factor Calcolo di Sp, fattore di scatter del fantoccio, da inserire nel TPS Xio Sp non può essere misurato direttamente ma è ricavato da misure di scatter del collimatore e di scatter totale Scp S = p S S cp c SCp si misura in acqua per diverse dimensioni del fascio; si ottiene come valore del dose rate in funzione della dimensione del campo, normalizzato alla dimensione del campo di riferimento (10 x 10 cm 2 )

33 Misura di output factor Sc si misura utilizzando un mini-phantom e una camera cilindrica Farmer, posizionata all isocentro e in condizioni SSD = 100 cm Per campi piccoli è preferibile l utilizzo di una microcamera.

34 Misura di output factor SSD = 100 Primus 1 Sc 6 MV 15 MV ######## Dosis Sc Sc ref Dosis Sc Sc ref 4 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

35