C.H.U.S. Santiago de Compostela 15/06/2004 – 14/09/2004 Progetto Leonardo: 15/06 – 14/09 Barbara Cannillo C.H.U.S. Santiago de Compostela 15/06/2004 – 14/09/2004 C.H.U.S. Santiago de Compostela Complejo Hospitalario Universitario de Santiago de Compostela C.H.U.S. Santiago de Compostela 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. C.H.U.S. Santiago de Compostela 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. C.H.U.S. Santiago de Compostela Radiochirurgia Acceleratore Siemens Mevatron 6 MV; micromultileaf BrainLab, casco stereotassico e treatment planning software-TPS-BrainSCAN C.H.U.S. Santiago de Compostela Radiochirurgia – Micromultileaf m3 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 C.H.U.S. Santiago de Compostela Radiochirurgia – TPS BrainSCAN “Conformal beam”: fasci statici multipli per trattamento conformazionale. Ciascun campo di irradiazione e’ ottimizzato secondo la forma del PTV. C.H.U.S. Santiago de Compostela 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° di collisioni a prof d’ N av ( E ) ⋅ exp(−( µ water ( E ) ⋅ d ′)) ⋅ µ water ( E ) •Differencial Pencil Beam Pencil Beam Il calcolo di dose (con Monte Carlo) fornisce DPB r Q P d’ C.H.U.S. Santiago de Compostela Radiochirurgia - algoritmo di calcolo •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 N av ( E ) ⋅ exp(− µ water ( E ) ⋅ d ' ) ⋅ µ water ( E ) ⋅ DPB(r ( x, y, d ) − r (0,0, d ' )) ⋅ dE ⋅ dd ' La modulazione del fascio è ottenuta con una convoluzione nello spazio dei momenti ~ P ( p x , p y , d ) = FFT ( p ( x, y, d )) C.H.U.S. Santiago de Compostela 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 φ 0 ( 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 2 RFS(r,d) è il fattore radiale che fornisce la fluenza a distanza r = x + y C.H.U.S. Santiago de Compostela Radiochirurgia - algoritmo di calcolo •La dose totale per un fascio conformato in un punto nel tessuto diventa: 2 ⎛ SID ⎞ Dose( x, y, d ) = MU ⋅ M NLin ⋅ St (cmlc , c jaw ) ⋅ TMRPB (min((cmlc , c jaw ), rrad ) ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ IDD( x′, y′, rrad ) ⎝ SSD + d ⎠ St (cmlc , c jaw ) = Fattore di scatter totale misurato per tutte le possibili combinazioni collimatore – m3 IDD( x′, y′, rrad ) = Distribuzione di dose ideale con M NLin ⎛ SID ⎞ x′ = x ⋅ ⎜ ⎟ SSD d + ⎝ ⎠ = dose assoluta per un campo 10 x 10 (collimatore e m3 ) ad una profondita’ dcal=10 cm e SSD = 100 cm, per 100 UM C.H.U.S. Santiago de Compostela Radiochirurgia - misure St (cmlc , c jaw ) = M NLin Fattore di scatter totale misurato per tutte le possibili combinazioni collimatore – m3 = 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 C.H.U.S. Santiago de Compostela 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) C.H.U.S. Santiago de Compostela 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 C.H.U.S. Santiago de Compostela 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 Test Winston Lutz Diverse combinazioni di posizioni lettinogantry Allineamento MLC Posizione lamine C.H.U.S. Santiago de Compostela 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° C.H.U.S. Santiago de Compostela BeamView – i controlli •Artefatti •Contrasto e risoluzione spaziale •Uniformità •Centratura •Accuratezza geometrica e distorsoni C.H.U.S. Santiago de Compostela BeamView Uniformità Contrasto C.H.U.S. Santiago de Compostela CALIDAD DE IM AGEN B V201: ARTEF ACTOS 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 B V202: 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 M V; 15 M V B V: 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. M arcar en el diagrama los huecos visibles. 6 MV Díametro Prof (mm) 1 2 4 7 10 15 MV 15 mm 4.8 R1 R1 3.2 R2 R2 2 R3 R3 1 R4 R4 0.5 R5 R5 Resultados 6 MV: Resultados 15 MV: Referencia 6 M V Referencia 15 M V R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R1 = 3 R2 = 4 R3 = 4 R 4 =4 R 5 =3 4 5 5 5 4 huecos huecos huecos huecos huecos si si no no huecos huecos huecos huecos huecos B V203: UNIFORMIDAD C.H.U.S. Santiago de Compostela Equipo de medida: medir con mesa Campo: 40 cm x 40 cm; 8 UM; E = 6 MV; 15 MV B V: 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 V5 V3 V4 hacer clic dentro el contorno y leer la estadística MAX, MIN M ax 6 MV 15 MV Min 6 MV Max-Min 15 MV 6 MV 15 MV Promedio 6 MV V V1 V2 V3 V4 V5 Energía Max-Min Promedio 6 MV 76 ± 5 131 ± 5 15 MV 78 ± 5 137± 5 15 MV Refer encia: C.H.U.S. Santiago de Compostela 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 C.H.U.S. Santiago de Compostela Elettroni e acqua solida Apparato di misura: •Lamine di RW3 di spessori 0.1 – 1 cm e dimensioni 30 x 30 cm •Camera piatta a piani paralleli Roos – PTW + elettrometro •Barometro e termometro C.H.U.S. Santiago de Compostela Elettroni e acqua solida •TRS 398 IAEA – verifica del rendimento Dw,Q ( z max ) = M Q N D , w,Q0 K Q ,Q0 h pl = 1cGy / UM M Q = L( R pl ,max ) ⋅ K pt ⋅ K pol ⋅ K sat 1. Calcolare Rpl per RW3 partendo dalla profondità misurata in acqua R pl = Rw / c pl c pl = ( Z / A) eff , pl ⋅ ρ pl ( Z / A) eff , w ⋅ ρ w = 1.0092 C.H.U.S. Santiago de Compostela Elettroni e acqua solida 2. Calcolo di Kpol, Ksat K pol = K sat 3. M+ + M− 2M ⎛ M1 ⎞ ⎛ M1 ⎞ ⎟⎟ + a2 ⎜⎜ ⎟⎟ = a0 + a1 ⎜⎜ ⎝ M2 ⎠ ⎝ M2 ⎠ 2 Misura del fattore hpl lettura in acqua in z max,w Mw h pl = = M pl lettura in plastica in z max,pl C.H.U.S. Santiago de Compostela Elettroni e acqua solida •TRS 398 IAEA – verifica dell’energia E = 100 ⋅ [ L ( R w , 50 ) ⋅ K tp ⋅ S w , air ( R w , 50 )] [ L ( R w , max ) ⋅ K tp ⋅ S w , air ( R w , max )] C.H.U.S. Santiago de Compostela Elettroni e acqua solida PRIM US #___ 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: Agua: Roos 439: Las profundidades ρ = 1’045 g/cm 3 (Z/A)eff = 0’536 ρ = 1’000 g/cm 3 (Z/A)eff = 0’555 K pol = 1’0009 K sat = 1’0127 h pl = 1’0194 N D,w,qo = 8’326 cGy/nC equivalentes R pl en RW3 se obtienen a partir de las del agua R w mediante el factor c pl: cpl = R w / R pl = [ (Z/A) eff,pl * ρ pl ] / [ (Z/A) eff,w * ρ w ] = 1’0092 La energía se obtiene como el cociente de las lecturas L en nC por Kpt 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 Notas: - cGy/UM 6 M eV 9 M eV 12 M eV 15 M eV R pl,max [cm] 1’3 2 2’6 2’8 R pl,50 [cm] 2’3 3’5 4’7 5’9 S w,air(R w,max) 1’074 1’058 1’044 1’024 S w,air(R w,50) 1’113 1’105 1’099 1’094 K qqo, max 0’940 0’925 0’911 0’894 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 %. 6 M eV 9 M eV 12 M eV 15 M eV L(R w,50 ) [nC] L(R w,max) [nC] K pt E [%] Tasa [cGy/UM ] Serv icio de Radiofísica y Protección Radiológica C t H it l i U i it i d S ti (SE RG AS) Pá i 1d 1 Protocollo per i controlli di rendimento ed energia C.H.U.S. Santiago de Compostela Elettroni e acqua solida K pol R 50 Z max Me di d as Energía Promedio 6 6 15 9 12 1.0024 1.0003 1.0008 1.0013 1.0015 1.0002 0.9999 1.001 1.0009 1 1.0009 1.0015 1.0066 1.0048 1.0044 1.0027 1.032 1.0038 1.0052 1.0083 1.0056 1.0038 1.0001 1.0009 1.0022 1.003 0.9996 1.0012 1.0005 1.001 1.0008 1.0046 1.0137 1.0083 1.0032 1.0016 1.0013 1.0009 alores final as 15 9 Promedio as 15 12 6 15 9 12 1.0014 K sat R 50 Z ref 9 12 6 15 9 12 1.0122 1.0178 1.0016 1.0107 1.0126 0.9997 1.0003 1.0135 1.0127 1.0112 1.012 0.9949 1.0311 1.006 1.0153 1.0121 1.0127 1.0116 1.0162 1.0122 1.0107 1.0045 1.0120 0.9949 1.0186 1.0137 1.0127 1.0127 1.0075 ENERGIA Me di d 6 1.0182 1.0151 1.0152 alores final Energía 12 1.0105 1.0118 1.0124 Me di d 6 9 1.0074 Z max Energía 15 Z ref 6 0.443 0.443 0.446 0.445 15 0.498 0.5 0.499 0.503 9 0.474 0.47 12 0.462 0.467 0.459 1.0132 C.H.U.S. Santiago de Compostela 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 C.H.U.S. Santiago de Compostela C.H.U.S. Santiago de Compostela Fotoni Fotonieeacqua acquasolida solida Strumentazione: •Lastre di RW3 di spessori 0.1 – 1 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-0.0595 •Barometro e termometro Le misure sono state fatte per tutti e 3 gli acceleratori C.H.U.S. Santiago de Compostela 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 Sp = S cp Sc 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 cm2) C.H.U.S. Santiago de Compostela 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. C.H.U.S. Santiago de Compostela Misura di output factor Primus 1 Sc SSD = 100 6 MV 4x4 5x5 6x6 8x8 10 x 10 12 x 12 15 x 15 20 x 20 25 x 25 30 x 30 35 x 35 40 x 40 ######## 15 M V Dosis Sc Sc ref 30.13 0.948 0.952 30.53 0.961 30.87 0.972 0.974 31.37 0.987 0.990 31.77 1.000 1.000 32.06 1.009 1.010 32.36 1.019 1.020 32.63 1.027 1.030 32.81 1.033 1.037 32.92 1.036 1.041 32.96 1.037 32.96 1.037 4x4 5x5 6x6 8x8 10 x 10 12 x 12 15 x 15 20 x 20 25 x 25 30 x 30 35 x 35 40 x 40 Dosis Sc Sc ref 36.91 0.945 0.943 37.44 0.958 37.84 0.969 0.968 38.52 0.986 0.986 39.07 1.000 1.000 39.47 1.010 1.009 39.82 1.019 1.019 40.19 1.029 1.028 40.38 1.034 1.033 40.48 1.036 1.036 40.51 1.037 40.44 1.035 C.H.U.S. Santiago de Compostela