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PUESTA EN USO DE FILTRO PATRON PARA LA DOSIMETRIA POR
PELICULAS EN IMRT
J. Simon1, L. Mazzucco2
[email protected], [email protected]
1,2
Centro Privado de Radioterapia Rio Cuarto – Córdoba - Argentina.
1
Resumen
El control de calidad de los filtros de Radioterapia de intensidad modulada sigue un proceso estricto y con diferentes puntos
de control, estos procedimientos son ineludibles previo a su utilización en el paciente para el cual fueron diseñados, para
ello se recomienda un control de calidad que abarque más de un método, dentro de los métodos usados en nuestro centro
tenemos la dosimetría por películas EDR2 y EBT Gafchromic.
Para el control dosimétrico de los filtros se evalúa cada filtro individual y el aporte de todos los campos sobre un fantoma de
acrílico, usamos detectores en matrices de diodos, cámara de ionización, y películas radiográficas. Para la dosimetría por
películas se deberá realizar una calibración de densidad óptica a dosis debido a que las condiciones de irradiación son
distintas para cada caso, por lo cual se irradia una película de modo que contenga diferentes zonas de densidad óptica las
cuales se conoce la dosis absorbida en cada una de ellas y así ajustar una curva densitométrica. El tiempo invertido en la
fabricación de la película de calibración es a veces incompatible al horario de los centros de tratamiento, una solución
planteada es fabricar y evaluar un filtro patrón que pueda ser usado en todos los casos de intensidad modulada con el cual
pueda generarse la película de calibración en un solo disparo y reducir el tiempo en el proceso de la dosimetría por
películas.
Introducción
Los filtros moduladores son una buena alternativa para implementar la radioterapia de intensidad modulada donde no se
cuenta con equipos de multiláminas, sus ventajas y desventajas son conocidas en publicaciones de otros autores 1,2, estos
filtros vienen a ser la solución encontrada del problema planteado en la planificación inversa en el sistema de planificación
de tratamientos el cual consiste de condicionar valores dosis que se imponen sobre los órganos blanco, órganos sanos y
resto de tejido.
Posterior a la fabricación de los filtros se prosigue con 2 tipos de controles: no dosimétricos y dosimétricos. Lo no
dosimétricos consisten en: montaje de los filtros en el equipo, verificación de dimensiones, verificación física del tallado en
la aleación, registro y rotulación de cada uno, entre otros. Los controles dosimétricos consisten en evaluar la distribución de
dosis lograda con ellos mediante el criterio de la función gamma 3, además de evaluación de perfiles en ambos ejes y en
diagonales, histograma de variación de dosis y diferencia absoluta y relativa.
La evaluación debe no solo examinar los filtros en forma individual sino que además debe evaluar todos en conjunto como
se va entregar el tratamiento en paciente, esto puede lograrse con la irradiación de películas radiográficas, detectores de
matriz de diodos o arreglo de microcamaras de ionización (estos últimos tienen cierto límite de angulación de gantry).
Enfocándonos en la evaluación dosimétrica por películas diremos que presenta la más alta resolución respecto a los otros
detectores, y por el momento es el único medio para evaluar el tratamiento completo con la sumatoria de los aportes de
todos los campos para cualquier angulación de gantry, de aquí que su desarrollo e implementación sea tan importante en
IMRT.
Figura 1: Planificación de intensidad
modulada con 4 campos para un tumor
avanzado de parótida. Aporte de todos
los campos de intensidad modulada
trasladado a fantoma de acrílico donde
se realiza la irradiación de las películas
radiográficas.
Curva Densitométrica
La curva de calibración es el ajuste de dosis y densidad óptica obtenida de irradiar una o varias películas con varios valores
de unidades monitoras para el cual se conoce los valores de dosis entregados, la técnica común para generar esta curva es
irradiar pequeños campos cuadrados o usar cuña dinámica sobre una película en un medio de irradiación sólido como un
fantoma de PMMA con el cual se obtiene distintos valores de oscurecimiento y de dosis para obtener el mayor número de
puntos de dosis/densidad óptica para el ajuste. Para optimizar este proceso, ya que usar campos pequeños exige mucho
tiempo y no contamos con el modo cuña dinámica se diseñó un filtro patrón, con el cual es posible de un solo disparo
generar 8 zonas cuadradas de distintos valores de densidad óptica, reduciendo el tiempo invertido en el proceso.
Contando con 2 tipos de películas EDR2 y EBT Gafchromic se investigó las características de cada una, ambas películas
son de rango extendido en dosis las cuales saturan a dosis de 600cGy aproximadamente, poseen tiempo de reposo similares
para el crecimiento del oscurecimiento antes de escanearla, son de doble emulsión es decir tienen el componente activo en
ambos lados de la película. La EDR2 necesita revelado y se escanea en valores de grises de16 ó 8 bits, viene ensobrada lista
para irradiar y es sensible a luz visible, la EBT Gafchromic se auto revela, no es sensible a luz visible (solo se debe
almacenar en lugares tenues y proteger de luz ultravioleta), se usa solo el canal rojo después de escanearla a 48 bits. Cada
película tiene una característica curva dosimétrica, ambas fueron ajustadas a un polinomio de grado 3.
Figura 2: Curvas
densitométricas
características de las
películas
EDR2
(izquierda) y EBT
Gafchromic
(izquierda).
Material y Métodos
Este filtro patrón fue diseñado con el propio sistema de planificación inversa CAT3D Mevis Informática usado para las
planificaciones de intensidad modulada, el relevamiento de los coeficientes de atenuación de la aleación usada para los
filtros se obtuvieron de un trabajo previo no incluido en el presente, así como la elaboración del protocolo de dosimetría por
películas.
Diseño Filtro Patrón
El planteó del problema se empezó en un fantoma matemático con 200 cortes axiales separados entre sí 30 mm entre corte y
corte, en la reconstrucción axial de estos cortes se segmentó 8 regiones de interés cuadradas de tamaño 40 mm de lado,
separados cada región 30 mm en craneo caudal y laterales, todo ello en el plano del isocentro (ver figura 3). En las regiones
de interés se estableció condiciones de dosis que van desde el 100% hasta la mayor atenuación posible permitida por el
espesor del filtro, para 50 mm el 11%.
Figura 3: Beam eye view de las 8 regiones
segmentadas mostrando los valores de dosis porcentual
logrado de la planificación inversa.
Además estas regiones tendrían que ser adecuadas de modo que en plano isocentro, tengan un tamaño suficiente que
contenga nuestra cámara de ionización y así relevar los valores de dosis entregados.
Figura 4: Vista previa del filtro patrón a fabricar
en vista sólida y matriz de puntos, cada zona tiene
en cuenta la divergencia del haz y tiene un espesor
que decrece hasta tener la máxima modulación.
Relevamiento del Filtro Patrón
Para la calibración del Filtro Patrón se realizó mediciones en un fantoma hecho de varias planchas acrílico con cámara de
ionización PTW 31003 la cual se coloca en insertos tallados en una de las planchas la cual se encuentra en la misma
posición donde se irradiará la película de calibración. En el mismo sentido se evaluó con el detector de diodos Mapcheck
bajo las mismas condiciones de irradiación para lograr la comparación de mediciones.
La evaluación con Mapcheck se realizó en 2 etapas debido al tamaño del campo del filtro patrón (120 mm x 260 mm), para
después usar la fusión de ambas mediciones (función del software del detector Mapcheck), las dosis entregadas en el medio
acrílico en cada zona y las unidades monitoras necesarias son obtenidas del protocolo exportado por el sistema de
planificación CAT3D.
Prueba de autoconsistencia
El software Doselab desarrollado por Dr. Nathan Childress3 es usado para el análisis de las películas EDR2 y/o EBT
Gafchromic irradiadas, el software tiene la capacidad de realizar correcciones por inhomogeneidad, sustraer el fondo,
aplicar un suavizado, extraer el canal rojo para evaluación de las películas radiocrómicas, además de otras herramientas para
el manejo de imágenes, el software fue evaluado en todas sus herramientas previamente antes de su puesta en uso.
Figura 5 : Se irradió una película EBT
Gafchromic con el filtro patrón para elaborar una
curva de calibración con los valores registrados
de densidad óptica y dosis, siguiente se evaluó la
misma película con su propio ajuste para analizar
la precisión y consistencia que se tiene al
transformar valores de densidad óptica a dosis en
un futuro análisis de tratamiento de intensidad
modulada.
Prueba en Tratamientos
Para evaluar el ajuste mediante este método, se aplicó en un tratamiento real y fue comparado con los resultados obtenidos
con el detector de diodos Mapcheck para campos individuales ya comisionados, luego se evaluó su desarrollo para
tratamientos de intensidad modulada completos.
Resultados
Todas las mediciones se realizaron bajo las mismas condiciones de irradiación, el planificador según la calibración del
equipo y el resultado de la planificación inversa entrega los valores de dosis esperados en cada zona, los valores se resumen
en la siguiente tabla:
Zona
D CAT3D
D 31003
D Mapcheck
D prom
5
218,39
219,85
221,95
220,06
4
198,35
197,82
198,32
198,16
6
175,93
176,13
178,97
177,01
3
144,68
147,04
144,84
145,52
7
110,99
115,14
113,14
113,09
2
79,17
80,65
80,35
80,06
8
45,40
48,11
46,90
46,80
1
20,91
20,82
20,82
20,85
Tabla 1 : Valores de dosis medidas en las zonas del filtro patrón para unidades monitoras arbitrarias.
Las comparaciones se realizan respecto al promedio ya que se necesita saber los valores de dosis más probables que se le
asignaran a las zonas registradas en la película. Si graficamos las variaciones porcentuales de dosis todas respecto a la
promedio encontramos que la máxima variación se encuentra en 3% (diferencia local) para la zona 8 la de mayor espesor y
máxima atenuación, que en valor de dosis corresponde a 1.4 cGy de diferencia, la mayor desviación en dosis encontrada fue
de 2 cGy medida con la cámara de ionización respecto al promedio de un valor de 46.8 cGy.
De la prueba de autoconsistencia encontramos que la precisión con que ajustamos los valores de densidad óptica a dosis
están dentro de las barras del ±2 %, esto nos asegura que el método esta hábil para lograr los límites de aceptación del 3%4
en valor de dosis en el criterio de la función gamma tal como se recomienda en muchas publicaciones 5 y aceptado en
muchos centros.
De los resultados anteriores nos basamos para poner en uso al filtro patrón en los controles de calidad de los tratamientos de
intensidad modulada, para las primeras pruebas usamos películas del tipo EDR2 y evaluamos filtros individuales y películas
puestas en un corte axial en fantoma de acrílico corrido unos milímetros del plano isocentro para evitar la atenuación de la
radiación en la propia película.
Figura 6: Resultados encontrados para análisis dosimétrico de un filtro modulador con películas
EDR2. El filtro tuvo un 97.3% de paso de la función gamma para un criterio del 3% en dosis y 3
mm del criterio DTA.
Debido a efectos no deseados en el revelado de estas películas y en su sensibilidad en el proceso de revelado (temperatura
del revelador, velocidad de revelado) se decidió cambiar las películas a EBT Gafchromic las cuales se autorevelan y
eliminan nuestro problema de sistema de revelado. Los resultados de campos individuales evaluados con la dosimetría por
películas estaban en concordancia con los hallados con el detector Mapcheck, por tanto la dosimetría por película se
encargaría de exclusivo a la evaluación de tratamiento completo, la evaluación consistía en irradiar películas en 1 y/o 2
cortes coronales (posterior y anterior respecto al plano isocentro) y 1 y/o 2 cortes axiales (craneal o caudal respecto del
plano isocentro) en un fantoma de acrílico.
Relativo
Criterios
3mm/3% 4mm/4% 3mm/3% 4mm/4%
axial cau 74.2%
92.2%
99.2%
100.0%
cor ant
97.0%
99.6%
98.8%
99.8%
cor post 96.7%
99.6%
95.1%
98.3%
axial cau 81.8%
95.9%
96.7%
100.0%
cor ant
96.9%
99.7%
98.0%
99.8%
cor post 95.8%
99.1%
95.5%
99.3%
axial cau 92.2%
98.6%
92.0%
98.0%
cor ant
93.0%
98.3%
99.8%
100.0%
cor post 96.0%
99.7%
99.3%
100.0%
axial cau 91.0%
99.9%
99.7%
100.0%
cor post 92.9%
98.4%
85.1%
97.6%
Tipo
Absoluto
Relativo
Criterios
3mm/3% 4mm/4% 3mm/3% 4mm/4%
axial cau 99.9%
100.0%
99.8%
99.9%
cor ant
97.9%
99.9%
95.9%
99.0%
cor post 82.0%
94.4%
90.5%
95.7%
axial cau 98.9%
100.0% 100.0% 100.0%
cor ant
96.9%
99.1%
93.1%
98.8%
cor post 92.5%
99.6%
95.6%
99.2%
axial cau 62.6%
81.5%
79.1%
87.1%
cor ant
70.6%
85.7%
95.5%
99.0%
cor post 65.4%
76.4%
94.0%
98.5%
axial cau 88.6%
96.6%
99.1%
100.0%
cor ant
92.0%
97.2%
96.7%
99.0%
cor post 92.3%
98.7%
87.9%
96.6%
Tipo
Absoluto
axial cau 100.0% 100.0%
99.8%
100.0%
cor ant
94.6%
98.8%
97.9%
100.0% cor ant
97.1%
99.9%
98.3%
99.8%
cor post 97.4%
99.9%
98.2%
99.7% cor post 97.4%
99.8%
91.0%
97.8%
cor ant
93.1%
99.8%
96.2%
100.0% cor ant
96.2%
99.3%
97.1%
99.6%
cor post 96.0%
99.9%
96.1%
99.8% cor post 97.0%
99.4%
94.8%
99.5%
Tabla 2 : Resumen de los resultados encontrados para algunos casos de radioterapia de intensidad modulada, la mayoría
Cáncer de Próstata, Cáncer de Cabeza y Cuello, cáncer de Páncreas entre otros, usando en todos el filtro patrón para la
dosimetría por películas EBT Gafchromic. Los valores resaltados en rojo son valores que no pasan el 95% de aceptación
límite mínimo el cual se desea alcanzar para todos los tratamientos de intensidad modulada.
Discusión y Conclusiones
Con una máxima desviación 2% consideramos que el promedio de las lecturas de 3 mediciones son las lecturas
representativas entregadas por el FP. Si comparamos este promedio de las lecturas con lo esperado por la planificación
encontramos que en las regiones 4 y 5 una desviación 5.95% y 5.181%, esta alta discrepancia asumimos se debe entre otras
razones a la dificultad en el maquinado del FP en zonas negativas donde la herramienta no llegaría a tallar óptimamente
Una desviación máxima de 2% es aceptable en la asignación de dosis en una película irradiada, el proceso de calibración
tendrá 8 puntos de comparación en densidad óptica y dosis lo cual da buena estadística, observamos que las dosis medidas
con cámara de ionización en acrílico son muy cercanas a las medidas en agua y con el detector Mapcheck, podemos
entonces considerar que los valores medidos en acrílico con cámara de ionización son representativos de las zonas
moduladas del FP, y por tanto serán los valores para la calibración de las pruebas. Concluimos que el diseño de un FP es
adecuado para efectuar la calibración de películas cada vez que se debe efectuar dosimetría de control en IMRT de filtros
moduladores.
Bibliografía
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