Planificacion, Diseño de Especificaciones y Aceptacion Equipo de

Planificación, Especificaciones y
Pruebas de Aceptación de
Equipamiento de Radioterapia
J. Francisco Aguirre
8º Curso de Educación Contínua
SOFIMED
Monterrey Noviembre 2006
Diversos Estadíos de la Práctica de la
Radioterapia (1)
Definición gruesa del tumor con o sin
imágenes, cálculo de dosis a un punto, no
simulación. Planificación 1D.
Dosimetría Clínica RT Externa
Modalidades en Planificación
Diversos Estadíos de la Práctica de la
Radioterapia (2)
Definición radiográfica del tumor, toma de
contorno con o sin TAC, simulación, cálculo
de dosis a un punto y generación de
distribuciones isodósicas en un plano.
Planificación 2D.
Tratamiento Convencional
Campos Opuestos Paralelos
Area con riesgo
incluyendo glándulas
parótidas (salivarias)
Nódulos posteriorescuello
Mucosa oral - evitar
Area primary con
riesgo
Tratamiento convencional
Plan de próstata, cuatro campos
AP:PA
R:L Laterals
Tratamiento convencional
El médico dibuja el campo de tratamiento
el radiografía de simulación para cubrir el
supuesto blanco
Campo grande
Area de boost
Simulador de Radioterapia
Dosimetría Clínica RT Externa
Modalidades en Planificación
Diversos Estadíos de la Práctica de la
Radioterapia (3)
Adquisición de imágen 3D, definición del
tumor y estructuras anatómicas importantes,
simulacíon virtual, visualización de
distribución espacial de dosis, optimización
de las distribuciones usando modulación
manual. Planificación 3D conformal.
Tratamiento conformal
Se comienza con cortes de TAC y se
dibujan los volúmenes blanco y las
estructuras críticas
Para cada haz se diseñan bloques con el
margen apropiado alrededor del blanco
Comienzo con cortes de TAC
Dibujado del blanco y las
estructuras (GTV)
Adición del margen de
planificación para hacer el
Volumen de Planificación (PTV)
PTV
Creación de los haces siguiendo
el PTV
Campo AP (PA es igual)
Creación de los haces siguiendo
el PTV
Campo lateral derecho (izquierdo es igual)
Evaluación de la dosis en tres
dimensiones
“3DCRT” significa:
Conformar los haces a la forma 3D del
blanco
Posible uso de haces no-axiales
(rotación de la mesa)
Evaluación de la distribución de dosis
en 3D
Más detalles sobre cada uno de
estos pasos
Delineado de blancos
– GTV, CTV, PTV
Diseño de campos
– BEV, DRR, campos no axiales
Evaluación de dosis
– DVH
Definiciones ICRU 50 de
volúmenes blanco
GTV: Volumen blanco grueso
del que se puede ver
imagen
CTV: Volumen blanco clínico que
no puede sacarse imagen
PTV: Volumen blanco de
planificación corrige
incertidumbre en
localización y
posicionamiento
Haz: Considera penumbra
Ejemplo GTV – PTV : Cerebro
Fusión con MR para ver Blanco
Grueso
Uso de otra secuencia de MR sequence
para ver edema
Añadir 10 mm al edema para formar el
Blanco Clínico
CTV
Añadir 5 mm por incerteza en el
PTV
GTV
CTV
PTV
Resumen
GTV es lo que puede sacarse en imagen
o sentir directamente
CTV es para extensión microscópica y
nodal … donde se cree que el blanco
existe aunque no se ve directamente
PTV considera incertezas en la imagen
y el posicionamiento diario
El PTV corresponde al Físico
El GTV y el CTV son responsabilidad
del médico
El físico debe asesorar sobre el PTV
– Incerteza en la localización uncertainty,
esto es grosor de las secciones de TAC
– Incerteza en el posicionamiento según se
deriva de estudios de imágenes portal o de la
literatura
Ojo! : El PTV no es la orilla del
campo
El haz debe ser más grande que el PTV
para cubrir la penumbra
– El PTV debe recibir el 100% de la dosis
pero la orilla del haz esta en la linea del 50%
– El haz necesita ser 6-10 mm mayor que el
PTV
Otro ejemplo: Próstata
Campo AP
Beam’s Eye View (BEV)
Muestra el
paciente visto
desde la fuente de
radiación
Usado para
decidir la forma del
campo
Opciones: Sólo contornos
AP
R Lat
Opciones: TAC reconstruido
AP
R Lat
Opciones: Radiografía
Reconstruida Digitalmente
(DRR)
AP
R Lat
Conformación Beam’s Eye View
(BEV)
La orilla del
campo es mayor
que el PTV
Aquí, el MLC es
6 mm más ancho
que el PTV
Evaluación de la dosis en 3D
Las dosis se visualizan en cortes
tranversal, sagital, y coronal (bastante
información!)
Histograma Dosis Volumen
(DVH)
Concepto
– Para cada estructura, se tabula la dosis a
cada elemento de ese volumen
– Se hace un histograma de volumen
porcentual con una dosis particular
– Se ve un histograma cumulativo: porciento
del volumen que recibe esa dosis o más
Ejemplo de DVH para próstata
.
Resumen de 3D Conformal
Usar imágenes 3D para diseñar los haces y
evaluar las dosis
Cocepto de blancos:
–GTV, CTV, PTV
Concepto de diseño de haces
–BEV, DRR
Evaluación de dosis
–Secciones múltiples, DVH
Papel del físico en 3DCRT
Manejo de capacidad de imágenes
múltiples
Prueba de la exactitud para importar
imágenes
Prueba de exactitud para fusión de
imágenes
Ayuda a decidir márgenes de PTV
Modela la penumbra cuidadosamente
para que la dosis cubra orilla del PTV
Imágenes Portales
Dosimetría Clínica RT Externa
Modalidades en Planificación
Diversos Estadíos de la Práctica de la
Radioterapia (4)
Adquisición de imágen 3D, definición del
tumor y estructuras anatómicas importantes,
simulacíon virtual, especificación de dosis a
los volúmenes blanco y las estructuras
importantes, cálculo computarizado de las
dosis usando optimización de las
distribuciones por métodos de cálculo inverso
considerando los haces coomo una suma de
minihaces. Planificación inversa con
modulación de la intensidad.
Fundamentos de IMRT
Intensity Modulated Radiation Therapy
Forma avanzada de 3DCRT
Conceptos clave:
– Modulación de la intensidad del haz
– Planificación Inversa
– Dosimetría y QA con problemas especiales
Para qué es bueno IMRT?
Para dar forma a las distribuciones de
dosis – especialmente cuando los
volúmenes son cóncavos
Para evitar estructuras críticas
Para escalar dosis a los volúmenes
blanco
Para obtener uniformidad en la dosis
en ausencia de otras restricciones
Cómo funciona IMRT?
Cada haz se parte en muchos haces
más pequeños
Algunos minihaces son intensos, otros
suaves y cuando se suman dan la
distribución deseada
Para que funcione se requiere que
muchos minihaces impacten el mismo
punto
Planificación de tratamientos
IMRT
Planificación convencional “hacia
adelante” :
– El planificador sabe las dosis que se desean
– Define haces, cuñas, pesos, etc.
– Calcula dosis, evalúa, repite si es necesario
revisando los haces
Planificación de tratamientos
Planificación inversa
– El plaificador le dice al computador las
dosis que se desea a qué blancos y a qué
estructuras
– El computador calcula las intensidades de
los minihaces y las dosis resultantes
– El planificador evalúa, repite si es
necesario revisando las condiciones del
problema
Diagrama de flujo de
planificación inversa
El
planificador
describe el
problema al
sistema de
planificación
El sistema
planificador
desarrolla
una solución
“óptima”
El planificador decide cómo
cambiar las condiciones del
problema
El
planificador
evalúa el
resultado
Planificación Inversa : Cambiar la
respuesta, cambiar el problema
Cambio de límites dosis/volumen
Cambio de los límites de peso relativo
Cambio del número de haces
Cambio de la orientación de los haces
Añadir más estructuras anatómicas
…. Muchas possibilidades!
Una pregunta importante
Cuanto de grande
es el salto
tecnológico?
Factores que Afectan el
Tratamiento de Radioterapia
Localización
Identificación
de estructuras
críticas
Tratamiento
Calibración
Adquisición
de la
geometría
Identificación
del blanco
Planificación
Cálculo de dosis
en el campo
Transferencia
de imágenes
Juicio
Clínico
Cálculo de dosis
fuera del campo
Parámetros
del haz
Transfer.
de coord.
Y
dosimetría
Colocación
del Paciente
Precisión de la
máquina
Sistema de Radioterapia Externa de Alta
Tecnología
Diferentes Aspectos a Planificar
Espacios
Diseño de radioprotección
Licencias
Especificaciones de todos los equipos
– Aceleradores, Mesa, MLC, Cuñas Virtuales
– Láseres
– Imágenes TAC, MRI, PET,
– Red de manejo de pacientes
– TPS
– Red de comunicaciones
– Estaciones de trabajo
– Laseres
– Simulación
– Equipos de dosimetría física
– Inmobilizadores
– Equipo de verificación EPID, ultrasonido, IMRT, dosimetría en vivo
– Equipo de QA
Instalación, entrega, aceptación, comisionamiento
Contratos de servicio
Garantías
Entrenamiento (Incluyendo el Administrador!!)
Especificaciones de Compra
Especificaciones de Compra Linac
Propiedades generales
Electrones
Fotones
Monitores de dosis
Mesa de tratamiento
Modo radiográfico
Enclavamientos e indicadores
Protección y seguridad
Controles
Dispositivos de alineamiento, Lectores de parámetros
geométricos
Mantenimiento
Regulaciones
MLC
Especificaciones de Compra Linac
Los Varios Elementos a Aceptar
Acelerador Lineal
Imágenes Portales
Mesa
Multihojas
TPS
Modelado de los datos
Sistema de láseres
Transmisión de imágenes
Red de datos de pacientes
Comunicación de datos
IMRT
Braquiterapia (software, hardware, cargador de fuentes,
aplicadores, fuentes)
Cada aceptación tiene su complejidad
ej: CT Simulation
Laser Localizer
System
Image Import
•
•
•
•
Network Interface
Hardware Interface
Film Scanner
Digitizer
Storage
•
•
Cartridge Tape
DAT
Workstations
•
•
•
Main Workstation
Additional Workstation(s)
Plan Review and Display Station(s)
Plan Parameter Export
•
•
•
•
Graphics and Image Printer
Text Printer
Record & Verify Systems
Block/Compensator Milling Systems
Diferentes tipos de ATP
Diferentes tipos de ATP
Guidance document on delivery, treatment planning, and clinical
implementation of IMRT: Report of the IMRT subcommittee
of the AAPM radiation therapy committee
Gary A. Ezzell
Mayo Clinic, Scottsdale, Arizona 85259
James M. Galvin
Thomas Jefferson University Hospital, Philadelphia, Pennsylvania 19019
Daniel Low
Mallinckrodt Institute of Radiology, St. Louis, Missouri 63101
Jatinder R. Paltaa)
University of Florida, Gainesville, Florida 32610
Isaac Rosen
UT M.D. Anderson Cancer Center, Houston, Texas 77001
Michael B. Sharpe
Princess Margaret Hospital, Toronto, Ontario M5G 2M9, Canada
Ping Xia
University of California at San Francisco, San Francisco, California 94101
Ying Xiao
Thomas Jefferson University Hospital, Philadelphia, Pennsylvania 19019
Lei Xing
Stanford University School of Medicine, Stanford, California 94305
Cedric X. Yu
University of Maryland School of Medicine, Baltimore, Maryland 21201
~Received 27 August 2002; accepted for publication 21 March 2003; published 24 July 2003!
REPORT
IMPLEMENTING IMRT IN CLINICAL PRACTICE: A JOINT
DOCUMENT OF
THE AMERICAN SOCIETY FOR THERAPEUTIC RADIOLOGY AND
ONCOLOGY AND THE AMERICAN ASSOCIATION OF PHYSICISTS
IN MEDICINE
JAMES M. GALVIN D.SC.,*† GARY EZZELL, PH.D.,† AVRAHAM EISBRAUCH, M.D.,* CEDRIC YU, D.SC.,†
BRIAN BUTLER, M.D.,* YING XIAO, PH.D.,† ISAAC ROSEN, PH.D.,† JULIAN ROSENMAN, M.D.,*
MICHAEL SHARPE, PH.D.,† LEI XING, PH.D.,† PING XIA, PH.D.,† TONY LOMAX, PH.D.,†
DANIEL A. LOW, PH.D.,† AND JATINDER PALTA, PH.D.†
*American Society for Therapeutic Radiology and Oncology IMRT Scope
Committee; †American
American Association of Physicists in Medicine
Radiation Therapy Committee Task Group 53:
Quality assurance for clinical radiotherapy treatment planning
Benedick Fraassa)
University of Michigan Medical Center, Ann Arbor, Michigan
Karen Doppke
Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts
Margie Hunt
Fox Chase Cancer Center, Philadelphia, Pennsylvania
and Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, New York
Gerald Kutcher
Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, New York
George Starkschall
M. D. Anderson Cancer Center, Houston, Texas
Robin Stern
University of California, Davis Medical Center, Sacramento, California
Jake Van Dyke
London Regional Cancer Center, London, Ontario, Canada
~Received 15 December 1997; accepted for publication 4 August 1998!
Compra llave en mano
No substituye la responsabilidad del físico
Restringe la capacidad de decisión
Conveniente cuando la aprobacón de compra es
burocrática. Un solo pago.
Hay que especificar todo con anticipación
La aceptación es aún del físico de la institución
Hay que aceptar el comisionamiento
Pruebas de Aceptación de
Acelerador Lineal
J. Francisco Aguirre
Propósito
Asegurarse que el acelerador funciona de
acuerdo a las especificaciones
• Especificaciones del fabricante
• Especificaciones adicionales acordadas al
momento de la licitación o de la compra
Asegurarse que el equipo es usado correctamente
Especificaciones de Compra
El fabricante dicta los términos de aceptación
El comprador debe incluir cualquier
especificación adicional antes que la orden de
compra sea firmada
Especificaciones Adicionales
Energías de los haces específicas
Apareamiento con algún otro equipo:
– Energías, escalas
Isocentro más preciso (Cirugía estéreo)
Medidas de los conos de electrones
Tasas de dosis adicionales o diferentes
Pasos Importantes en la Aceptación
1. Configuractión
2. Opciones
3. Equipo necesario
4. Medidas de
radioprotección
5. Pruebas mecánicas
6. Isocentro de radiación
7. Características de los
haces
8. Dosimetría
9. Terapia Dinámica
Configuración
Verificar que se ha
recibido lo que se
ordenó
– Todos los elementos
están presentes,
incluyendo accesorios
Opciones
Verificar que todos los elementos opcionales
están incluídos:
– Capacidad de alta tasa
– Conos especiales de electrones
– Camilla especial
– Páneles decorativos
Equipo Necesario
El fabricante puede requerir que cierto
equipo esté disponible para usarse durante la
aceptación
– El fabricante puede proveer algún equipo
– El cliente puede desear usar su propio equipo
– Si el acelerador falla alguna prueba, puede ser
necesario repetirla con su propio equipo
Equipo Típico
Nivel
Maniquí de agua y sistema de dosimetría con barrido
Cámara de ionización para barrido
Pié de rey
Cinta métrica
Papel milimetrado
Película para pruebas de radiación
Electrometro y cámara de ionización
Densitómetro
Medidas de Protección
Asegurarse que las
pruebas de aceptación
no pondrán en peligro
al personal o al público
Inspección de Radioprotección
No es para determinar las dosis realistas
ambientales durante condiciones normales de
operación
Evalúa dosis bajo condiciones de prueba:
– Tasa de dosis máxima
– Campo máximo
– Angulos de gantry usados para las pruebas
– Haz primario y dispersión (con maniquí)
Radioprotección
Fuga del cabezal:
– El fabricante puede ofrecer datos “típicos” de
prueba
– Puede requerir un acuerdo anticipado
Transmisión del colimador:
– El fabricante puede ofrecer datos “típicos” de
prueba
– Prueba difícil, si se hace in-situ
Transmisión del Beamstopper
Usar cámara de ionización con capuchón
especial
Crear “buena geometría” colocándo campo
10x10 y midiendo a >15 cm del beamstopper
Retraer el beamstopper para medir con
campo abierto
La relación es el factor de transmisión
Beamstopper Angles
Beamstopper may be
interlocked to require
use at certain angles.
Note 0° and 360°!
Seguridad Radiológica
Inspección de área
– Incluye área del tecnólogo en radioterapia
– Enclavamientos
– Sistemas de alarma
Especificaciones Mecánicas
Tolerancia en el isocentro
– Mecánico
– Luminoso
– De radiación
Tolerancia en el Isocentro
Mecánico
– Colimador
– Gantry
– Mesa
Otras
técnicas
Campo Luminoso
Pegar una hoja de papel milimetrado a la
mesa, alinear con el ditanciador mecánico y
verificar:
– Tamaño de campo vs. diales de colimación
– Centro de retícula intersecta el isocentro
– Centro de retícula no se mueve durante la rotación
– Distancis de la orilla de los colimadores a la retícula
Calibración de los Lectores de
Angulo
Colimador
Gantry
Mesa
– Digital: ±0.5°
– Mecánico ±1°
Calibración de la Escala Lineal
Mesa:
– Vertical (±2mm)
– Lateral
– Longitudinal
– Rotación
digital ±0.5°
Mecánico ±1°
– Sag (2mm @ 100 kg)
Indicador Optico de Distancia (ODI)
Comparar el ODI con el
indicador mecánico
– ±1mm @ 100 cm
– ±3mm @ 80 and 130 cm
Congruencia Entre Campo de Luz
y Campo de Radiación
Marcar película con
bolígrafo (marcas de
presión) o con un puntero
fino
Irradiar
Comparar campo
luminoso con las orillas
del campo de radiación
– ±2mm
Congruencia Luz vs. Radiación
Isocentro de Radiación
Gantry, colimador y mesa
Calibración del MLC
Realizar pruebas para
evaluar la exactitud del
posicionamiento de las
hojas
– ±1mm
Características Dosimétricas
Características del haz determinadas con barridos
Los barridos deben realizarse cuidadosamente:
– tanque nivelado y alineado
– profundidad de cámara seleccionada y corregida
– servo de tasa de dosis inabilitado
– tamaño de campo correto
Energía del Haz
Especificada como
dosis porcentual a
profundidad
Dose at depth
% DD =
⋅100
Dose at d max
Varian EX %dd
Energía
d
max
var.
%dd
var.
10
4
1.2cm
±0.15cm
63.0%
2%
6
1.6cm
±0.15cm
67.0%
1%
10
2.4cm
±0.15cm
74.0%
1%
15
2.9cm
±0.15cm
77.0%
1%
18
3.3cm
±0.15cm
80.0%
1%
Energía de los electrones
Energía
4
6
90%
0.89
1.71
80%
1.00
1.90
50%
1.26
2.30
30%
≤2.00
≤2.60
9
12
2.68
3.77
2.95
4.15
3.50
4.89
≤3.90
≤5.40
16
20
4.87
5.52
5.45
6.55
6.49
8.13
≤7.30
≤9.30
Profundidades en cm. Tolerancia ±1mm
Uniformidad del Campo de
Fotones
Aplanado: variación en el
centro del 80% para campo
≥10x10 debe ser ≤ ±3% de la
media entre max y min
Simetría: La tasa de dosis
en puntos equidistantes del
CAX no deben diferir >2%
Simetría del campo
x
x
Simetría del campo
Definición alterna: El área debajo de la curva, a
la izquierda del CAX está dentro del 2% del área a
la derecha del CAX
Field Flatness
Aplanado del Campo de Electrones
Las pruebas se realizan de la
misma manera, pero las
especificaciones son ±5% para el
80% central del campo para
campos de 10x10cm a 25x25 cm
Enclavamientos
Enclavamientos de simetría, si los hay,
deben probarse para asegurar su operación
En la mayoría de los casos esto significa crear
un haz cuya asimetría exceda la tolerancia del
enclavamiento, y verificar que este funciona
Dosimetría
Reproducibilidad de la dosis producida
Reproducibilidad a largo plazo
Reproducibilidad con el ángulo de gantry
Linearidad del monitor de dosis
Reproducibilidad con la tasa de dosis
Exactitud de la tasa de dosis (cGy/min)
Terapia Dinámica
La dosis debe estar muy bien de acuerdo con
la dosis deseada por unidad de distancia lineal,
o ángulo, como lo determinan los parámetros
de dosis
Cuñas
Aplica a cuñas sólidas o dinámicas
La pendiente de la curva isodósica debe
estar de acuerdo con la pendiente esperada
La dosis producida por unidad de
movimiento de la cuña debe estar de acuerdo
con lo esperado
Al completar las pruebas de aceptación:
La máquina satisface las especificaciones de
compra
Puede usarse sin riesgo
Puede pagársele al fabricante
La puesta en marcha (commissioning)
comienza