IGRT in der klinischen Anwendung - Strahlentherapie

Bildgeführte Strahlentherapie:
1. Vergleich der Dosisbelastungen für drei
verschiedene bildgebende Systeme
2. Anwendung für Prostata-Ca. und Gating
gefördert durch das BMBF
Peter Geyer, Hilbert Blank, Peter Csere, Carsten Evers,
Cordelia Hoinkis, Dietmar Lehmann, Thomas Leichtner,
Horst Alheit
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus an der TU Dresden,
Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie
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Treffen des AK IGRT Würzburg 24.10.2007
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Hintergrund
- IGRT erhöht die Präzision der Strahlenanwendung durch die
Kontrolle der Position anatomischer Strukturen
(knöcherne Strukturen…Tumor)
- diese Kontrolle ist vor und - abhängig vom System - auch
während einer Bestrahlungsfraktion möglich
- verwendete Systeme unterscheiden sich neben ihren
Anwendungsspezifika und der erreichbaren Präzision auch
bezüglich der zusätzlich applizierten Dosen am Patienten
- für drei unterschiedliche bildgebende Systeme erfolgten
Dosismessungen am Phantom für typische Einstellparameter
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Material und Methode: drei untersuchte bildgebende Systeme
1. kV-CT:
Primatom (Sensation Open, Siemens)
im Bestrahlungsraum des Oncor
(Siemens) auf Schienen
- a/p-Topogramm (Länge 512 mm,
Schicht 1,2 mm, 120 kV, 35 mA)
- 5-mm-Scans (Länge 512 mm,
120 kV, 33 mA)
Röhre und flat panel des ExacTrac X-Ray
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Material und Methode: drei untersuchte bildgebende Systeme
2. 6-MV-cone-beam-CT:
MVision (Siemens) am Oncor
- 6-MV-Rotationsfeld
(15 MU, Feldgröße (27 x 27) cm 2 ,
Gantrywinkelbereich 270 bis 110 o , cw)
- 6-MV-Rotationsfeld
(wie oben, nur Feldgröße
(27 x 13,5) cm 2 )
- 3-D-Plansimulation der MVCB-CT-
Felder (TMS 6.1A.1 und Oncentra
Masterplan 1.5 SP 1, Theranostic)
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Material und Methode: drei untersuchte bildgebende Systeme
3. ExacTrac ® X-Ray (BrainLab):
Je zwei Röntgenröhren und flat panel im
Bestrahlungsraum des Oncor
- drei Parametersätze (jeweils für 160 ms
und großem Fokus)
a) 120 kV, 160 mA
b) 130 kV, 200 mA
c) 130 kV, 250 mA
0,3-cm 3 -Ionisationskammer (mit UNIDOS,
PTW Freiburg) im Messpunkt Mediastinum
des Alderson-Phantoms
(weitere Messpunkte: Myelon und Oberfläche)
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Ergebnisse:
Dosiswerte (mGy) für die verschiedenen Verfahren und
Parametersätze an den drei Messpunkten des Aldersonphantoms
Messpunkt
ExacTrac X-Ray 120 kV, 160 mA, 160 ms
ExacTrac X-Ray 130 kV, 200 mA, 160 ms
ExacTrac X-Ray 130 kV, 250 mA, 160 ms
X6 Cone beam 15 MU; 27 x 27 cm 2
BPL-Sim. X6 Cone beam 15 MU; 27 x 27 cm 2
X6 Cone beam 15 MU; 27 x 13,5 cm 2
BPL-Sim. X6 Cone beam 15 MU; 27 x 13,5 cm 2
in-room CT: a/p - Topogramm
in-room CT: scans
Mediastinum Myelon Oberfläche
0,21 0,33 0,04
0,33 0,52 0,06
0,42 0,65 0,08
131,7 103,6 160,4
132,4 118,2 160,3
126,2
126,0 112,1 156,2
0,67 0,22 1,86
8,72 6,48 8,52
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Ergebnisse:
relative Dosisverteilung des 6-MV-cone-beam-CT-Feldes mit
(27 x 27) cm 2 -Feldgröße im Aldersonphantom (die 100-%-
Isodose entspricht bei 15 MU einer Dosis von 132 mGy)
Oberfläche
Mediastinum
(Normierungspunkt)
Myelon
TMS 6.1A.1
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Ergebnisse: Prostataloge (37 x 1,8 Gy = 66,6 Gy)
relative Dosisverteilung ohne und mit 6-MV-cone-beam-CT-Feld
(27 x 27) cm 2 -Feldgröße, 15 MU) und Vergleich der DVH
ohne MVCB
Blase
mit MVCB
Außenkontur
Rektum-HW
Femur
Oncentra Masterplan 1.5 SP 1
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Ergebnisse: Rektum-Ca. (28 x 1,8 Gy = 50,4 Gy, Bauchlage)
relative Dosisverteilung ohne und mit 6-MV-cone-beam-CT-Feld
(27 x 27) cm 2 -Feldgröße, 15 MU) und Vergleich der DVH
ohne MVCB
mit MVCB
Außenkontur
Femur
Myelon
Oncentra Masterplan 1.5 SP 1
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Schlußfolgerungen:
- die drei untersuchten Systeme unterscheiden sich hinsichtlich
der mit ihrer Anwendung verbundenen Dosen beträchtlich,
wobei das ExacTrac-X-Ray-System die geringste Dosis benötigt
- das 6-MV-CBCT sollte wiederholt nur eingesetzt werden, wenn
die zusätzliche Dosis im Bestrahlungsplan berücksichtigt wird
(→ wegen möglicher Havarie/Wartung ist z.B. ein Alternativplan
ohne MV-CBCT-Feld vorzuhalten)
- zur Ausblendung kritischer Strukturen bei MV-CBCT ist eine
Feldverkürzung zu prüfen
- die geringe zusätzliche Strahlenbelastung beim Primatom sollte
durch optimale Länge des Scan-Bereichs weiter minimiert
werden
→→→ klinische Anwendung
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IGRT in der klinischen Anwendung: Prostata-Ca. / Ablauf
1. konv. Positionierung mittels Raumlaser
(Vak.kissen)
2. matching der knöchernen
Strukturen mittels
ExacTrac X-Ray
(Translationskorrektur)
3. matching der Prostata nach kV-
CT mittels Adaptive Targeting (AT)
(Hautmarkierung des Isozentrums
nötig!)
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IGRT in der klinischen Anwendung: Prostata-Ca./ Ablauf
4. Vor Bestrahlungsbeginn Dokumentation
des Isozentrums mit zwei orthogonalen
EPID-Aufnahmen
6-MV-CBCT nur in Ausnahmefällen
(kV-CT-Wartung, Endoprothesen)
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IGRT in der klinischen Anwendung: Prostata-Ca./ Protokoll
1.Teilserie:
Prostata + Samenblasen + 1cm Margin (dorsal 0,5 cm) [bis 55,8Gy]
ExacTrac X-Ray täglich
erste 5 fx Spiral-CT(Primatom) mit AT
→ wenn dabei stets Targetdiff. < 5mm weiter nur tgl. ExacTrac
→ wenn dabei Targetdiff. ≥ 5mm weiter täglich mit Spiral-CT + AT
2.Teilserie: Prostata + 5mm Margin [16.2 Gy bis kumm. 72 Gy]
ExacTrac X-Ray täglich
täglich Spiral-CT mit AT Korrektur wenn Targetdiff. ≥ 5mm
3.Teilserie: Prostata + 2mm Margin * [5,4 Gy bis kumm. 77,4 Gy]
ExacTrac X-Ray täglich
täglich Spiral-CT mit AT Korrektur
* Für MLC-Toleranz und Pixelgröße bei Konturierung
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IGRT in der klinischen Anwendung: Prostata-Ca.
8 min
Mittlerer Zeitaufwand
(absolut und relativ)
CT
39%
konvRT
45%
10 min
Exactrac
16%
3 min
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie
Beginn im September 2007
bisher behandelt 3 Patienten mit 7 Fraktionen
- 2 Patienten mit Bronchial-Ca.: 3 x 25 Gy
- 1 Patient mit Lebermetastase: 1 x 30 Gy
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie
Signalgeber: Bauchgurt mit Drucksensor (Anzai)
Neigungsverstellbare
Tischplatte (Fa. Reuther):± 4 o
um Roll- und Nickachse,
15 cm zusätzliche Bauhöhe
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie / Ablauf
1. drei Vorbereitungstermine mit je
- Atemübungen
- 4D-in-room-CT (Rekonstruktion in 8 Phasen)
- slow-CT (Spirale)
- breathhold Inspiration / Exspiration
2. Bestrahlungsplanung
- Konturierung aller GTVs (Summe 33 GTVs)
- ITV exsp. Halbwelle / ITV gesamt aus allen 3 CT-Serien
- PTV exsp. Halbwelle / PTV gesamt
= ITV + 5 mm (x/y) + 10 mm (z = Längsachse)
- Bestrahlungsplanung auf beide PTVs
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie / Ablauf
3. Bestrahlung: Positionierung
- Positionierung des Patienten mit ExacTrac X-Ray
(dafür Anlegen eines virtuellen Isozentrums auf Wirbelsäule, da
X-Ray nicht atemsynchronisiert ausgelöst wird)
- in-room kV-CT zur Verifikation
a) der Wirbelsäule und
b) der Tumorlage in exspiratorischem breathhold-CT
- dabei Aufzeichnen der Atemkurve
4. Bestrahlung: Durchführung
- Definition des Gates für exsp. Halbwelle (≤ ITV)
- Bestrahlung mit freiwilligen Atempausen nach normaler
Exspiration oder bei freier Atmung
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie / Ablauf
5. nach Bestrahlung
wenn möglich Kontrolle intrafraktioneller Lageveränderung mit
exspiratorischem breathhold-CT
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie / 4D-BPL
4D-CT Planung Tag 1
ITVs Planung Tag 1-3
ITV für exspiratorische Halbwelle
ITV über gesamten Atemzyklus
ITV
PTV
exsp. Halbwelle
10,1 cm 3
34,9 cm 3
gesamt
21,5 cm 3
62,4 cm 3
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie / AT
Referenz-CT
(Planungsgrundlage)
CT1_0%Inspi (=Exsp.)
gelb:
rot:
GTV in Ref.-CT
ITV exsp. HW bzw.
ITV gesamt
jeweils aus drei 4D-CT-
Serien
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie / AT
Referenz-CT mit
überlagertem
Verifikations-CT vor
Bestrahlung
(exsp. breathhold)
Isozentrum (rel. zu WS)
Tumor
Tag Fraktion lat long vert lat long vert
14.09.2007 1 präRT -0,1 0,3 0,2 0 -0,2 -0,3
1 postRT 0 0 0,1 0,3 -0,4 -0,6
18.09.2007 2 präRT -0,3 0,3 0 -0,2 -0,1 -0,1
2 postRT -0,1 0 0,2 0 -0,3 0
20.09.2007 3 präRT 0,3 0,4 0,2 0,3 -0,3 0,1
3 postRT 0 0,6 0,1 0 0,1 -0,1
Angaben in cm
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie / Bestrahlung
Start Feld 1 Start Feld 2
Patient 1: Bestrahlung in freiwilligen Atempausen
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IGRT in der klinischen Anwendung:
Bildgebung vor, während und nach atemsynchronisierter
Strahlentherapie / intrafraktionelle Atemänderung
CT in Exspiration vor RT
CT in Exspiration nach RT
(∆ t = 55 min)
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ExacTrac X-Ray QA
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