Giuseppe Malinverni Direttore S.C. di RADIOTERAPIA Osp ...
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L’evoluzione tecnologica<br />
e la qualità in Ra<strong>di</strong>oterapia:<br />
ricadute sulla formazione<br />
del TSRM<br />
23, 24 settembre 2010<br />
Ala <strong>di</strong> Trento<br />
Apparecchio<br />
centrale del<br />
processo è il<br />
simulatore<br />
tra<strong>di</strong>zionale<br />
L’impatto sulle pratiche<br />
lavorative del TSRM dalla<br />
Ra<strong>di</strong>oterapia convenzionale<br />
alle modenre recniche ra<strong>di</strong>anti<br />
con fotoni e particelle cariche<br />
A.O “ORDINE MAURIZIANO”<br />
<strong>Giuseppe</strong> <strong>Malinverni</strong><br />
<strong>Direttore</strong> S.C. <strong>di</strong> <strong>RADIOTERAPIA</strong><br />
<strong>Osp</strong>. Mauriziano “Umberto I°” TORINO<br />
<strong>RADIOTERAPIA</strong> CONVENZIONALE - 2D<br />
La Ra<strong>di</strong>oterapia convenzionale è una forma<br />
<strong>di</strong> ra<strong>di</strong>oterapia basata su immagini 2D.<br />
1
Basata su riferimenti<br />
anatomici e<br />
ra<strong>di</strong>ologici del collo<br />
<strong>RADIOTERAPIA</strong><br />
CONVENZIONALE<br />
Schermi <strong>di</strong> blocchi standard utilizzati in RT 2D<br />
2
Schermi e blocchi standard “<strong>di</strong>segnati” su lastre<br />
Schermi e blocchi prodotti manualmente<br />
<strong>RADIOTERAPIA</strong> CONVENZIONALE<br />
Il calcolo della dose da erogare era fatto in vari mo<strong>di</strong> che<br />
in genere prescindono dall’impiego della TC<br />
- calcolo della dose in punti<br />
- dose a metà <strong>di</strong>ametro<br />
- profilo corporeo manuale<br />
3
Telecobaltoterapia TCT - Theratron 780<br />
Evoluzione della Ra<strong>di</strong>oterapia<br />
• Le nuove tecniche<br />
• I frazionamenti<br />
• L’associazione ra<strong>di</strong>ochemioterapica<br />
• Le nuove apparecchiature<br />
– TC Simulatore (imaging)<br />
– Nuovi TPS<br />
– Acceleratori moderni (IMRT e IGRT)<br />
– Nuove Macchine<br />
–CyberKnife<br />
– Tomoterapia<br />
– Rapidarc-VMAT<br />
– Partcelle pesanti (Ioni – Protoni)<br />
4
Perché in Ra<strong>di</strong>oterapia è necessaria la<br />
Ra<strong>di</strong>oterapia Conformazionale?<br />
• Troppi pazienti (70%) muoiono ancora per<br />
mancato controllo locoregionale (30%-40%)<br />
(American Cancer Society, 1997)<br />
• E’ quin<strong>di</strong> necessario l’incremento del controllo<br />
loco-regionale <strong>di</strong> malattia, che si ottiene me<strong>di</strong>ante<br />
l’aumento delle dosi <strong>di</strong> RT (H&N, Fletcher, 1980;<br />
Polmone, RTOG, 1993, Prostata, Fucks, 1999)<br />
Vecchia Ra<strong>di</strong>oterapia Basata<br />
su reperi ossei<br />
Da <strong>di</strong>menticare<br />
5
IJROBP 1999<br />
PTV<br />
Uso dell’imaging x ottimizzazione della RT<br />
Ginecologia: planning 2D<br />
30% omissione geografica (“tecnica box”)<br />
Kim, IJROBP, 31, 1995<br />
A margini inadeguati<br />
corrisponde un mancato<br />
Russell IJROBP, 23, 1992<br />
controllo locale<br />
10% omissione geografica LL e Craniale<br />
Pendlebury IJROBP 1993 – Zunino IJROBP 1992<br />
32 % sottodosaggio regionale<br />
49% inadeguata copertura del fondo uterino<br />
Zunino IJROBP, 23, 1992<br />
45% sottodosaggio LN iliaci esterni<br />
Bonin IJROBP, 34, 1996<br />
6
Ottimizzazione Imaging: TC<br />
DOSE IN <strong>RADIOTERAPIA</strong>:<br />
requisiti “ideali”<br />
AL TUMORE:<br />
• la più elevata possibile<br />
• la più omogenea<br />
possibile<br />
per ottimizzare le<br />
possibilità <strong>di</strong> controllo<br />
AI TESSUTI SANI:<br />
• la più bassa possibile<br />
per minimizzare la quota<br />
<strong>di</strong> danno grave<br />
7
Perché in Ra<strong>di</strong>oterapia è necessaria la<br />
Ra<strong>di</strong>oterapia Conformazionale?<br />
L’aumento della dose <strong>di</strong> ra<strong>di</strong>oterapia, deve avvenire in<br />
con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> sicurezza e si può ottenere solo risolvendo in<br />
modo chiaro alcuni problemi tecnici fino allora insoluti:<br />
– l’omogeneità <strong>di</strong> dose all’interno del PTV (ICRU 62)<br />
– l’aumento della dose al PTV, in genere del 20-25%<br />
rispetto a quanto si eroga in ra<strong>di</strong>oterapia tra<strong>di</strong>zionale<br />
– la <strong>di</strong>minuzione della dose agli organi a rischio<br />
OBIETTIVI DELLA MODERNA<br />
<strong>RADIOTERAPIA</strong><br />
Aumento<br />
omogeneità omogeneit<br />
della dose<br />
Diminuzione<br />
dose agli organi<br />
critici<br />
Possibilità Possibilit <strong>di</strong><br />
“Dose Dose escalation”<br />
escalation<br />
8
<strong>RADIOTERAPIA</strong><br />
CONFORMAZIONALE - 3DCRT<br />
Tipo <strong>di</strong> ra<strong>di</strong>oterapia tale che l’isodose<br />
del 95% racchiuda,<br />
col minore margine possibile,<br />
il planning target volume (PTV),<br />
qualunque forma esso abbia.<br />
Stato dell’arte per la <strong>di</strong>somogeneità <strong>di</strong> dose:<br />
+7% ÷-5%<br />
Definizioni: Volumi <strong>di</strong> trattamento<br />
• GTV<br />
•CTV<br />
•ITV<br />
•PTV<br />
•TreatedVolume<br />
• Irra<strong>di</strong>ated Volume<br />
•OAR<br />
•PRV<br />
• ICRU Reference Point<br />
ICRU 50, 1993 e ICRU 62, 1999<br />
9
3DCRT : CLINICAL IMPLEMENTATION<br />
immobilization system<br />
CT scanning<br />
(patient/tumor anatomy)<br />
Volumetric data<br />
DRR<br />
Portal block/MLC<br />
Plan documentation<br />
Marking of patient<br />
Ra<strong>di</strong>ograph verification<br />
LF/DPI<br />
Simulatore Odelft<br />
Server<br />
immagini<br />
Server<br />
dati<br />
Perez et al Ra<strong>di</strong>other Oncol 36, 1995<br />
Virtual Simulation<br />
GTV/OAR<br />
Beam arrangement<br />
3D dose calculation<br />
evaluation/optimization<br />
Final 3D Beam<br />
arrangement<br />
MU calculation<br />
Treatment record/verify<br />
On-line portal imaging<br />
CRT e pratica clinica<br />
Rete VARiS<br />
CLINAC 2100C/D<br />
Portal vision<br />
MLC 80 lamelle<br />
CLINAC 2300C/D<br />
Portal vision<br />
MLC 80 lamelle<br />
CLINAC 600 C<br />
Portal vision<br />
MLC 120 lamelle<br />
Stereotassi<br />
Cadplan fasci esterni<br />
Helios IMRT<br />
Pinnacle fasci esterni<br />
Plato stereotassi<br />
10
Il ruolo del TSRM<br />
X X<br />
• Corretta impostazione tecnica del<br />
trattamento<br />
• Controllo del set-up set set-up up<br />
• Esecuzione del trattamento<br />
PREPARAZIONE DI UN<br />
TRATTAMENTO 3DCRT<br />
• Immobilizzazione del Paziente con sistemi<br />
opportuni:<br />
– i sistemi <strong>di</strong> immobilizzazione aumentano la correttezza<br />
della centratura all’isocentro (43% vs 20%)<br />
– l’immobilizzazione riduce gli errori <strong>di</strong> set-up maggiori<br />
(> 5mm), e migliora l’accuratezza del trattamento e<br />
riduce le sequele<br />
Soffen, Crook, Roach III, Hanks, Garcia, Rudat, Dunscombe, Bieri, Catton,<br />
Nutting, Rattray e Mubata<br />
11
Head & Neck<br />
DEVICES<br />
12
PREPARAZIONE DI UN<br />
TRATTAMENTO 3DCRT<br />
• Simulazione me<strong>di</strong>ante Tomografia<br />
Computerizzata (CT)<br />
• in genere lo spessore degli strati varia tra i 3 ed<br />
i 5 mm nel volume <strong>di</strong> interesse e tra i 5 ed i 10<br />
mm nelle aree a<strong>di</strong>acenti<br />
• il numero delle slices non deve essere inferiore<br />
a quello protocollato per le singole se<strong>di</strong><br />
(minimo 25 con una TC tra<strong>di</strong>zionale)<br />
Emami B: 3D conformal ra<strong>di</strong>ation therapy - part III : Clinical aspects.<br />
40 ASTRO refresher courses, Phoenix, 1998<br />
13
Prostata TC centratura<br />
Intervallo<br />
slices<br />
5 mm<br />
3 mm<br />
5 mm<br />
sistemi <strong>di</strong> posizionamento e contenzione del<br />
paziente ed idoneo lettino TC<br />
per garantire che il paziente assuma, al momento<br />
dell’acquisizione TC, la stessa identica posizione prevista<br />
per il trattamento al LINAC<br />
14
Scanner TC de<strong>di</strong>cato al Servizio <strong>di</strong> Ra<strong>di</strong>oterapia<br />
couchtops & overlays<br />
H&N and Pelvis<br />
devices<br />
15
Nuove Tecnologie<br />
TC Large Bore e<br />
Simulazione<br />
Virtuale<br />
La Simulazione Virtuale è…<br />
… una procedura che permette <strong>di</strong> ricostruire il paziente in<br />
3D a partire dalle immagini dello stu<strong>di</strong>o TC e<br />
contestualmente riproduce in maniera virtuale le<br />
caratteristiche geometriche e meccaniche delle unità <strong>di</strong><br />
terapia, simulando i fasci <strong>di</strong> trattamento rispetto alle strutture<br />
anatomiche del paziente virtuale.<br />
Per Mauriziano fare simulazione virtuale servono…<br />
IRCC solution… solution…<br />
••uno scanner TC con lettino rigido<br />
•<br />
Toshiba<br />
PET-CT<br />
Aquilion<br />
Philips Gemini<br />
LB<br />
TF<br />
••un Table sistema top SinMed <strong>di</strong> laser mobili<br />
• Table top Medtec<br />
••un Laser software Positioning <strong>di</strong> simulazione DIACORvirtuale<br />
• Laser Positioning Gammex<br />
• CMS Focal Virtual Simulation Software<br />
• Philips Pinnacle Virtual Simulation with AQsim &<br />
Sintegra<br />
16
Sistema <strong>di</strong> simulazione virtuale<br />
• acquisizione DICOM immagini paziente<br />
• localizzazione isocentro <strong>di</strong> trattamento<br />
• calcolo degli shifts richiesti ed invioautomaticoailaser mobili<br />
installati all’interno della sala TC<br />
• Stampa shift per utilizzo successivo (es. controlli al simulatore<br />
convenzionale e/o LINAC)<br />
• Impostazione campi <strong>di</strong> trattamento<br />
• Contouring<br />
Supporta e gestisce qualsiasi processo <strong>di</strong><br />
simulazione virtuale in tutte le fasi:<br />
• Fusione immagini TC/TC, TC/RM, TC/PET (opzionale)<br />
Sistema <strong>di</strong> simulazione<br />
virtuale<br />
sistema a laser mobili <strong>di</strong> centratura del paziente<br />
3 laser mobili (soffitto e pareti)<br />
2 piani mobili (X, Z)<br />
1 piano fisso (Y)<br />
Definire la <strong>di</strong>stanza tra<br />
Laser mobili e Laser TC<br />
Nella nostra realtà i laser<br />
Sono posizionati a 65 cm<br />
17
Toshiba Aquilion Large Bore<br />
<strong>Osp</strong>edale Mauriziano “Umberto I° Torino<br />
CT System<br />
• 90 cm bore<br />
• 70 cm scan field<br />
• 16 slices<br />
• 175 cm scan range<br />
Sofware <strong>di</strong> Simulazione Virtuale con<br />
fluoroscopia virtuale ed elaborazione immagini<br />
Virtual Fluoro<br />
Elaborazioni 3D<br />
18
Prostata TC centratura<br />
La qualità della DRR prodotte dalle nuove TC è <strong>di</strong><br />
alta qualità ed è in rapporto al tipo <strong>di</strong> acquisizione<br />
Acquisizione da 0.5 a 1 mm<br />
Ricostruzione da 2 a 5 mm<br />
Qualità DRR<br />
Acquisizione a 1 mm<br />
Ricostruzione a 3 mm<br />
TC 16 strati in grado <strong>di</strong> effettuare<br />
elaborazione <strong>di</strong> immagini ad uso <strong>di</strong>agnostico<br />
3D Ric Gating<br />
19
Toshiba Aquilion Large Bore – Focal Sim<br />
Sala Coman<strong>di</strong><br />
Necessità <strong>di</strong> spazi adeguati<br />
Toshiba Aquilion Large Bore<br />
Positioning<br />
IPPS immobilization system<br />
90 cm bore - up to 25° incline<br />
90 cm bore - optimized positioning<br />
70 cm Scan Field<br />
25°<br />
Range of accessories,<br />
as used during therapy.<br />
20
Breast devices<br />
Meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> localizzazione<br />
dell’isocentro <strong>di</strong> trattamento<br />
25°<br />
Sistema <strong>di</strong> simulazione virtuale<br />
PROCEDURA<br />
Punti interesse<br />
Fluoroscopia virtuale<br />
Strutture anatomiche<br />
21
PROCEDURA Sim Virtuale:<br />
Punti <strong>di</strong> interesse<br />
Posizionamento ed<br />
immobilizzazione del<br />
paziente sul lettino dello<br />
scanner TC nella<br />
posizione <strong>di</strong> trattamento<br />
con sist immobilizzazione<br />
idoneo<br />
Allineamento con i Laser<br />
esterni (65 cm)<br />
Mammella<br />
65 cm<br />
Procedura – punto <strong>di</strong> interesse<br />
Apposizione dei reperi ra<strong>di</strong>opachi sulla cute del paziente<br />
secondo l’allineamento nella posizione in<strong>di</strong>cata dai laser<br />
• viene fissato un<br />
isocentro provvisorio<br />
• tale slice deve essere<br />
all’interno della regione<br />
che verrà esaminata<br />
alla prima TC ed è<br />
chiamato TC 0<br />
+<br />
+<br />
22
Procedura<br />
Azzeramento della coor<strong>di</strong>nata<br />
longitu<strong>di</strong>nale del lettino TC<br />
nella posizione “TC 0”<br />
- in questo modo, la successiva<br />
ricerca della sezione trasversale<br />
sarà in<strong>di</strong>viduata dallo shift<br />
longitu<strong>di</strong>nale riferito allo “0 TC”<br />
(costante <strong>di</strong> 65 cm)<br />
Procedura<br />
Acquisizione del 1° stu<strong>di</strong>o TC<br />
la regionedaesaminareèscelta<br />
mantenendo un certo margine<br />
rispetto alla sezione “centrale”,<br />
<strong>di</strong> riferimento (TC0/set-up<br />
reference point), utilizzando un<br />
FOV idoneo secondo protocolli<br />
definiti per patologia e sede<br />
anatomica:<br />
(prostata, mammmella, polmone,)<br />
23
Procedura<br />
• Trasferimento via DICOM del I° stu<strong>di</strong>o TC nel<br />
sistema CMS FocalSim<br />
• creazione del record paziente<br />
• ricerca della sezione trasversale “0 TC<br />
Procedura<br />
lo “0 TC set-up reference point ” viene fissato in corrispondenza<br />
dei 3 markers ra<strong>di</strong>opachi sulla sezione trasversale più prossima<br />
alla coor<strong>di</strong>nata longitu<strong>di</strong>nale 65,00 cm<br />
24
Procedura<br />
In<strong>di</strong>viduazione dell’isocentro definitivo <strong>di</strong> trattamento<br />
esplorando in 2D e 3D l’anatomia del paziente, il me<strong>di</strong>co definisce un<br />
punto d’interesse sulla sezione trasversale ritenuta più opportuna<br />
Procedura<br />
Si in<strong>di</strong>vidua l’isocentro definitivo <strong>di</strong> trattamento<br />
Il software calcola le coor<strong>di</strong>nate dell’isocentro<br />
+<br />
25
Procedura<br />
Invio al laser mobili degli spostamenti (x e z)<br />
i laser muovendosi<br />
in<strong>di</strong>viduano sulla cute<br />
del paziente la<br />
posizione dell’isocentro<br />
definitivo <strong>di</strong><br />
trattamento<br />
Lo spostamento craniocaudale<br />
è fatto<br />
manualmente muovendo<br />
il lettino secondo le<br />
informazioni ottenute<br />
da Focal Sim<br />
Procedura<br />
Spostamento cranio-caudale<br />
26
Questa TC2 è inviata a Focal<br />
per il contouring definitivo<br />
La ROI per lo scan è scelta<br />
secondo protocolli definiti<br />
(prostata, mammmella, polmone, H&N)<br />
Procedura<br />
La procedura continua con il posizionamento dei<br />
reperi ra<strong>di</strong>opachi e l’acquisizione del 2° stu<strong>di</strong>o TC<br />
Eseguito la TC2 si fa<br />
fuoriuscire la paziente,<br />
si effettua il Tatuaggio<br />
definitivo<br />
dell’isocentro <strong>di</strong><br />
trattamento e si<br />
congeda la paziente<br />
+<br />
Procedura<br />
Tatuaggi definitivi<br />
+<br />
+ +<br />
+ +<br />
+<br />
+<br />
27
CT Gantry<br />
CT Gantry<br />
Patient slice<br />
External Lasers<br />
Target<br />
On-line vs Off-line<br />
(giuseppe)<br />
Patient Slice<br />
Reference<br />
On-line: Off-line:<br />
• unico accesso del paziente in<br />
TC<br />
• il paziente viene tatuato una<br />
volta sola<br />
• tempo lungo <strong>di</strong> permanenza del<br />
paziente sul lettino in posizione <strong>di</strong><br />
trattamento<br />
• me<strong>di</strong>co presente in TC<br />
Courtesy of Philips – ADAC – TA (Tecnologie Avanzate)<br />
• tempo breve <strong>di</strong> permanenza del<br />
paziente sul lettino in posizione <strong>di</strong><br />
trattamento<br />
• me<strong>di</strong>co non necessario in TC<br />
• doppio accesso del paziente in TC<br />
• il paziente viene tatuato due volte<br />
(a meno <strong>di</strong> segni su sistemi <strong>di</strong><br />
immobilizzazione)<br />
28
Risoluzione delle<br />
problematiche <strong>di</strong><br />
immobilizzazione<br />
TC Large<br />
Bore<br />
TC Large Bore<br />
90 cm<br />
29
FOV 70 cm<br />
TC Large Bore<br />
90 cm<br />
30
FOV 50 cm<br />
Contorno insufficiente<br />
sia Anter che Post<br />
Grosso Laparocele<br />
FOV 70 cm<br />
31
Paziente posizionato prono<br />
Bellyboard<br />
Completa ricostruzione<br />
profilo corporeo<br />
Dislocazione delle anse<br />
Definizione Volumi<br />
Oltre la TC<br />
Cosa è necessario?<br />
Meto<strong>di</strong>che <strong>di</strong> Imaging <strong>di</strong>agnostico<br />
per la Definizione dei volumi<br />
32
Definizione del CTV<br />
quale <strong>di</strong>segno ?<br />
Digital reconstructed ra<strong>di</strong>ograph (DRR) levels I–<br />
VI. CTV, clinical target volume<br />
Delineazione dei livelli dei Linfono<strong>di</strong> latero-cervicali<br />
Gregoire and Levendag 2003<br />
Atlanti TC<br />
33
Atlanti - TC<br />
Delineazione dei livelli dei Linfono<strong>di</strong> - Torace<br />
CONTOURING<br />
Confronto e<br />
<strong>di</strong>scussione<br />
34
Definizione Volumi<br />
Oltre la TC<br />
Cosa è necessario?<br />
Meto<strong>di</strong>che <strong>di</strong> Imaging <strong>di</strong>agnostico<br />
per la Definizione dei volumi<br />
Bruzzi J F et al. Ra<strong>di</strong>ographics 2008;28:551-560<br />
©2008 by Ra<strong>di</strong>ological Society of North America<br />
Superior sulcus tumor<br />
Rx Standard<br />
35
Superior sulcus tumor TC<br />
Bruzzi J F et al. Ra<strong>di</strong>ographics 2008;28:551-560<br />
Superior sulcus tumor RM<br />
56-year-old man with sensory loss in the region of the left<br />
ulnar nerve <strong>di</strong>stribution and with hoarseness<br />
Bruzzi J F et al. Ra<strong>di</strong>ographics 2008;28:551-560<br />
36
Nuove Tecnologie<br />
Per la definizione dei volumi<br />
Image<br />
Fusion<br />
Utilizzo della RM nella definizione dei volumi<br />
Vantaggi a livello del SNC<br />
37
?<br />
TC<br />
Fusione TC/RM<br />
RM<br />
Lesione temporoparietale<br />
destra<br />
Utilizzo della RM nella definizione dei volumi<br />
VANTAGGI A LIVELLO DELLA PELVI<br />
?<br />
Khoo, Br J Ra<strong>di</strong>ol 79 S2-S15; 2006<br />
38
Nuove Tecnologie<br />
PET/CT<br />
Virtual Simulation<br />
Sistema <strong>di</strong> simulazione virtuale<br />
nella sala della CT-PET<br />
Piano in fibra <strong>di</strong> carbonio<br />
3 Laser Mobili<br />
39
Virtual Simulation PET/CT<br />
Esecuzione <strong>di</strong> CT-PET CT PET Diagnostica<br />
Esecuzione <strong>di</strong><br />
un esame CT e<br />
quin<strong>di</strong> <strong>di</strong> una<br />
PET/CT<br />
nell’area <strong>di</strong><br />
interesse<br />
RISOLUZIONE <strong>di</strong> ATELETTASIA<br />
CONTOURING - FUSIONE<br />
PRE RT<br />
DURANTE<br />
LA RT<br />
CONTOURING<br />
REPLANNING<br />
40
Controllo PET/CT pre- durante e post RT<br />
L’evoluzione delle procedure<br />
tempo (minuti)<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
Riduzione dei tempi<br />
70 ± 8<br />
Durata Procedura<br />
44 ± 8<br />
29 ± 5<br />
Procedura A<br />
Procedura B<br />
Procedura C<br />
0<br />
0 10 20 30<br />
# paziente<br />
40 50<br />
41
3D Conformal RT<br />
Cosaènecessario<br />
Lesion<br />
Ra<strong>di</strong>ation Critical Organs<br />
Moderni Acceleratori Lineari<br />
42
Clinac Varian 2100 C/D 120 lamelle<br />
Campo sagomato<br />
Lamella<br />
Mauriziano Hospital / IRCC Can<strong>di</strong>olo -Torino - ITALY<br />
VISTA FRONTALE DELLE LAMELLE<br />
Lamelle<br />
0.5 cm<br />
43
Dynamic MLC treatments<br />
With this technique, the beam pauses while the MLC moves from one shape to<br />
the next. A typical DMLC field requires 30-60 sec. of beam ON time.<br />
R&V nel quoti<strong>di</strong>ano:<br />
Verifica del trattamento<br />
me<strong>di</strong>ante CR<br />
(Click the mouse to simulate a DMLC treatment.)<br />
44
R&V nel quoti<strong>di</strong>ano:Verifica del trattamento<br />
Sistema <strong>di</strong> acquisizione<br />
del campo <strong>di</strong> trattamento<br />
Immagine del MLC<br />
del campo <strong>di</strong><br />
trattamento<br />
Immagine visualizzata in<br />
tempo reale su monitor<br />
R&V nel quoti<strong>di</strong>ano:Verifica del trattamento<br />
Alle consolle, l’immagine EPID è<br />
verificata in tempo reale paragonandola<br />
con le immagini <strong>di</strong> riferimento<br />
45
R&V nel quoti<strong>di</strong>ano:Verifica del trattamento<br />
R&V nel quoti<strong>di</strong>ano:Verifica del trattamento<br />
46
Nuove Tecnologie<br />
Il problema del movimento<br />
Ra<strong>di</strong>oterapia<br />
d’organo in Ra<strong>di</strong>oterapia<br />
“4D 4D” - IGRT<br />
Concetto “tempo”<br />
4D: navigazione nel tempo<br />
navigazione nel movimento<br />
governo del movimento<br />
Interfrazione<br />
Intrafrazione<br />
47
Ottimizzazione del trattamento - IGRT<br />
ORGAN MOTION<br />
• Riempimento organi cavi<br />
-Stomaco -Vescica -retto<br />
• Movimenti involontari<br />
-Cuore – Polmoni - Intestino<br />
Variazione <strong>di</strong> volume della massa tumorale<br />
48
Inter-fraction<br />
Organ Motion<br />
7 July 03<br />
14 July 03<br />
21 July 03<br />
5 Aug 03<br />
Me<strong>di</strong>an dose to achieve a 50%<br />
tumor size reduction 30.8 Gy<br />
REPLANNING a 30 Gy<br />
For Me<strong>di</strong>an better time target to achieve coverage a 50%<br />
tumor size reduction 21 days<br />
and<br />
Critical organ sparing<br />
IJROBP 2004<br />
49
Governo del movimento Interfrazione<br />
TC 16 strati<br />
molto veloce<br />
4 -Dimensional TC<br />
TC 0 TC 1 – 2 – 3 - 4 - 5 TC 20 Gy TC 30 Gy TC 40 Gy<br />
R<br />
E<br />
P<br />
L<br />
A<br />
N<br />
N<br />
I<br />
N<br />
G<br />
1. Introduzione della variabile tempo<br />
2. Eccellente definizione d’organo (Target/<br />
OAR)<br />
3. Margini paziente-specifici<br />
50
PTV gg. 0…….5<br />
PTV 0<br />
PTV 0 = CTV + 2 cm<br />
TC/TC Fusion<br />
PTV 0 = CTV + 2 cm<br />
CTV somma <strong>di</strong> CTV gg. 0…….5<br />
PTV somma con Margini ridotti<br />
1.5 cm e 1 cm craniale<br />
Controlli TC a 20-30-40 Gy<br />
CTV sempre compresi nel<br />
PTV ridotto<br />
CTV TC 20-30-40 Gy<br />
Controllo del movimento: “tracking” ottico<br />
Sulla Metodo base per delle determinare informazioni in “tempo ricevute reale” la dal<br />
sistema posizione <strong>di</strong> un tracking oggetto èrintracciando possibile governare la posizione le<br />
variazioni <strong>di</strong> markerssia utilizzando interfrazione un sistema che <strong>di</strong> intrafrazione<br />
telecamere<br />
51
Movimenti inter-intrafrazione: Vision RT<br />
Sistema a sensori telemetrici che<br />
consente <strong>di</strong> effettuare controlli <strong>di</strong><br />
riposizionamento pretrattamento<br />
ed analisi del gating respiratorio<br />
in tempo reale<br />
Tecnologie IGRT per il<br />
controllo del<br />
movimento d’organo<br />
Meto<strong>di</strong> IGRT planari<br />
Meto<strong>di</strong> IGRT volumetrici<br />
• Due <strong>di</strong>spositivi telemetrici<br />
posizionati a 45° rispetto<br />
al lettino <strong>di</strong> trattamento.<br />
• Sensori ad alta sensibilità<br />
• Proiettore ad alta<br />
luminosità che consente<br />
una mappatura da 10.000<br />
punti<br />
EPID<br />
Fluoroscopia<br />
Cyberknife<br />
TC <strong>di</strong>agnostica nel bunker<br />
TC “on rails”<br />
CBCT<br />
Tomoterapia<br />
Meto<strong>di</strong> IGRT non ra<strong>di</strong>ografici US<br />
52
Errore inter-frazione<br />
Meto<strong>di</strong>che:<br />
• Ultrasuoni<br />
• CB-CT/Tomo<br />
• Fiducials<br />
Sistemi non ra<strong>di</strong>ografici<br />
US: localizzazione del target in RT<br />
Semplice<br />
Rapido (?)<br />
non invasiva<br />
Real time imaging<br />
Relativamente facile (?)<br />
applicazione in t. pelvici e mammella<br />
Svantaggi<br />
operatore-<strong>di</strong>pendente<br />
Confronto CT-US non facile per<br />
immagine <strong>di</strong>versa<br />
bassa qualità immagini<br />
pressione ecografo<br />
Calibrazione con l’isocentro alla<br />
macchina<br />
QA phantom de<strong>di</strong>cato<br />
53
Errore inter-frazione<br />
Meto<strong>di</strong>che:<br />
• Ultrasuoni<br />
• CB-CT/Tomo<br />
• Fiducials<br />
Fiducials - Svantaggi<br />
Invasività<br />
- Accettabile per gli organi addominali e<br />
pelvici (fegato, prostata)<br />
- Rischio <strong>di</strong> pneumotorace nel polmone<br />
Dislocazione dei fiducials: impianti in<br />
broncoscopia - prostata<br />
Dose aggiunta (tracking fluoroscopico-DPI)<br />
54
1.Beacon electomagnetic<br />
Transponders<br />
(no fili <strong>di</strong> alimentazione)<br />
2. Console 4D<br />
3. Array elettromagnetico 4D<br />
4. Stazione tracking 4D<br />
5. Sistema ottico<br />
Calypso 4D Localization System<br />
Errore inter-frazione<br />
Meto<strong>di</strong>che:<br />
• Ultrasuoni<br />
• CB-CT/Tomo<br />
• Fiducials<br />
55
Sistema con kV TAC<br />
Gantry CT in<br />
posizione remota<br />
prima del<br />
Trattamento<br />
Tecniche <strong>di</strong> IGRT - kV TAC<br />
Gantry si muove durante<br />
l’ Acquisizione<br />
Piano in fibra <strong>di</strong> carbonio<br />
Rotaie<br />
Efficace nel caso <strong>di</strong> trattamenti ipofrazionati con SBRT;<br />
impiego estremamente costoso <strong>di</strong> una TAC per i trattamenti<br />
convenzionali; bunker <strong>di</strong> <strong>di</strong>mensioni molto gran<strong>di</strong><br />
56
Tecniche <strong>di</strong> IGRT- kV CB CT (Cone Beam CT)<br />
Non necessita <strong>di</strong> fiducials per in<strong>di</strong>viduare il target;<br />
Consente un imaging volumetrico 3D;<br />
Registrazione CT-CT;<br />
Dose <strong>di</strong> superficie circa 5 cGy;<br />
57
Ra<strong>di</strong>oterapia “4D”<br />
Il problema del movimento d’organo intrafrazione<br />
Tipico per artefatti da<br />
movimento respiratorio<br />
Ra<strong>di</strong>oterapia “4D”<br />
Il problema del movimento respiratorio<br />
58
Ra<strong>di</strong>oterapia “4D”<br />
Il problema del movimento respiratorio<br />
Ra<strong>di</strong>oterapia “4D”<br />
Il problema del movimento respiratorio<br />
59
Target<br />
Target<br />
Moving target<br />
What is the problem?<br />
CTV<br />
with 3D<br />
Snapshot without knowledge<br />
of position in relation to time<br />
What is the problem?<br />
60
Target<br />
Target<br />
Add a large margin!<br />
Reduce motion<br />
ITV<br />
Sum of full motion CTVs<br />
plus margin<br />
ITV<br />
Sum of full motion CTVs<br />
plus margin<br />
4D-CT<br />
Motion analysis<br />
Red. phase-<br />
CTVs<br />
Number of 2-3-4- phases<br />
plus margin<br />
61
Target<br />
And reduce margins<br />
Red. phase-<br />
CTVs<br />
Number of 2-3-4- phases<br />
plus margin<br />
Gated<br />
treatment<br />
COME RIDURRE<br />
GLI ARTEFATTI DA MOVIMENTO<br />
Deep inspiration breath hold<br />
(es. Active Breath Control)<br />
Respiratory Gating<br />
(possibile impiego della 4DCT)<br />
62
“Image acquired”<br />
signal to RPM<br />
system<br />
X-ray on<br />
Toshiba Large Bore with Varian RPM<br />
4D “gated” TREATMENT<br />
Camera system<br />
attached to<br />
couch<br />
First couch position Second couch position Third couch position<br />
63
RT “four-D”<br />
Dalla Ra<strong>di</strong>oterapia tra<strong>di</strong>zionale<br />
IMRT<br />
alla Conformazionale 3D<br />
all’Intensità Modulata (IMRT)<br />
E’ necessario il cambio <strong>di</strong> mentalità da parte<br />
della équipe <strong>di</strong> ra<strong>di</strong>oterapia in quanto la<br />
tecnicca IMRT sovverte il modo <strong>di</strong><br />
pre<strong>di</strong>sporre il piano <strong>di</strong> cura<br />
64
IMRT TPS con Inverse Planning<br />
Forward Planning 3DCRT Inverse Planning IMRT<br />
Modern treatment techniques IMRT<br />
IMRT = Quale obiettivo?<br />
Riduzione dei margini<br />
PTV - OAR<br />
Riduzione Volume <strong>di</strong><br />
trattamento<br />
Risparmio OAR<br />
Dose escalation<br />
65
3D-Conformal RT<br />
IMRT<br />
3DCRT<br />
3DCRT<br />
Extended<br />
field<br />
IMRT<br />
Parotid sparing<br />
66
↓ tossicità enterica<br />
↓ dell’uso della richiesta <strong>di</strong> farmaci dal 75 % al<br />
34 % nel gruppo trattato con IMRT (p= 0.001)<br />
Roeske: IJROBP 49, 2000 - IJROBP 56, 2003<br />
↓ Tossicità midollare<br />
• ↓ midollo osseo irra<strong>di</strong>ato (- 40%)<br />
• ↑ tolleranza ematologica CT concomitante<br />
IMRT is the most important<br />
strategy in dose escalation and<br />
critical organ sparing !!<br />
Lujan.: IJROBP 57, 2003 Brixey IJROBP 52, 2002<br />
67
Vantaggi “biologici” della IMRT<br />
Simultaneous Accelerated Modulated<br />
Ra<strong>di</strong>oTherapy (SMART)<br />
aumentare la dose profilattica e<br />
curativa<br />
Dmed: pelvi 50 - 54 Gy,<br />
loggia 62 - 66 Gy,<br />
prostata > 78 Gy<br />
pelvi<br />
loggia<br />
SIB ipofrazionato<br />
Irra<strong>di</strong>are volumi <strong>di</strong>fferenti con<br />
dose totale e dose/fraz <strong>di</strong>fferenti<br />
all’interno degli stessi campi <strong>di</strong><br />
trattamento<br />
68
IMRT - SIB<br />
Elevata complessità tecnica IMRT-SIB <strong>di</strong>namica<br />
sia in fase <strong>di</strong> implementazione/commissioning, che in fase <strong>di</strong> QA<br />
su singolo paziente (time consuming!) ⇒ protocolli “standard”<strong>di</strong> QA<br />
• vantaggi dosimetrici/clinici legati alla tecnica (dose OAR)<br />
• vantaggi “ra<strong>di</strong>obiologici” SMART-IMRT nella irra<strong>di</strong>azione simultanea <strong>di</strong><br />
volumi <strong>di</strong>fferenti con dosi <strong>di</strong>fferenti<br />
• vantaggi nella durata complessiva del trattamento (meno sedute)<br />
Problemi aperti<br />
•scelta α/β<br />
• Biological Target Volume<br />
•incidenza <strong>di</strong> tumori<br />
ra<strong>di</strong>oindotti in trattamenti<br />
IMRT (basse dosi)<br />
Progressi nelle tecniche <strong>di</strong><br />
trattamento Ra<strong>di</strong>oterapico<br />
Nuove Tecnologie<br />
IORT<br />
69
IORT - Acceleratore de<strong>di</strong>cato<br />
E’ un acceleratore <strong>di</strong> elettroni concepito<br />
esclusivamente per eseguire la ra<strong>di</strong>oterapia<br />
intraoperatoria e pertanto utilizzabile in una<br />
qualsiasi sala operatoria.<br />
Breast mobilisation<br />
70
Thoracic wall protection<br />
Collimator placement<br />
71
Progressi nelle apparecchiature<br />
“De<strong>di</strong>cate”<br />
Cyberknife<br />
Tomoterapia<br />
VMAT<br />
Rapidarc<br />
Cyberknife ® : Il bisturi cibernetico<br />
TUBO<br />
RADIOGENO<br />
LINAC<br />
DETETTORE<br />
ROBOT<br />
TUBO<br />
RADIOGENO<br />
Clinical rationale: Ra<strong>di</strong>osurgery<br />
72
CyberKnife® System:<br />
Non isocentric treatment<br />
For Ra<strong>di</strong>osurgery<br />
Richiede spesso fiducials per in<strong>di</strong>viduare il<br />
volume bersaglio<br />
Dose elevata al paziente per l’IGRT a causa della<br />
Può assumere grande <strong>di</strong>stanza fra tubi a raggi X e rivelatori<br />
130 <strong>di</strong>verse Abbinata talvolta con sistemi a raggi infrarossi<br />
posizioni nello<br />
spazio<br />
1500 <strong>di</strong>verse<br />
irra<strong>di</strong>azioni<br />
IGRT: Stereo kV Imaging<br />
90 %<br />
73
08/2003 03/2005 12/2005<br />
Massa endomidollare<br />
Schwannoma<br />
Dose 13 Gy 1/fr<br />
74
The Conformality Continuum<br />
1960s 1980s Late 1990s 2000s Future<br />
TREND – Improving Precision<br />
2D 3D Conformal IMRT IGRT<br />
TOMOTHERAPY - RAPIDARC<br />
High Technology<br />
Stereotactic<br />
Treatment<br />
Ottimizzazione <strong>di</strong>stribuzione dose<br />
(ultraconformazione - modulazione) e delivery:<br />
LINAC<br />
“EVOLUTI”<br />
RAPIDARC<br />
TOMOTHERAPY<br />
VMAT<br />
VOLUMETRIC MODULATED ARCS THERAPY<br />
MACCHINE DEDICATE<br />
CYBERKNIFE<br />
75
VOLUMETRIC MODULATED ARC THERAPY (VMAT)<br />
Tecnica <strong>di</strong> IMRT ad arco volumetrica<br />
76
TOMOTERAPIA ELICOIDALE (TE)<br />
La Tomoterapia Elicoidale<br />
(TE), realizzata nel 2000,<br />
integra in un sistema<br />
compatto, progettato ex<br />
novo:<br />
un linac tecnica elicoidale <strong>di</strong><br />
emissione del fascio, IMRT<br />
con MLC <strong>di</strong> tipo binario,<br />
IGRT con TAC a spirale<br />
incorporata e calcolo della<br />
<strong>di</strong>stribuzione <strong>di</strong> dose con<br />
“Inverse Planning”.<br />
Cos’e’ la Tomoterapia ?<br />
Trattamento IMRT <strong>di</strong>nanica ad arco<br />
altamente conformazionale<br />
“slice-by-slice”<br />
per target piccoli e gran<strong>di</strong>, con<br />
maggior rispetto e risparmio <strong>di</strong><br />
organi critici circostanti<br />
Unità Tomoterapia Elicoidale<br />
(Tomotherapy Hi Art) nel mondo: > 250<br />
10 Italia Milano, Aviano, Meldola, Reggio Emilia,<br />
Modena, San Camillo Roma, IST GE, Aosta, Can<strong>di</strong>olo<br />
77
Geometria sistema TOMO<br />
• Apertura del Gantry 85 cm<br />
• FOV 40 cm<br />
• Velocità rotazione per<br />
terapia tomo assiale 1 - 6<br />
giri /min<br />
• Geometria trattamento:<br />
elicoidale<br />
• Accuratezza isoc: 0,1 mm.<br />
• Distanza sorgente rivelatori:<br />
85+50 cm<br />
• Lettino in fibre <strong>di</strong> carbonio:<br />
carico > 200 Kg<br />
• Scudo opposto al fascio:<br />
piombo <strong>di</strong> spessore 14 cm<br />
85 cm<br />
Emissione del fascio ad alta modulazione<br />
MLC Binario<br />
Fasci modulati per<br />
ciascuna rotazione<br />
<strong>di</strong> 360 gra<strong>di</strong><br />
Il processo continua<br />
per tutte le<br />
rotazioni…<br />
Livelli <strong>di</strong> intensità in un<br />
fascio modulato<br />
Un beamlet del fascio<br />
78
Testa collo<br />
3DCRT IMRT TOMO<br />
Linac Convenzionale<br />
prono con giunzioni<br />
Concessione del Servizio <strong>di</strong> Fisica IRCCS San Raffaele<br />
Craniospinale<br />
Esempio clinico:<br />
concessione del<br />
Willis-Knighton<br />
Shreveport, LA<br />
I.J. Ra<strong>di</strong>ation Oncology<br />
Biology Physics<br />
Volume 65,<br />
Number 4, 2006<br />
Sistema Hi-ART<br />
supino senza giunzioni<br />
79
Total Marrow<br />
Irra<strong>di</strong>ation<br />
Tomotherapy<br />
IMRT TMI<br />
City of Hope Me<strong>di</strong>cal Center -<br />
Duarte, CA<br />
Mesotelioma<br />
E’ sempre stato molto <strong>di</strong>fficile<br />
da trattare a causa della<br />
conformazione della dose a<br />
ferro <strong>di</strong> cavallo che si può<br />
ottenere facilmente con la<br />
TomoTherapy<br />
concessione <strong>di</strong> : Oncology Design - Southeast Regional Cancer Center, Tallahassee, FL<br />
80
Isocenter<br />
Treatment<br />
FOV<br />
Tipo <strong>di</strong> trattamento – non isocentrico<br />
PTV3<br />
PTV2<br />
PTV<br />
La posizione<br />
dell’isocentro non è<br />
significativa per il<br />
trattamento e si<br />
possono trattare<br />
<strong>di</strong>verse lesioni durante<br />
la stessa seduta.<br />
L’isocentro è posto<br />
idealmente al centro del<br />
paziente come in una<br />
TAC <strong>di</strong>agnostica<br />
Capacità <strong>di</strong> trattare multilesioni nella stessa seduta<br />
81
Tecnica “RAPIDARC”<br />
Tecnica <strong>di</strong> IMRT ad arco volumetrica<br />
82
Tecnica <strong>di</strong> IGRT e trattamento<br />
83
Progressi in Ra<strong>di</strong>oterapia<br />
È necessario un processo <strong>di</strong> cambiamento<br />
1D 2D 3D<br />
CTV1<br />
CTV2<br />
OAR<br />
IMRT<br />
ULTRA CONFORMAZIONE<br />
OAR<br />
OAR<br />
84
Conclusioni<br />
Ruolo “centrale” del TSRM :<br />
•Centratura,<br />
•Verifiche<br />
•Trattamento,<br />
•CdQ<br />
• E’ necessario un periodo <strong>di</strong> formazione per<br />
consentire al personale tecnico e me<strong>di</strong>co<br />
una maggior razionalizzazione <strong>di</strong> tutte le<br />
fasi della pianificazione del trattamento<br />
Conclusioni<br />
• Esigenza <strong>di</strong> protocolli scritti per<br />
evitare errori o “misunderstan<strong>di</strong>ng”<br />
• Collaborazione fra <strong>di</strong>verse figure<br />
equipe<br />
85
ORGANIZZAZIONE DEL TEAM<br />
Team multi<strong>di</strong>sciplinare:<br />
Ra<strong>di</strong>ation Oncologists<br />
Ra<strong>di</strong>ation Therapists<br />
(planners, dosimetrists e treatment therapists)<br />
Me<strong>di</strong>cal Physicists<br />
Ra<strong>di</strong>ation Oncology nurse<br />
GOAL<br />
Search for<br />
in<strong>di</strong>vidualized<br />
therapy<br />
86
Grazie per<br />
l’attenzione<br />
Tecnologie IGRT<br />
87
Change language