Schubert_IGRT an der Tomotherapie.pdf - Strahlentherapie
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<strong>IGRT</strong> mit <strong>Tomotherapie</strong><br />
Kai <strong>Schubert</strong>
Allgemein<br />
Binärer MLC mit 64 Leaves (40cm Feldbreite)<br />
Feldlängen 1cm, 2.5cm, 5cm<br />
Max. Bestrahlungslänge 160cm<br />
Fokus-Isozentrum 85cm<br />
85 cm
Pl<strong>an</strong>ned Adaptive
Pl<strong>an</strong>ung
Inverse Pl<strong>an</strong>ung <strong>an</strong>h<strong>an</strong>d von Constraints
Verifikation <strong>der</strong> Bestrahlungspläne<br />
Pl<strong>an</strong> wird virtuell in ein<br />
wasseräquivalentes bestrahlt
Verifikation <strong>der</strong> Bestrahlungspläne<br />
Dosis wird mit 3 Ionisationskammern<br />
und einem Film verifiziert
Operator Station<br />
Sc<strong>an</strong>bereich wird auf relev<strong>an</strong>te<br />
Schichten eingegrenzt
MVCT Bildgebung<br />
3,5 MeV Photonen mit<br />
reduzierter Dosisleistung<br />
Focus<br />
Detektorarray<br />
110 cm<br />
85 cm<br />
Primärkollimator<br />
Schlitz 0,4 cm für MVCT<br />
Binärer MLC komplett<br />
geöffnet für MVCT<br />
85 cm G<strong>an</strong>try-Öffnung<br />
40 cm CT FOV<br />
60 cm<br />
Dosis 1-3 cGy<br />
CT Detektorsystem<br />
738 Xenon Zellen<br />
Beam Stopper
Registrierung<br />
vor Korrektur<br />
MVCT<br />
kVCT<br />
nach Korrektur
Korrektur <strong>der</strong> Patientenposition<br />
-Es werden Tr<strong>an</strong>slationen und<br />
eine Rotation um die<br />
Patientenlängsachse korrigiert<br />
-Die Rotation wird über den<br />
Startwinkel korrigiert<br />
-Tr<strong>an</strong>slationen über den Tisch,<br />
lateral m<strong>an</strong>uell, sonst<br />
automatisch<br />
-Korrigierte Zielpunktsposition<br />
wird über verfahrbare Laser<br />
<strong>an</strong>gezeigt
Bestrahlung des Patienten
MVCT Oberbauch<br />
kV-CT<br />
Registrierung<br />
erfolgreich<br />
MV-CT<br />
MVCT<br />
kVCT
Results: DKFZ contrast ph<strong>an</strong>tom<br />
High (3cGy) Normal (1.5cGy) Low (1.0cGy)<br />
Primatom (1.5cGy)<br />
kVCT<br />
Tomo<br />
MVCT<br />
MVCT:<br />
17cGy<br />
DKFZ Heidelberg: J. Stützel, S. Nill, U. Oelfke
Beispiel Head <strong>an</strong>d Neck<br />
MVCT<br />
kVCT
Positioning Devices (Head)<br />
thermoplastic<br />
scotch cast
Corrections for Head Masks<br />
[mm]<br />
thermoplastic<br />
(3 pts; 52 MV CTs)<br />
scotch cast<br />
(3 pts; 18 MV CTs)<br />
Min Max MW Min Max MW<br />
x -9 4 0 -1 1 0<br />
y -9 3 -2 -1 3 0<br />
z -3 10 4 0 3 1
Beispiel Prostata<br />
MVCT<br />
kVCT<br />
Vor Korrektur<br />
Nach Korrektur
Vergleich <strong>der</strong> Lagerungskorrektur mit MVCT und knöchernen Srukturen<br />
für Patienten mit Prostatakarzinom<br />
9<br />
Verwendung verschiedener<br />
Registrierungsalgorithmen<br />
shift [mm]<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
all (n=349)<br />
patient 1 (n=35)<br />
patient 2 (n=37)<br />
patient 3 (n=34)<br />
patient 4 (n=35)<br />
patient 5 (n=38)<br />
patient 6 (n=33)<br />
patient 7 (n=34)<br />
patient 8 (n=38)<br />
patient 9 (n=30)<br />
patient 10 (n=35)<br />
Target<br />
GTV<br />
CTV<br />
Definition<br />
Prostate gl<strong>an</strong>d<br />
6 mm margin around GTV,<br />
including seminal vesicles,<br />
excluding rectum<br />
Dose<br />
76 Gy<br />
70 Gy<br />
95%-percentile, medi<strong>an</strong> <strong>an</strong>d 5%-percentile of<br />
total shift (length of 3D-vector) between actual<br />
treatment position <strong>an</strong>d theoretical bone match<br />
position<br />
PTV<br />
6 mm margin around CTV<br />
60 Gy<br />
Kalz J, Sterzing F, <strong>Schubert</strong> K, Sroka-Perez G, Debus J, Herfarth KK
7 Fraktionen mit stark abweichen<strong>der</strong> Rektumfüllung<br />
MVCT before <strong>an</strong>d after patient went to restroom
Auswertung <strong>der</strong> 7 Fraktionen<br />
0<br />
Rektumvolumen<br />
über 2 Gy<br />
Difference of rV2 [cm³]<br />
-5<br />
-10<br />
-15<br />
-20<br />
-25<br />
patient 2<br />
fraction 9<br />
patient 3<br />
fraction 3<br />
patient 6<br />
fraction 6<br />
patient 6<br />
fraction 8<br />
patient 7<br />
fraction 20<br />
patient 9<br />
fraction 7<br />
patient 9<br />
fraction 16<br />
-30<br />
25<br />
Prostatadosis für<br />
95% des Volumens<br />
Difference of D95% [%]<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
patient 2<br />
fraction 9<br />
patient 3<br />
fraction 3<br />
patient 6<br />
fraction 6<br />
patient 6<br />
fraction 8<br />
patient 7<br />
fraction 20<br />
patient 9<br />
fraction 7<br />
patient 9<br />
fraction 16<br />
-5<br />
Difference of rV2 <strong>an</strong>d D95% for 7 interrupted fractions. Positive numbers<br />
represent more dose in actual treatment position (after patient went to<br />
bathroom) then in theoretical bone match position (before patient went to<br />
bathroom).
Beispiel: Schonung des Rückenmarks<br />
Registrierung auf<br />
RM optimiert<br />
MVCT<br />
kVCT
Compensating<br />
immobilization problems
NSCLC Stage I<br />
• inoperable<br />
• Immobilization in<br />
stereotactic frame<br />
impossible<br />
• Massive obesity<br />
Extended field of view<br />
4D CT sc<strong>an</strong><br />
Helical tomotherapy<br />
pl<strong>an</strong>ning
<strong>IGRT</strong>
Artefakt im MVCT<br />
Radius des<br />
Arrays ist<br />
nicht <strong>an</strong><br />
<strong>Tomotherapie</strong><br />
<strong>an</strong>gepasst<br />
fehlen<strong>der</strong> Aufbau
Artefakt im MVCT<br />
Einzeitbestrahlung eines<br />
Patienten mit Lebermetastase<br />
MVCT<br />
kVCT
Pl<strong>an</strong>ned Adaptive<br />
kVCT
Beispiel 2: Pl<strong>an</strong>ned Adaptive
Metal Artifacts<br />
kV CT<br />
MV CT
Beispiel 1: Pl<strong>an</strong>ned Adaptive
Zusätzliche Patientendatenb<strong>an</strong>k
Required time<br />
Site<br />
whole abdominal<br />
irr.<br />
patients<br />
n<br />
5<br />
Fraktionen<br />
n<br />
85<br />
Radiation time<br />
[min]<br />
H&N 37 910 8.5 23.2<br />
breast 20 412 13.2 24.4<br />
Thorax 17 380 9.2 21.2<br />
GI 23 488 8.0 24.9<br />
prostate 38 1056 6.2 20.7<br />
mesothelioma 5 135 21.2 37.1<br />
reirradiation 11 180 6.1 19.1<br />
CSA 3 45 19.2 31.0<br />
19.0<br />
Table time<br />
[min]<br />
31.2<br />
total 200 4123 11.8 24.8
time & effort<br />
•me<strong>an</strong> radiation time *:<br />
•11.3 minutes<br />
•me<strong>an</strong> table time *:<br />
•25.0 minutes<br />
* 25 patients, 417 fractions
time & effort<br />
•me<strong>an</strong> radiation time *:<br />
•12.0 minutes<br />
•me<strong>an</strong> table time *:<br />
•25.0 minutes<br />
* 53 patients, 1066 fractions
time & effort<br />
•me<strong>an</strong> radiation time *:<br />
•11.6 minutes<br />
•me<strong>an</strong> table time *:<br />
•24.6 minutes<br />
24 patients during 10 hours working day<br />
* 160 patients, 3300 fractions
QA für Bildgebung
MVCT Hounsfieldwerte < > Elektronendichte<br />
Jährliche Überprüfung <strong>der</strong> Konst<strong>an</strong>z <strong>der</strong><br />
gesamten Umrechnungstabelle
Vielen D<strong>an</strong>k
Pl<strong>an</strong>ned Adaptive<br />
-Vorraussetzungen MVCT über den interessierenden<br />
Bereich und MVCT HU in Dichte Tabelle<br />
-Falls nötig wird MVCT mit kVCT ergänzt<br />
-Konturierung im MVCT erfor<strong>der</strong>lich (Zeitaufw<strong>an</strong>d)<br />
-Dosisberechnung auf Basis von MVCT
MVCT Bildgebung<br />
-normales CT-Detektorarray mit Xenon gefüllt<br />
-3,5MeV mit reduzierter Dosisleistung<br />
-3 verschiedene Schichtdicken mit unterschiedlichem<br />
Pitch (0,4cm Kollimierung)<br />
-Dosis von 2-3 cGy im gesc<strong>an</strong>nten Bereich
Registrierung<br />
-Es wird lediglich ein zur Registrierung relev<strong>an</strong>ter Teil gesc<strong>an</strong>nt<br />
-Es wird nicht immer das ZV <strong>an</strong>gepasst<br />
-Registrierung erfolgt durch trainierte MTRAs, Arzt verfügbar
<strong>IGRT</strong>
<strong>IGRT</strong> in<br />
rectum as<br />
treated<br />
Prostate<br />
C<strong>an</strong>cer<br />
rectum as<br />
pl<strong>an</strong>ned
MV CT & Artefacts<br />
kV CT<br />
MV CT<br />
„Image Fusion“
as<br />
treated<br />
as pl<strong>an</strong>ned<br />
kV CT
PTV ch<strong>an</strong>ges during treatment<br />
actual MV CT<br />
Pl<strong>an</strong>ning CT<br />
(kV)
<strong>IGRT</strong><br />
adaptive therapy ?!<br />
matching of bony structures<br />
+ isodoses
Time & Effort of <strong>IGRT</strong><br />
(using Tomotherapy)
Patient Database
Beispiel: MVCT Thorax<br />
Volumenverän<strong>der</strong>ung<br />
Tumor Rückbildung unter Therapie<br />
während RT<br />
kV-CT<br />
MV-CT
time & effort<br />
•me<strong>an</strong> radiation time *:<br />
•11.3 minutes<br />
•me<strong>an</strong> table time *:<br />
•25.0 minutes<br />
* 25 patients, 417 fractions
time & effort<br />
•me<strong>an</strong> radiation time *:<br />
•12.0 minutes<br />
•me<strong>an</strong> table time *:<br />
•25.0 minutes<br />
* 53 patients, 1066 fractions
time & effort<br />
•me<strong>an</strong> radiation time *:<br />
•11.6 minutes<br />
•me<strong>an</strong> table time *:<br />
•24.6 minutes<br />
24 patients during 10 hours working day<br />
* 160 patients, 3300 fractions
Options to increase<br />
patient troughput ?<br />
Doubling the patient load !?
Time factor MV CT<br />
app. 9 minutes for CT <strong>an</strong>d correction !!<br />
•Who needs a MV CT ?<br />
•How often is a MV CT necessary ?<br />
•Precision without MV CT ?<br />
•Individual threshold for correction ?
M<strong>an</strong>chmal Abgrenzung <strong>der</strong> Org<strong>an</strong>e schwierig (Patient mit Lymphom)
26.07.06: 1. <strong>Tomotherapie</strong>-Patient in Heidelberg<br />
03.05.2007<br />
• beh<strong>an</strong>delte Patienten: 139<br />
• beh<strong>an</strong>delte Indikationen:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
HNO-Tumore (n=24)<br />
Prostata- Ca (n=24)<br />
Gastrointestinale-Tumore (n=17)<br />
Mamma-Ca (n=17)<br />
multiple Metastasen (n=11)<br />
Bildgeführte Rebestrahlungen (n=8)<br />
Thorakale Tumore (n=7)<br />
Radiochirurgie (n=7)<br />
Pleuramesotheliome (n=5)<br />
Lymphome (n=5)<br />
Sarkome (n=5)<br />
G<strong>an</strong>zabdomen bei Ovarial-Ca (n=4)<br />
Diverses (n=5)
Zusätzliche Patientendatenb<strong>an</strong>k
• Extended field of<br />
view<br />
• 4D CT sc<strong>an</strong><br />
• Helical<br />
tomotherapy<br />
pl<strong>an</strong>ning<br />
Radiosurgery pl<strong>an</strong>ning
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