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IL PERCORSO DELLE IMMAGINI IN RADIOTERAPIA :
RUOLO DEL TECNICO DOSIMETRISTA
18- 25 Maggio 2015
S.C. RADIOTERAPIA U Prof. U. Ricardi S.S.C.V.D ALTA TECNOLOGIA IN RADIOTERAPIA Dott. R. Ragona
TSRM P. IRGOLINI V. PAPURELLO P. TREVISIOL
NETWORK CONFIGURATION
TPS 3DCRT TPS IMRT R & V
WS DOSIMETRISTS WS PHYSICISTS R & V
PACS
CLOUD
PROCEDURA DI SIMULAZIONE VIRTUALE
3
7
9
2
4
5
6
8
10
11
Presidio di posizionamento e immobilizzazione
Esecuzione Esame TC e ricostruzione 3D
Localizzazione Isocentro
Export dati laser mobili
Posizionamento marker sulla cute
Verifica Isocentro
Export e Import dati TPS
Contouring Target e OAR
Elaborazione P. D. C
Esecuzione trattamento
FASE ON - LINE
FASE OFF - LINE
Verifica Set-up
1
FLUSSO DELLE IMMAGINI Diagnostic Imaging
Planning Imaging Verification
Images
Clinical Workstation
Treatment Planning System
TC
RM
PET
US
BEV
DRR EPI
CBCT
FLUSSO DELLE IMMAGINI
INTERNO
CONTOURING + FUSIONE DI IMMAGINI
PLANNING / REPLANNING + FUSIONE DI IMMAGINI
FASE DI IMPORT
FASE DI EXPORT
PLANNING + FUSIONE DI IMMAGINI
ESTERNO
ARCHIVIAZIONE DATI
CONDIVISIONE DATI FASE DI EXPORT
FLUSSO INTERNO
CONTOURING + FUSIONE DI IMMAGINI
FASE DI IMPORT
Lo studio TC di ogni Paziente, contraddistinto da un numero, dopo l’acquisizione viene trasferito via LAN al TPS in formato DICOM3
Il Tecnico Dosimetrista : Importa nel TPS il set di immagini corrispondenti al numero dello
studio indicato assegnandogli un ID corrispondente al CF
Crea per ogni Paziente un case
Modifica l’origine del sistema di coordinate paziente mediante la definizione del TRTP posizionando il center point all’incrocio dei markers radiopachi
Identifica l’isocentro clinico del trattamento
Collabora con i medici Radioterapisti nella fase di contouring
CONTOURING + FUSIONE DI IMMAGINI
Strumenti avanzati di disegno bi-tri dimensionali ( Tools)
Il Tecnico Dosimetrista utilizzando
Funzionalità di visualizzazione bi-tri dimensionali
Livelli di finestra appropriati
Procede alla creazione di regioni di interesse ROI che verranno successivamente verificate dal Medico Radiotetrapista
prima del loro utilizzo per il planning
CONTOURING + FUSIONE DI IMMAGINI
Le principali ROI contornate dai Tecnici Dosimetristi sono :
EXTERNAL
POLMONE DX POLMONE SX
Tool di auto – contouring «Magic Wand» selezione di finestra con risoluzione per il parenchima polmonare
MIDOLLO SPINALE Tool di «Help contouring», free hand, pearl
LETTINO LINAC Per tutti i trattamenti IMRT
BOLUS Partendo dall’External come ROI di riferimento
Ricostruzione della superficie corporea Tool di auto - contouring selezione di finestra con risoluzione per l’osso
TC PLANNING
Le immagini TC garantiscono: Migliore risoluzione spaziale Ricostruzione 3D volumi Informazioni sulla densità elettronica dei tessuti
Scarsa possibilità di differenziare il residuo patologico di malattia da esiti flogistici
FUSIONI DI IMMAGINI IN RADIOTERAPIA
Integrare le informazioni provenienti da diverse tecniche di imaging co – registrandole consente di ottenere :
Informazioni morfologiche più precise
Informazioni funzionali sul bersaglio da irradiare
Valutazione dei movimenti
FUSIONI DI IMMAGINI
L’ accuratezza e la precisione nel
contornamento dei volumi RT
La definizione degli OAR
Migliorano in fase di CONTOURING :
Programmi di Dose Escalation Maggior controllo della malattia
FLUSSO INTERNO
CONTOURING + FUSIONE DI IMMAGINI
FASE DI IMPORT
Il Tecnico Dosimetrista si occupa di Fusione di immagini tra
TC SIM
RM PET TC
FUSIONE TC - RM
Elevato dettaglio anatomico
Miglior contrasto dei tessuti molli
Indispensabile nella SRS e nella stereotassi prostatica
Intensità del pixel non è correlata alla densità dell’elettrone
La disomogeneità dei campi di radiofrequenze provoca variazioni di intensità delle immagini RM
Le distorsioni geometriche sono prodotte dalla disomogeneità del campo magnetico e dalla non linearità dei gradienti
Non vengono considerate le disomogeneità osso/aria
FUSIONE TC - RM
Definizione Spaziale Sensibilità Diagnostica
FUSIONE TC - RM Procedura :
1. Le immagini giungono in RT tramite :
• CD fornito dal Paziente • Attraverso il nodo di collegamento diretto tra il PACS RT e l’HIS ospedale
(Gateway) che consente il passaggio dalla MN alla RT
2. Il medico Radioterapista : • Seleziona le serie di immagini • Indica al Tecnico Dosimetrista le serie RM da registrare
3. Il Dosimetrista : • Procede all’import delle serie nel TPS • Inserisce le immagini nello stesso case della TC di planning • Seleziona il modulo di registrazione del TPS • Definisce sulla TC e RM le Clip Box • Stabilisce i limiti anatomici delle regioni da correlare • Sceglie l’algoritmo di calcolo per la registrazione es. Mutual Information
FUSIONE TC - RM
FUSIONE TC - RM
Valutazione : Viene effettuata dal Medico e dal Dosimetrista attraverso lo scorrimento
di una tendina che consente diverse visualizzazioni
FUSIONE TC – PET
Aggiungono informazioni funzionali importanti
Migliorano la definizione del Volume Bersaglio
Riducono la variabilità
iter –osservatore Sedi anatomiche
Polmonari, H&N e Linfomi
Scarsa informazione anatomica
FUSIONE TC – PET
Informazioni Morfologiche Informazioni Funzionali
FUSIONE TC – PET Procedura : 1. Le immagini giungono in RT tramite : • CD fornito dal Paziente • Attraverso il nodo di collegamento diretto tra il PACS RT e l’HIS ospedale
(Gateway) che consente il passaggio dalla MN alla RT
2. La posizione del Paziente è spesso molto diversa
3. E’ necessario utilizzare software di fusione che consentano fusioni rigide e deformabili (Velocity)
4. Il Dosimetrista effettua una prima fase di export delle immagini verso Velocity :
• Dalla consolle TC dedicata Dell’esame TC • Dal Gateway Dell’esame TC – PET
FUSIONE TC – PET Procedura di Velocity
5. Il Dosimetrista effettua : • L’import delle immagini TC e TC – PET
• Seleziona come Primary Set image l’esame TC – SIM
• Seleziona come Secondary Set image l’esame TC – PET
• Attiva il Navigatore
• Esegue prima una fusione rigida
• Definisce sulla TC e sulla PET le Clip Box
• Stabilisce i limiti anatomici delle regioni da correlare
• Esegue una fusione elastica/deformabile
• Allinea manualmente i due esami attraverso reperi ossei
FUSIONE TC – PET
FUSIONE TC – PET
Valutazione :
Viene effettuata dal Medico e dal Dosimetrista attraverso varie tipologie di visualizzazione
FUSIONE CT – PET
FUSIONE TC – PET
Disegno :
Quando i set di immagini sono registrati il Medico Radioterapista provvede al disegno del Target
FLUSSO INTERNO
CONTOURING + FUSIONE DI IMMAGINI
FASE DI IMPORT
FUSIONE TC - TC TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA A 4 DIMENSIONI
4D - CT
E’ una metodica innovativa utilizzata per ricostruire le posizioni assunte dal GTV nelle varie fasi
del ciclo respiratorio del Paziente attraverso
Un software dedicato + Fascetta addominale piezoelettrica
VENGONO ACQUISITE CONTEMPORANEAMENTE INFORMAZIONI DI NATURA SPAZIALE E TEMPORALE
SULLA POSIZIONE DELLA LESIONE NEOPLASTICA
VALUTAZIONE FREQUENZA RESPIRATORIA
La fascia registra il respiro del paziente e ricostruisce il suo ciclo respiratorio
In base alla frequenza respiratoria si seleziona la velocità di rotazione ed il pitch
La frequenza respiratoria deve essere compresa tra i 10 e i 20 respiri al minuto
Vengono esclusi dalla 4D - CT I pazienti con frequenza respiratoria
< 10 atti/m o > di 20 atti/m I pazienti con respiro irregolare
VALUTAZIONE AMPIEZZA RESPIRATORIA
E’ necessario valutare la variabilità dell’ampiezza del respiro (SD ampiezza) che deve avere valori non superiori al 20% (0.2)
DEVIAZIONE STANDARD DEI VALORI DI AMPIEZZA
COSTANZA DELLE DIMENSIONI DEL RESPIRO
Le immagini vengono successivamente esportate al software di fusione Velocity per il matching delle 10 serie + serie average ricostruita
La fascia registra il respiro del Paziente e ricostruisce il suo ciclo respiratorio
LA 4D - CT VIENE RICOSTRUITA IN 10 FASI ( 0% - 10% - ….90% )
SI OTTENGONO 10 SERIE DI IMMAGINI CHE RAPPRESENTANO L’ ANATOMIA E LA POSIZIONE DEL TUMORE IN UNO SPECIFICO MOMENTO DEL CICLO RESPIRATORIO
RICOSTRUZIONE ESAME 4D - CT
Le immagini acquisite vengono scorporate e successivamente il computer attraverso uno specifico algoritmo ne ricrea la successione associando ogni singola immagine acquisita ad una specifica fase del ciclo respiratorio “Phase Binning” (tipicamente sono 1000-1300 immagini)
FUSIONI DI IMMAGINI 10 SERIE TC
Il Tecnico Dosimetrista importa le 10 serie TC in Velocity e crea un ulteriore serie «AVERAGE» corrispondente alla ricostruzione della mediana delle 10 fasi
4D – CT CONTOURING
Il Medico Radioterapista contorna GTV / CTV in ognuna delle 10 serie CT
Vengono quindi definiti 10 GTV / CTV totali
4D – CT CONTOURING
I volumi GTV / CTV di ogni serie corrispondenti ad una fase diversa del ciclo respiratorio vengono sovrapposti
L’ unione dei 10 GTV darà origine ad un ITV
l’ITV viene riportato sulla serie mediana AVERAGE
Il PTV è definito dall’espansione isotropica di 3 mm dell’ ITV
Terminata la fase di contouring del Medico Radioterapista
il Tecnico Dosimetrista esporta ITV – PTV verso il TPS
FLUSSO INTERNO
CONTOURING + FUSIONE DI IMMAGINI
FASE DI IMPORT
FUSIONE TC RT – TC MDC
Nei trattamenti stereotassici delle lesioni epatiche sono molto utili le informazioni ottenute dalla fusione tra
TC di planning e TC con MDC
Migliore definizione del Target e degli OAR
FUSIONE TC RT – TC MDC
La TC con MDC viene importata su Velocity per essere fusa con la
serie Average
La fusione Deformabile consente di ottenere
maggiori informazioni utili al contornamento
del target
FLUSSO INTERNO
PLANNING /REPLANNING + FUSIONE DI IMMAGINI
FASE DI IMPORT
FUSIONE IMMAGINI TC : SOMMA DOSI SU PDC DIVERSI
Il Tecnico Dosimetrista sul software Velocity : Associa ad ogni TC la
corrispondente RD
Effettua la registrazione tra le due TC planning
Somma le RD di entrambe le TC
PLANNING /REPLANNING + FUSIONE DI IMMAGINI
SOMMA DOSI SU PDC DIVERSI
Consente di valutare i constraints di dose
OAR : Irradiazione
stessa sede anatomica in
tempi e/o posizioni diverse
A
B
A
S
FUSIONE IMMAGINI TC CON SOFTWARE DI CONTOURING AUTOMATICO
Planning Fusione TC planning + Atlante anatomico per un nuovo trattamento Replanning Fusione TC planning + TC replanning dimagrimento del Pz e/o cambiamento morfologico delle dimensioni neoplasia
PLANNING /REPLANNING + FUSIONE DI IMMAGINI
ABAS : Atlas - Based Autosegmentation
E’ un programma di contouring automatico che utilizza atlanti anatomici predefiniti
Mediante l’utilizzo di atlanti l’algoritmo effettua più
deformazioni al fine di ottenere una serie di RS da importare
sulla TC di planning
Export RS verso TPS
Nei LINAC la disposizione delle lamelle del collimatore multilammellare DMLC rispetto al Target e agli OAR consente la conformazione del campo di
irradiazione
I TPS permettono di seguire il corretto posizionamento
delle lamelle attraverso
BEAM’S EYE VIEW DISPLAY [BEV]
DIGITALLY RECONSTRUCTED RADIOGRAPH [DRR]
FLUSSO INTERNO FASE DI EXPORT
PLANNING + FUSIONE DI IMMAGINI
BEAM’S EYE VIEW DISPLAY [BEV]
E’ un’immagine bidimensionale del campo dal punto di vista della sorgente lungo l’asse centrale del fascio
Sono visibili le ROI
Consente di sagomare DMLC alla forma che il target assume nella proiezione
DIGITALLY RECONSTRUCTED RADIOGRAPHY [DRR]
E’ una radiografia digitale calcolata dai dati volumetrici della CT/SIM
Immagine planare del campo dal punto di vista della sorgente lungo l’asse centrale dl fascio
In fase di planning fornisce informazioni aggiuntive per conformare al target un campo
DIGITALLY RECONSTRUCTED RADIOGRAPH [DRR]
E’ un immagine di riferimento per ogni singolo campo
Viene utilizzata per verificare il corretto set-up confrontata con le immagini portali [EPID]
Il Tecnico Dosimetrista esporta: • DRR di tutti i campi al R&V • DRR ortogonali all’IVIEW
FUSIONE TC – US
US durante CT di simulazione
(Resonant Clarity)
Co - registrazione
TC /US
Contouring
Planning
(dosimetrista /
fisico)
Export TC + PDC
verso stazione di
registrazione
Definizione PRV
FLUSSO INTERNO FASE DI EXPORT
PLANNING + FUSIONE DI IMMAGINI
FUSIONE CT – US
PLANNING + FUSIONE DI IMMAGINI
…IN PRINCIPIO ERA IL PACS…
Il PACS (Picture Archiving and Communication System) è un sistema di archiviazione delle immagini utilizzato nelle strutture ospedaliere.
Esiste un PACS dedicato alla Radioterapia in grado di accogliere e gestire tutte le informazioni della cartella di trattamento del paziente.
FLUSSO INTERNO FASE DI EXPORT ARCHIVIAZIONE DATI
Gestione R/V
P
A
C
S
M
O
S
A
I
Q
D
A
T
A
D
I
R
E
C
T
O
R
Immagini
diagnostiche
US
PET
RM
TC
Immagini derivate
dalle tecniche
IGRT
US
CBCT
EPID
Dati propri del
trattamento
RS
RD
DVH
CONDIVISIONE DATI FLUSSO ESTERNO FASE DI EXPORT
CLOUD STORAGE
CONDIVISIONE DATI
PROGRAMMI QA
QA
..dal Manuale di Qualità della TC
Parametri
Valori Misurati
Valori di Riferimento e
Tolleranze
Risultato nei limiti
allineamento laser ± 2 mm
SI NO
spostamento laser mobili ± 2 mm SI NO
Spessore dello strato
strato nominale (mm)
slice > 2 mm: ± 1 mm
slice £ 2 mm: ± 50 %
SI
NO 0.75 1.18
1.5 1.59
3 3.09
6 6.04
Linearità’
acrilico 136.8 140 ± 15
SI
NO
acqua 1.4 0 ± 4
lexan 114.8 116 ± 15
teflon 911 950 ± 50
nylon 111.6 100 ± 15
polietilene -51 -65 ± 15
Valori del numero CT
Head 3.9
Body 100.1
Head 0 HU ± 4
Body 100 ± 1 5
SI
NO
Rumore di immagine
Head 5
Body 12.8
Head 4.5 HU ± 0.5
Body 11.5 ± 1
SI
NO
Uniformità del numero CT
5.7-4.6-3.9-3.9-3.1 Media centro 2.5
4.18
± 2 HU
SI
NO
Risoluzione ad alto contrasto 7 visibili 1.405
visibili
1.42 mm ± 0.10
SI
NO
Risoluzione a basso contrasto
6 visibili visibili
SI
NO
posizionamento del supporto paziente
deviazione della posizione longitudinale =
± 2 mm
SI
NO
TC
