Nella Radioterapia stereotassica vengono normalmente impartite dosi di radiazioni elevate a volumi bersaglio piccoli risparmiando il più possibile i tessuti sani circostanti

L’accuratezza con cui si riesce a localizzare il volume bersaglio è perciò fondamentale ai fini di un corretto trattamento

Viene impiegato un sistema di immobilizzazione ed un sistema di localizzazione.

Il sistema di localizzazione costituisce il sistema di riferimento. Esso e’ dotato di markers, la cui locazione viene relazionata a quella delle strutture interne del paziente.

LINAC adattato per Stereotassi

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In radioterapia la determinazione della dose nel paziente e’ basata su misure in acqua o in mezzi omogenei acqua-equivalenti. Le misure vengono fatte con una camera a ionizzazione in condizioni tipiche di trattamento, lungo l’asse centrale del fascio a diverse profondita’ e a profondita’ fissta per distanze diverse dall’asse.

Vengono usati modelli per il calcolo della distribuzione di dose basati su grandezze derivate da risultati sperimentali ed i risultati del calcolo vengono confrontati con misure.

Segue la descrizione delle grandezze dosimetriche usate per la elaborazione dei piani di trattamento.

Dosimetria di fasci di fotoniDosimetria di fasci di fotoni

R a d ia tio n B a s ic s

• P h y s ic a l q u a n t ity : D o s e = E n e rg y A b s o rb e d p e r U n it M a s s

• T P R /P D D d e s c r ib e s d o s e a s a fu n c t io n o f d e p th re la t iv e to th e m a x im u m

Depth Dose

0

2 0

4 0

6 0

8 0

10 0

12 0

0 2 4 6 8 10 1 2

Depth ( cm)

Rela

tive D

ose (

%)

Profili di dose

Collimatori per stereotassi: 3 cm 2 cm 1.5 cm

Campo 10x10

Fasi in cui si articola una procedura stereotassica:

• immobilizzazione del paziente al sistema stereotassico (frame di immobilizzazione)

• acquisizione delle immagini con sistema di localizzazione (frame di localizzazione)

• pianificazione del trattamento• determinazione delle coordinate stereotassiche del centro del volume bersaglio

• suo posizionamento all’isocentro dell’acceleratore ed effettuazione della terapia.

Fasi in cui si articola una procedura stereotassica:

• immobilizzazione del paziente al sistema stereotassico (frame di immobilizzazione)

• acquisizione delle immagini con sistema di localizzazione (frame di localizzazione)

• pianificazione del trattamento• determinazione delle coordinate stereotassiche del centro del volume bersaglio

• suo posizionamento all’isocentro dell’acceleratore ed effettuazione della terapia.

Setup and Localization

• Positional accuracy of 1mm required.

• Stereotactic frames usually used for immobilization and localization, they provide– unique and fixed relationship

between the frame and brain

– means to apply this relationship to medical images

– accurate and precise positioning for imaging and treatment

– rigid immobilization

• Frames may be invasive or relocatable.

• Invasive frames used for 1-3 fractions. Imaging and first treatment on same day.

• Uncertainty due to invasive frames on the order of 1mm.

Fasi in cui si articola una procedura stereotassica:

• immobilizzazione del paziente al sistema stereotassico (frame di immobilizzazione)

• acquisizione delle immagini con sistema di localizzazione (frame di localizzazione)

• pianificazione del trattamento• determinazione delle coordinate stereotassiche del centro del volume bersaglio

• suo posizionamento all’isocentro dell’acceleratore ed effettuazione della terapia.

Fasi in cui si articola una procedura stereotassica:

• immobilizzazione del paziente al sistema stereotassico (frame di immobilizzazione)

• acquisizione delle immagini con sistema di localizzazione (frame di localizzazione)

• pianificazione del trattamento• determinazione delle coordinate stereotassiche del centro del volume bersaglio

• suo posizionamento all’isocentro dell’acceleratore ed effettuazione della terapia.

il TPS consente di escludere il frame per il calcolo della distribuzione di dose

Trattamento con isocentro singolo:

consiste in un set di archi, ciascuno definito da angolo iniziale e finale del gantry e da una data angolazione del lettino.

Per un dato arco, il campo di radiazione è definito da un collimatore circolare di un prefissato diametro, attaccato al gantry.

Utilizzando una tecnica ad archi con collimatori circolari …

…la dose risulta concentrata in una sfera di diametro pari a quello del collimatore impiegato

Geometric Superposition

12

3

4

5

6• Dose divided equally among multiple beams (or arcs) in 3D

• Dose to a point is proportional to the number of beams illuminating it (fraction of time)

• Rapid dose fall off.

• Fall off less rapid as beam size increases, leads to limited beam/target size, 3-5 cm diameter for cns targets.

• IMPORTANT that beams all converge on a point = target.

• Most commonly used method.

Trattamento con isocentro singolo:

si ottengono isodosi di froma sferica

Ma non tutte le lesioni intracraniche hanno forma sferica

Irradiando un target di forma non sferica con una tecnica a isocentro singolo una parte di tessuto normale viene compreso nella regione di alta dose.

Un target di forma irregolare può essere coperto con una tecnica ad isocentri multipli

I socenterI socenter-- Based TreatmentsBased Treatments

• All beams converge at the isocenter

• The resulting region of high dose is spherical

Nonspherically shaped tumors are approximated by multiple spheres

– “Hot Spots” where the spheres overlap

– “Cold Spots” where coverage is poor

– Over-irradiation of healthy tissue

Tumore di forma irregolare visto dai differenti angoli di un arco: cambiamento continuo della forma del tumore

Oppure si puo‘ utilizzare un‘altra tecnica...

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Radioterapia Conformazionale

L’obbiettivo della radioterapia conformazionale, che è stata introdotta dalla radioterapia tri-dimensionale, è di realizzare una distribuzione di dose ben modellata alla forma del tumore in tutte le direzioni.

Il fascio non arriva più rettangolare, ma è delimitato con collimatori in modo che possa vedere la forma giusta del target.

Per poter essere più conformi alla geometria e alla forma del tumore in profondità, servono degli ‘ostacoli’ adatti da mettere all’ uscita del fascio per attenuarlo in alcune posizioni. In questo modo la dose viene conformata in 3D.

Dynamic arc beam shaping con Micromultileaf Collimator

Collimatore che modifica in modo continuo la forma del fascio

Rilascio della dose conformato alla forma della lesione

il volume bersaglio può essere definito su un’immagine funzionale (RM) e il contorno viene riportato sulla corrispondente immagine CT, sulla quale verranno effettuati i calcoli dosimetrici.

Le tecniche di coregistrazione permettono il riallineamento dei diversi sistemi di riferimento spaziale mediante la stima dei necessari parametri di trasformazione geometrica:

·un fattore di scala

·una matrice di rotazione

·una matrice di traslazione

Fasi in cui si articola una procedura stereotassica:

• immobilizzazione del paziente al sistema stereotassico (frame di immobilizzazione)

• acquisizione delle immagini con sistema di localizzazione (frame di localizzazione)

• pianificazione del trattamento• determinazione delle coordinate stereotassiche del centro del volume bersaglio

• suo posizionamento all’isocentro dell’acceleratore ed effettuazione della terapia.

Fasi in cui si articola una procedura stereotassica:

• immobilizzazione del paziente al sistema stereotassico (frame di immobilizzazione)

• acquisizione delle immagini con sistema di localizzazione (frame di localizzazione)

• pianificazione del trattamento• determinazione delle coordinate stereotassiche del centro del volume bersaglio

• suo posizionamento all’isocentro dell’acceleratore ed effettuazione della terapia.

Assumendo affidabili le tecniche di imaging, la correttezza dell’intera procedura poggia sulle seguenti ipotesi:

• il paziente ed il sistema d’immobilizzazione sono solidali

• i localizzatori, mediante i quali vengono calcolate le coordinate stereotassiche del centro del volume bersaglio, costituiscono un sistema rigido

• la posizione del sistema d’immobilizzazione sul lettino dell’acceleratore è coerente con il modello utilizzato nel treatment planning

• il centro del bersaglio è posizionato all’isocentro dell’acceleratore