Varian OBI, Bildgestützte Strahlentherapie - K1 Computer in der ...
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Varian OBI, Bildgestützte Strahlentherapie - K1 Computer in der ...
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Institut für Radiotherapie<br />
Kl<strong>in</strong>ische Erfahrung mit <strong>Varian</strong> <strong>OBI</strong> für<br />
die bildgestützte Radiotherapie<br />
41. Treffen des AK “<strong>Computer</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
Radioonkologie”<br />
7./8. Mai, Freiburg<br />
Peter H. Cossmann, Christian von Briel<br />
Institut<br />
für<br />
Radiotherapie<br />
Radiotherapie Hirslanden AG<br />
Aarau&Zürich/Schweiz
Institut für Radiotherapie<br />
Hirslanden Kl<strong>in</strong>ik<br />
Aarau ???<br />
Aarau<br />
Aarau<br />
„Identisches Zweitprojekt“ <strong>in</strong> Zürich (Satellit) an <strong>der</strong><br />
Kl<strong>in</strong>ik Hirslanden wurde am 3.1.2007 eröffnet<br />
Nichtuniversitäres Privatspital<br />
Privatkl<strong>in</strong>ikgruppe mit 13 Kl<strong>in</strong>iken <strong>in</strong> CH<br />
2
Institut für Radiotherapie<br />
<strong>Varian</strong>‘s<br />
IGRT Ansatz<br />
System: <strong>OBI</strong> und RPM Gat<strong>in</strong>g<br />
<strong>OBI</strong>: On board<br />
imager<br />
� kV Bildgebung<br />
� Atmungstriggerung<br />
� Dedizierte Software<br />
� Hardware-Spezifikationen CBCT:<br />
� Scanzeit: 60 sec für e<strong>in</strong>e 360° Gantry Rotation<br />
� Imager Grösse (max. Auflösung): 40x30 cm 2 (2048x1536 pixel)<br />
� Ausleserate: Fluoroskopie mit max. 15 frames pro Sekunde =><br />
kl<strong>in</strong>isch: 11<br />
� Totale Anzahl Projektionen: max. 900 (bei 15 frames/sec.) für<br />
360° (real 364°: −2 bis +2°) Rot. => kl<strong>in</strong>isch: 704<br />
� Virtuelle Apertur: 90 / Sichtfeld: 25 cm (full fan) or 45 cm (half<br />
fan)<br />
� Scan-Länge: 15 (full fan) / 14 cm (half fan)<br />
3
Institut für Radiotherapie<br />
L<strong>in</strong>ac<br />
mit<br />
on-board imager<br />
Aufnahmemodaliäten<br />
� Radiographie Modus<br />
� kV-kV- o<strong>der</strong> MV-MV-Komb<strong>in</strong>ation: Gantryrotation 0°→90°<br />
� MV-kV-Komb<strong>in</strong>ation: ke<strong>in</strong>e Gantryrotation<br />
⇒Internes Backupsystem<br />
� Kl<strong>in</strong>isch: - 2D/2D-Match<br />
- Markermatch<br />
� Fluoroskopie Modus<br />
� Live-Fluoroskopie<br />
� Kl<strong>in</strong>isch: - Zielvolumenvisualisierung/Gat<strong>in</strong>gschwellenverifikation<br />
� Cone-Beam CT Modus<br />
� CT Scan<br />
� Kl<strong>in</strong>isch: - 3D/3D-Match<br />
4
Institut für Radiotherapie<br />
L<strong>in</strong>ac<br />
mit<br />
on-board imager<br />
Remote-Armbewegungen<br />
5
Institut für Radiotherapie<br />
Radiographie Modus (MV-kV-Komb<strong>in</strong>ation)<br />
6
Institut für Radiotherapie<br />
Kl<strong>in</strong>ischer E<strong>in</strong>satz des 2D/2D-Match<br />
7
Institut für Radiotherapie<br />
Fluoroskopie<br />
Modus<br />
8
Institut für Radiotherapie<br />
Cone<br />
Beam<br />
CT Modus<br />
9
Institut für Radiotherapie<br />
Cone<br />
Beam<br />
CT Akquisition<br />
10
Institut für Radiotherapie<br />
Bildqualität<br />
Nie<strong>der</strong>kontrast-Auflösung [Ø<br />
Head/<br />
Full fan<br />
Body/<br />
Half fan<br />
1.0 %<br />
0.5 %<br />
1.0 %<br />
0.5 %<br />
DIACT CBCT<br />
4<br />
6<br />
3<br />
5<br />
<strong>in</strong> mm]<br />
3<br />
4<br />
3<br />
> 15<br />
Räumliche Auflösung [L<strong>in</strong>ienpaare/ cm]<br />
Head/<br />
Full fan<br />
Body/<br />
Half fan<br />
DIACT CBCT<br />
6 4<br />
3 2<br />
DIACT<br />
CBCT<br />
CBCT<br />
DIACT<br />
11
Institut für Radiotherapie<br />
Dosismessungen<br />
Vergleich zwischen CBCT-Scan<br />
Zentralachsen-Dosis<br />
mit 0.6 cm3 Farmer<br />
Kammer PTW T30006<br />
Full fan/<br />
Head<br />
Half fan/<br />
Body<br />
CTDI Phantom<br />
PTW T40027<br />
CBCT:<br />
[cGy]<br />
und Diagnostik-Scan:<br />
DIACT (CTDI):<br />
[cGy]<br />
3.2 ~ 1.5<br />
1.4 ~ 0.8<br />
Dosis Längenprodukt (DLP)<br />
mit dedizierter 3.14 cm3 CT<br />
Kammer PTW T30009<br />
12
Institut für Radiotherapie<br />
Applizierte Dosen für die Verifikation<br />
� Typische Dosen für PVI-Aufnahmen (MV):<br />
� Abhängig vom Hersteller<br />
� Abhängig von <strong>der</strong> PVI-Technologie (optisch, Flüssig-IoKa,<br />
Halbleiter/amorphes Silizium)<br />
� Durchschnittswerte für e<strong>in</strong> 2D Bild: 5-10 MU ~ 5-10 cGy<br />
� CBCT<br />
� Wichtig: Indikation (Notwendigkeit) vorab bekannt<br />
� Dosissenkung = Bildqualitätsreduktion<br />
� Rechtfertigungsgründe:<br />
� Genauere Dosisapplikation<br />
� Weniger Nebenwirkungen<br />
� Kle<strong>in</strong>ere Sicherheitssäume<br />
13
Institut für Radiotherapie<br />
Hounsfield Unit Wie<strong>der</strong>gabe<br />
Material HU-Wert<br />
(Referenz)<br />
Diagnostik<br />
CT<br />
Luft -1000 -989.6 ±<br />
Polystyren -35 -36.1 ±<br />
Delr<strong>in</strong> 340 340.8 ±<br />
Teflon 990 923.9 ±<br />
Cone Beam<br />
CT<br />
5.41 -991.6 ±12.47<br />
8.14 -46.0 ±<br />
5.90 336.8 ±<br />
7.99<br />
12.38<br />
5.81 907.4 ± 12.07<br />
14
Institut für Radiotherapie<br />
Planvergleich: Diagnostik CT Scanner vs.<br />
LINAC Cone-Beam-CT Option<br />
Sitzungsdosis: 200 cGy<br />
Diagnostik CT Scan<br />
237 MU<br />
220 MU<br />
Cone Beam CT Scan<br />
239 MU 219 MU<br />
15
Institut für Radiotherapie<br />
Kl<strong>in</strong>ische<br />
CBCT Scans<br />
16
Institut für Radiotherapie<br />
Kl<strong>in</strong>isches CBCT-Beispiel<br />
Kontroll-CT während <strong>der</strong> Therapie zur Überwachung <strong>der</strong><br />
Tumorverän<strong>der</strong>ungen<br />
Tag 1 Tag 6<br />
Fusion von DIACT mit CBCT, Neudef<strong>in</strong>ition des PTV im CBCT,<br />
Neuplanung auf „neuenm“ CT mit neuem „CBCT“-PTV<br />
17
Institut für Radiotherapie<br />
Wichtige Aspekte <strong>in</strong> <strong>der</strong> kl<strong>in</strong>ischen Praxis<br />
� Datenverarbeitung<br />
� Grosse Bild-Datenmengen (täglich Verifikationsaufnahmen)<br />
� NW-Performance (Laden von CT-Datensätzen für 3D-Match)<br />
� Archivierung<br />
� Patientenlagerungstechnologien<br />
� Stabile Immobilisierung<br />
� Unterstützend (Schmerzfreiheit!)<br />
� Bedienerschulung<br />
� Hochstehende radiologische Kenntnisse (<strong>in</strong>sbes. MTRA‘s)<br />
� Aufwändige E<strong>in</strong>arbeitung<br />
� Regelmässige Nachschulung bei Updates<br />
� Verstärkte Präsenz des Arztes/Physikers am Beschleuniger<br />
18
Institut für Radiotherapie<br />
Erfahrungen <strong>in</strong> <strong>der</strong> täglichen IGRT-Rout<strong>in</strong>e<br />
� Workflow<br />
� Ergonomischer Arbeitsablauf<br />
1.<br />
2.<br />
3.<br />
4.<br />
5.<br />
6.<br />
7.<br />
8.<br />
9.<br />
Patientenlagerung<br />
Remote-Setup<br />
des on-board-imagers<br />
Aufnahme <strong>der</strong> Setupbil<strong>der</strong><br />
Onl<strong>in</strong>e-Match<strong>in</strong>g<br />
Remote-Park<strong>in</strong>g<br />
Remote-Setup<br />
des on-board-imagers<br />
des PVI<br />
Aufnahme e<strong>in</strong>es Felddokumentationsbildes<br />
Remote-Park<strong>in</strong>g<br />
Bestrahlung<br />
des PVI<br />
=> Ziel: Die MTRA betritt den Raum pro Patient nur 2x<br />
� Dosen und Feldgrössen für Verifikationsaufnahmen<br />
� ALARA-Pr<strong>in</strong>zip<br />
I<br />
19
Institut für Radiotherapie<br />
Erfahrungen <strong>in</strong> <strong>der</strong> täglichen IGRT-Rout<strong>in</strong>e<br />
� Bedienerfreundlichkeit<br />
� Geeignete Tools<br />
� Automatische Bildfilterung<br />
� Automatisches W<strong>in</strong>dow/Level<strong>in</strong>g<br />
� Sicherheit<br />
� Kollisionsschutz (Touchgard, Laserguard)<br />
� Automatisches Bild-Match<strong>in</strong>g: fehlerhafte Ergebnisse<br />
=> <strong>in</strong> jedem Fall manuelle Kontrolle durch MTRA-<br />
Bedienpersonal<br />
� Respektierung <strong>in</strong>ternationaler Standards<br />
� DICOM<br />
� DICOM RT<br />
II<br />
20
Institut für Radiotherapie<br />
Atemtriggerung<br />
� Steuerung via Atmung: Gat<strong>in</strong>g (≠ Track<strong>in</strong>g)<br />
� Indikationen:<br />
� Brustbestrahlungen<br />
� Thoraxwandbestrahlungen<br />
� Lungenbestrahlungen<br />
� Oberbauchbestrahlungen (z.B. Bauchspeicheldrüse)<br />
� Unterscheidung nach<br />
� Atmungsparameter: Amplitude und Phase<br />
� Gat<strong>in</strong>gtyp: prospektiv und retrospektiv<br />
21
Institut für Radiotherapie<br />
Gat<strong>in</strong>g-<strong>Varian</strong>ten<br />
� CT<br />
� L<strong>in</strong>ac<br />
� Prospektives Gat<strong>in</strong>g:<br />
� Aktive Triggerung <strong>der</strong> Röhre/Scans<br />
� S<strong>in</strong>nvoll bei vorab bekanntem Bewegungsmuster des<br />
Zielvolumens (z.B. Brusttumoren)<br />
� Retrospektives Gat<strong>in</strong>g:<br />
� Ke<strong>in</strong>e Triggerung <strong>der</strong> Röhre<br />
� CT muss entsprechend den Atmungsparametern programmiert<br />
werden<br />
� Bei “<strong>in</strong>ternen” Targetstrukturen (z. B. Lungentumoren) mit<br />
unbekanntem Bewegungsmuster<br />
� (Prospektives) Gat<strong>in</strong>g:<br />
� Aktive Triggerung <strong>der</strong> MV-Strahlung gemäss vordef<strong>in</strong>ierten<br />
Schwellwerten<br />
22
Institut für Radiotherapie<br />
Bewegung<br />
“äusserer” vs. “<strong>in</strong>nerer” Strukturen<br />
Brusttumor Lungentumor<br />
23
Institut für Radiotherapie<br />
4D-CT mit<br />
1 Inhalation<br />
4<br />
3<br />
2<br />
2<br />
5<br />
12<br />
3<br />
ungetriggerter<br />
4<br />
5<br />
Exhalation<br />
1<br />
• Zieldef<strong>in</strong>ition<br />
Bestrahlung<br />
ist<br />
umfassend<br />
24
Institut für Radiotherapie<br />
4D-CT mit<br />
Inhalation<br />
1<br />
4<br />
3<br />
2<br />
2<br />
5<br />
1<br />
3<br />
getriggerter<br />
4<br />
5<br />
Exhalation<br />
Bestrahlung<br />
1<br />
• Maximale Bestrahlung am Ziel<br />
• Optimale Umgebungsschonung<br />
25
Institut für Radiotherapie<br />
<strong>Varian</strong> RPM Gat<strong>in</strong>g<br />
� Videokamera-basiert<br />
� Infrarotlicht wird reflektiert<br />
� Detektorboxbewegung wird<br />
aufgezeichnet<br />
� Audio- und/o<strong>der</strong> Videocoach<strong>in</strong>g<br />
� Freie Atmung o<strong>der</strong> willentlich<br />
blockierte tiefe Inspiration<br />
� Videocoach<strong>in</strong>g via LCD-Monitor,<br />
LCD-Brille, Spiegel o<strong>der</strong><br />
Prismen<br />
� Instantane Triggerung (12ms)<br />
von <strong>Varian</strong> Cl<strong>in</strong>ac’s: Dephasierung<br />
<strong>der</strong> beschleunigten<br />
Elektronen<br />
Infrarotdioden<br />
CCD-Kamera<br />
3 cm<br />
Detektor-<br />
Box<br />
26
Institut für Radiotherapie<br />
4D-CT: Zielvolumendef<strong>in</strong>ition und -bewegung<br />
→ Beson<strong>der</strong>e Relevanz bei modulierten-Bestrahlungsfel<strong>der</strong>n<br />
27
Institut für Radiotherapie<br />
Gat<strong>in</strong>gschwellenverifikation mittels<br />
Fluoroskopie vor Bestrahlung<br />
28
Institut für Radiotherapie<br />
Coach<strong>in</strong>g<br />
3<br />
2.5<br />
2<br />
Time [m<strong>in</strong>] 1.5<br />
1<br />
0.5<br />
0<br />
und Compliance<br />
Ungecoached<br />
Theoretical vs. real "beam-time"<br />
Theoretical "beam-time"<br />
Real "beam-time"<br />
Field1 Field2 Field1 Field2 Field1 Field2<br />
Audio/video-gecoached<br />
29
Institut für Radiotherapie<br />
E<strong>in</strong>fluss von Coach<strong>in</strong>g<br />
auf die 4D-CT Qualität<br />
Audio-gecoached Audio&Video-gecoached<br />
30
Institut für Radiotherapie<br />
Verschiedene Atemtechniken für Bestrahlung<br />
Freie Atmung<br />
Willentliche<br />
Atemblockade<br />
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Institut für Radiotherapie<br />
Wichtige Aspekte <strong>in</strong> <strong>der</strong> kl<strong>in</strong>ischen Praxis<br />
� Datenverarbeitung<br />
� Grosse CT-Datenmengen (ca. 1200-2400 Schnitte/Patient)<br />
� Archivierung<br />
� Integration<br />
� Patientenbetreuung<br />
� Zusätzliche Konsultation durch Physiker<br />
� Bedienerschulung<br />
� Aufwändiges Coach<strong>in</strong>g <strong>der</strong> Patienten durch MTRA<br />
=> deutlich erhöhter Zeitbedarf (eigener Coach<strong>in</strong>g-Raum?)<br />
� Verstärkte Präsenz des Physikers beim CT<br />
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Institut für Radiotherapie<br />
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