QA IMRT paciente específico con arreglo de diodos

QA IMRT paciente específico
con arreglo de diodos
Mgter. Guillermo Alvarez
4º Congreso de Radioquimioterapia y Braquiterapia
7a Jornada de Física Médica
Córdoba, Junio de 2013
Organización
• Objetivos
• Controles dosimétricos
– Dosimetría de haz individual (field-by-field QA)
– Dosimetría integral
• Composición planar (Single-Gantry-Angle Composite)
• Composición “3D” (Iguales ángulos que los del plan real)
• Arreglos de detectores
–
–
–
–
Objetivo y Tipos
Características físicas y dosimétricas
Software propietario
Puesta en marcha
• Pruebas y/o mediciones básicas
• Calibración de la sensibilidad de los detectores
• Calibración en dosis absoluta
– Aspectos a tener en cuenta
• Conclusiones
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Objetivos
• Describir las principales características físicas y
dosimétricas que poseen los arreglos 2D de diodos.
• Especificar los procedimientos básicos que deben
realizarse para su puesta en marcha e
implementación clínica
• Evaluar su importancia como instrumento de
medición en la cadena de controles de calidad
paciente-específico.
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Controles dosimétricos
(Dosimetría de haz individual)
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Controles dosimétricos
(Composición Planar)
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Arreglos de detectores
(Objetivo)
• Son sistemas dosimétricos destinados principalmente
para el control de calidad en haces de fotones y
electrones.
• Permiten determinar y comparar distribuciones de dosis
dispensadas por una unidad de tratamiento de acuerdo
a una planificación asociada
– Relativa
– Absoluta
• Por lo general vienen asociados a un hardware y
software diseñados por el propio fabricante.
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Arreglos de detectores
(Tipos)
• Arreglos de diodos
– MapCHECK Modelo 1175
• 445 diodos tipo N
– MapCHECK Modelo 1177
• 1527 diodos tipo N
• Arreglos con cámara de ionización
– 2D-ARRAY seven29 (PTW)
• 729 cámaras de ionización
– I’mRT MatriXX
• 1020 cámaras de ionización
• EPID (a-Si)
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Arreglos de diodos
(Características físicas y dosimétricas)
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Arreglos de diodos
(Características físicas y dosimétricas)
• Diodos
–
–
–
–
–
Tipo N
Diseño propietario (SunPointTM)
Área activa de 0.8×0.8 mm2
Volumen activo de detección de 1.9 × 10-5 cm3
Baja pérdida de sensibilidad
• Periodicidad en la calibración de sensibilidad de los diodos
– 0.5%/kGy a 6 MV fotones
– 1%/kGy a 6 MV Electrones
–
–
–
–
Alta sensibilidad (32 nC/Gy) y estabilidad
Tasa de dosis límite de 56 Gy/min
Dependencia angular menor al 4% (0 - 60º)
Coeficiente de temperatura 0.57%/ºC
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Arreglos de diodos
(Características físicas y dosimétricas)
• Dos superficies de acrílico
– Blindaje para las radiofrecuencias generadas por el acelerador
– Buildup inherente de 2 g/cm2 ± 0.1 (1.2 cm de espesor físico)
– Backscatter inherente de 2.75 g/cm2 ± 0.1 (1.97 cm de espesor físico)
• Amplificadores operacionales MOSFET
– Baja fuga
– Alta ganancia
• Tipos de radiación
– Electrones: 4 MeV a 25 MeV
– Fotones: Co-60 a 25 MV
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Arreglos de diodos
(Software propietario)
Set 1 (mediciones)
Set 3 (Comparación)
Set 2 (planificación)
Perfiles, Histogramas,
etc..
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Arreglos de diodos
(Software propietario)
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Arreglos de diodos
(Software propietario)
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Arreglos de diodos
(Pruebas y/o mediciones básicas)
• Controlar que todo el sistema (arreglo, PID, computadora, etc.)
funcione correctamente.
• Verificar que todos los diodos funcionen.
• Realizar la calibración de la sensibilidad de los diodos.
• Calibrar en dosis absoluta.
• Medir
–
–
–
–
–
–
–
Reproducibilidad
Linealidad (lectura vs. UM)
Factor de campo
Respuesta angular
Efectos de la tasa de dosis y dosis por pulso
Efectos de la temperatura
Pérdida de sensibilidad debida a daños por radiación
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Arreglos de diodos
(Pruebas y/o mediciones básicas)
• Controlar que todo el sistema (arreglo, PID, computadora, etc.)
funcione correctamente.
• Verificar que todos los diodos funcionen.
• Realizar la calibración de la sensibilidad de los diodos.
• Calibrar en dosis absoluta.
• Medir
–
–
–
–
–
–
–
Reproducibilidad
Linealidad (lectura vs. UM)
Factor de campo
Respuesta angular
Efectos de la tasa de dosis y dosis por pulso
Efectos de la temperatura
Pérdida de sensibilidad debida a daños por radiación
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Arreglos de diodos
(Pruebas y/o mediciones básicas)
• Controlar que todo el sistema (arreglo, PID, computadora, etc.).
funcione correctamente.
• Verificar que todos los diodos funcionen.
• Realizar la calibración de la sensibilidad de los diodos.
• Calibrar en dosis absoluta.
• Medir
–
–
–
–
–
–
–
Reproducibilidad
Linealidad (lectura vs. UM)
Factor de campo
Respuesta angular
Efectos de la tasa de dosis y dosis por pulso
Efectos de la temperatura
Pérdida de sensibilidad debida a daños por radiación
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Bibliografía
1, 2 y 3
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Arreglos de diodos
(Calibración de sensibilidad)
• Medir la respuesta diferencial entre los diferentes diodos respecto
del diodo central.
• Estas diferencias son almacenadas en una matriz de datos como
factores de corrección, los que serán aplicados a las lecturas
“crudas” de los diodos.
• Durante el procedimiento de calibración se deben mantener el
tamaño de campo, distancia fuente-superficie y dosis constantes.
• Es un procedimiento de 6 pasos (patentado por MapCHECK).
• Buildup:
– No es necesario para fotones
– Si es necesario para electrones
• Set de archivos de calibración para cada energía de electrones
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Arreglos de diodos
(Calibración de sensibilidad)
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Arreglos de diodos
(Calibración de sensibilidad)
Archivo de
calibración cargado
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Arreglos de diodos
(Calibración en dosis absoluta)
• Convertir las lecturas de los diodos a dosis absoluta mediante la
aplicación de un sólo factor de calibración.
• Este factor de calibración se almacena separadamente de los
factores de calibración de sensibilidad.
• Se puede emplear:
– Una cámara de ionización trazable con un laboratorio primario.
– Un planificador de tratamiento
• Mantener las mismas condiciones de referencia para el
posicionamiento de los diodos.
• Se puede emplear buildup para la calibración.
• Múltiples calibraciones pueden ser almacenadas y aplicadas a las
lecturas de los diodos.
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Arreglos de diodos
(Calibración en dosis absoluta)
Condiciones de referencia
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Arreglos de diodos
(Calibración en dosis absoluta)
Archivo de
calibración cargado
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Arreglos de diodos
(Algunos aspectos a tener en cuenta)
• Termalizar el arreglo por lo menos 30 minutos antes de la
irradiación.
• Calibrar en dosis absoluta los diodos cada ves que se va a emplear
el arreglo, fundamentalmente si se cambian las condiciones de
referencia.
• Determinar la periodicidad de la calibración de sensibilidad de
acuerdo con la estabilidad del acelerador respecto de su energía,
simetría y planicidad.
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Arreglos de diodos
(Algunos aspectos a tener en cuenta)
• Análisis de los datos
– Establecer criterios de aceptación
– Establecer las condiciones de normalización
– Observar/comparar las distribuciones medidas con las calculadas
• Curvas de isodosis
• Perfiles
• Histogramas (%dif, DTA o Γ)
• Analizar el impacto dosimétrico de las zonas que no cumplen con
los criterios establecidos
• Analizar la sensibilidad de los diodos con el cambio espectral del
haz.
• Un análisis estadístico de los resultados de los QA puede ayudar a
establecer o refinar las tolerancias o criterios establecidos
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Conclusiones
• Es un equipo versátil y robusto para controles de calidad
• Reduce la carga de trabajo y el tiempo que conllevan estos controles
• Brinda información dosimétrica y espacial en tiempo real
• Compara distribuciones de dosis en forma absoluta y/o relativa en
muchos puntos con una sola medición
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Cumpliendo las tolerancias no implica que un plan de IMRT es
seguro para su dispensa. La experiencia y conocimiento de un
físico medico calificado es esencial para determinar si un plan es
seguro o no.
Para pensar
– On the insensitivity of single field planar dosimetry to IMRT inaccuracies. Kruse
J. Med. Phys. 37(6), June 2010
– Per-Beam, planar IMRT QA passing rates do not predict clinically relevant patient
dose erros. Nelms B. Kruse J. Med. Phys. 38(2), February 2011
– Statistical variability and confidence intervals for planar dose QA pass rates.
Bailey D. Med. Phys. 38(11), November 2011
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Bibliografía
[1] P. A. Jursinic, B. E. Nelms, “A 2-D diode array and analysis software for verification of intensity modulated
radiation therapy delivery”, Med. Phys. 30, 870-879 (2003).
[2] D. Létourneau, M. Gulam, Di yan, M. Oldham, J. W. Wong, “Evaluation of a 2D diode array for IMRT quality
assurance”, Radiotherapy and Oncology 70, 199-206 (2004).
[3] T. Wiezorek, N. Banz, M. Schwedas, M. Scheithauer, H. Salz, D. Georg, T. Wendt, “Dosimetric quality
assurance for intensity-modulated radiotherapy”, Strahlentherapie und Onkologie 7, 468-474 (2005).
[4] B. Poppe, A. Djouguela, A. Blechschmidt, K. Willborn, A. Rühmann, D. Harder, “Spatial resolution of 2D
ionization chamber arrays for IMRT dose verification: Single-detector size and sampling step with”, Phys.
Med. Biol. 52, 2921-2935 (2007).
[5] B. Nelms, J. Simon, “A survey on planar IMRT QA analysis”, Jour. Appl. Clin. Med. Phys. 8, 76-90 (2007).
[6] Qi lin Li et al, “The angular dependence of a 2-dimensional diode array and the feasibility of its application
in verifying the composite dose distribution of intensity-modulated radiotion therapy”, Chinese Journal of
cancer 29, 617-620 (2010).
[7] J. Kruse, “On the insensitivity of single field planar dosimetry to IMRT inaccuracies”, Med. Phys. 37, 25162524 (2010).
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Gracias!!!!
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