Tecniche innovative modulate con LINAC

Transcript

1 XVII Convegno Regionale AIRO Piemonte Valle D Aosta Asti 18-Ott Tecniche innovative modulate con LINAC Riccardo Ragona Radioterapia - Università di Torino

2 Collimatori Multileaf (1995)

3 Collimatori Multileaf La qualità del campo dipende dalle dimensioni delle lamelle Esiste sempre radiazione di fuga fra le lamelle La trasmissione del sistema MLC è maggiore rispetto ai collimatori standard

4 3D CRT versus IMRT 3D-CRT 3-campi IMRT Fascio Profilo # 1 Dose Prescitta (tipica distribuzione) OR PTV OR PTV Fascio Profilo # 2 Fascio Profilo # 3

5 IMRT - Definizione Intensity Modulated RadioTherapy Geometria a fasci conformati Variazione della fluenza lungo il campo Profilo di dose non uniforme (modulato) Planning Inverso (Backward) Definizione dei constraints per PTV e strutture critiche Ottimizzazione della fluenza dei fasci per soddisfare i constraints richiesti

6 Distribuzione della dose ottimale IMRT - Prostata

7 Forward & Inverse Treatment Planning

8 Modulazione della Fluenza (Segmentazione) MLC - segmento 1 MLC - segmento 2 MLC - segmento 3 Mappa di Fluenza del Campo

9 Mappa di Fluenza - singolo campo, più segmenti

10 IMRT a campi statici Step and Shoot Sliding Window (Dinamica) 1. Modalità 2. Modalità si muovono le lamelle poi beam ON no radiazione durante il movimento lamelle si muovono le lamelle anche in fase di beam ON

11 Mappe di Fluenza di 6 campi statici (Capo-collo) gantry 0 gantry 30 gantry 60 gantry 270 gantry 330 gantry 135

12 Vantaggi della IMRT Migliore conformazione della dose Maggiore risparmio dei tessuti critici Possibilità di dose-escalation Piano di cura basato su obiettivi i e constratints

13 Confronto fra distribuzione di dose 3D-CRT sei campi vs. IMRT cinque campi HI = 3.5% HI = 7.2%

14 Svantaggi della IMRT Maggiore disomogeneità della dose al PTV Tongue & Groove Aumento delle Unità Monitor erogate Aumento dose periferica Problemi radioprotezionistici (fattore d uso)

15 Tongue & Groove Tongue & Groove Effetti & Rimedi Fenomeni di sottodosaggio all interno del campo modulato E trascurabile con l uso di molti campi e ridotta modulazione Si può minimizzare con opportune strategie circa la sequenza dei segmenti

16 Radiazione di fuga attraverso le lamelle Leakage [ % ] Elekta without diaphragms 25 MV Varian 20 MV Siemens 15 MV TomoTherapy 6 MV Lamelle Tomo a basso Leakage 0.5% 0.3% Position (cm)

17 IMRT Dose periferica Cause Primarie Cause Specifiche Maggiore trasmissione fra lamelle Aumento della fluenza (UM) Uso di segmenti per modulare la fluenza Protocolli di dose escalation

18 Dose periferica (Battista J. 2003) RT standard d 3D CRT con IMRT con Dose 6 MV MLC DMLC 6 MV 6 MV Periferica Rx fuga dal collimatore primario 0.1% 0.1% 0.1% Trasmissione RX < 0.5% < 2.5% < 2.5% collimatori secondari Fattore di Modulazione 1X 2X (cunei) 2X > 3X Fattore di Dose escalation

19 Dose periferica rischio di tumore radioindotto (Followill et al. 1997) La dose periferica cresce da 76 msv a 190 msv per 70 Gy in IMRT con fasci da 6 MV Includendo un fattore di dose escalation di 1.3 diventano 190 msv x 1.3 = 247 msv Il rischio di tumore radioindotto i d risulta accresciuto dell 1% 8 volte superiore con fasci di 25 MV (neutroni)

20 IMRT - Tecniche Cinetiche C - Arm Ring

21 IMRT - Tecniche cinetiche - vantaggi mm mm mm 1 Beam 5 Beams 11 Beams mm mm mm 17 Beams 25 Beams 51 Beams

22 Dose Integrale (Dose * Volume) : Numero dei campi Opposti Paralleli Ψ Box a 4 campi Ψ 2 100% 50% 100% 100% Ψ 2 50% Ψ Ψ 2 100% Ψ 2

23 Dose Integrale uguale poca dose a grande volume =(?) molta dose a piccolo volume. Molti Campi Pochi Campi

24 Storia della Radioterapia a fasci esterni Storia dei Linac Gantry tipo C-Arm Disponibilità commerciale CO 60 Clinac EPID 3D -CRT MLC Serial IMRT CT CBCT 4 MV TomoTherapy IMAT Guided (1 IMRT commerciale) IG-IMRT RapidArc VMAT Helical TomoTherapy Adaptive Storia dell Imaging g Gantry tipo Ring Planning TomoDirect DGRT Dose Verification (versioni commercializzate) CT MRI Helical CT Helical Multi slice CT PET/CT uso comune in RT

25 IMRT - Beam Delivery Pencil Beam Fan Beam Cone Beam Cyberknife Tomotherapy LINAC

26 IMRT Fan beam vs. Cone beam Tomotherapy Fan Beam (250 cm/sec) LINAC Cone Beam (2-3 cm/sec)

27 IMRT - Tecnologie a confronto Geometria Design Gantry Gradi di Image Guided d Fascio Libertà LINAC Cone Beam C-Arm Non Coplanare Fluoroscopia KV - CT Tomoterapia Seriale Tomoterapia Elicoidale Fan Beam Sequenziale C-Arm Coplanare EPID a step Fan Beam Elicoidale Ring Coplanare Megavoltage continuo CT Cyberknife Pencil Beam Robotizzato Non Coplanare Radiografia Biplanare

28 IGRT MV vs. KV

29 Tecniche cinetiche LINAC C-Arm Cone beam

30 Tecniche cinetiche LINAC C-Arm Cone beam

31 Confronto IMAT-Tomotherapy (Cao D. 2007) Caso Polmone Tomotherapy IMAT

32 Confronto IMAT-Tomotherapy (Cao D. 2007) Caso Prostata t 1 caso 2 caso

33 Confronto IMAT-Tomotherapy (Cao D. 2007) Caso Orbita sx - fasci non-assiali coplanari

34 Confronto IMAT-Tomotherapy (Cao D. 2007) Caso Glioblastoma fasci non coplanari

35 Confronto IMAT-Tomotherapy (Cao D. 2007) Caso Polmone re-irradiazione i

36 Confronto IMAT-Tomotherapy (Cao D. 2007) Caso Capo-Collo C (11 archi)

37 Tecniche cinetiche Cone beam di ultima generazione VMAT Volumetric Modulated Arc Therapy Utilizzo di un solo arco completo o di archi parziali Minore uso di UM 1. VMAT (Elekta) 2. RapidArc (Varian)

38 VMAT Gradi di libertà durante la fase ON Movimento delle lamellell Rotazione del gantry (velocità variabile) Rotazione del collimatore Modulazione del dose-rate Discreta variazione del dose-rate associata al cambiamento della velocita di rotazione del gantry

39

40 VMAT - Elekta

41 VMAT Varian (RapidArc)

42 IMRT vs. VMAT (Elekta) (M.Stock Vienna Estro 2008) IMRT Beams Energy Technique Max. Segm Min. MU Prostate t Anus H&N 7 equidistant, coplanar 10 MV Step & Shoot 15 per Beam 2 per Segment VMAT Arcs 2x 300 1x 360 1x 360 Energy Technique 2 Arcs; rectum shielded 10 MV Bowel shielded Parotid gland shielded Angle Approx

43 Efficienza del Trattamento (M.Stock Vienna Estro 2008) IMRT Prostate Anus H&N Segments Beams Total MU Treatment Time 11 min 14 min 14 min VMAT Sub Arcs Arcs Total MU Treatment Time 5 min 6 min 8 min

44 VMAT (RapidArc Varian) Prostata Palma D (Estro 2008 ) PTV Retto Vescica

45 VMAT-RapidArc Prostata Palma D (Estro 2008)

46 Intensity Modulated Radiation Therapy La tecnica IMRT non è sostitutiva della radioterapia convenzionale e 3D CRT E utile negli studi di dose escalation La tecnica IMRT è considerata necessaria o ragionevole se è essenziale il risparmio dei tessuti sani circostanti al PTV riduzione : della morbidità volumi circostanti già irradiati PTV concavi o convessi in prossimità delle strutture critiche Le tecniche cinetiche di ultima generazione offrono ulteriori vantaggi in termini di riduzione della dose if i

47

48 IMRT Prospettive future (Wong E 200)

49 Proton beam radiation therapy Terapie cinetiche o Tomoterapiche Photons Protons Maggiore concentrazione della dose al PTV

50 Proton beam radiation therapy Terapie cinetiche? Rid i d ll d Riduzione della dose integrale

51 Tomo Bicicletta?