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Maria Daniela Falco
Radioterapia 4-D: “evidence” e metodologie
applicative
Università degli Studi “G. D’Annunzio”
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Radioterapia 4DEsplicita inclusione dei cambiamenti
temporali dovuti ai movimenti respiratoridurante l’imaging, il planning e delivery
Il movimento è principalmente correlato allo spostamento del diaframma
Movimento dovuto al respiro
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Direzione di maggior spostamento CRANIO-CAUDALE (95% dei tumori < 1.34 cm)
Distribuzione anisotropa dei movimenti
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Strategie: quali?ØNON CONSIDERARLO?
ØCONTENERLO : BREATH HOLD, BODY FIX, COMPRESSORE
ØTRACCIARLO : CYBERKNIFE, EXACTRACK4DCT - GATING
2006
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46 cancer patients
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Metodi motion-encompassing
vSlow CT scanning: acquisizione TClenta
-Vantaggi: media delle fasi respiratorie-Svantaggi: perdita di risoluzione dovuta a “motion-blurring”
vInalation-exhalation breath-hold CT:acquisizione delle fasi respiratorie diinalazione ed espirazione
-Vantaggi: riduzione dell’effetto blurring legato al respiro libero-Svantaggi: aumento considerevole del tempo di acquisizione
TC, dipende dalla capacità del paziente di mantenereil respiro,volumi del target molto grandi
vFour-Dimensional CT/CT respiro-correlata
Aumento dei margini di
contornazione
+ dose OAR- dose target
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Imaging/Target definition: 4D-CT
si ottengono 10 serie di immagini cherappresentano l’anatomia e la posizionedel tumore in uno specifico momentodel ciclo respiratorio
Le immagini vengono successivamente esportate al software di fusione per il matching delle 10 serie + serie average ricostruita
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Delineazione del target
IMAGING MULTIMODALE
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4D-CT Mezzo di contrasto
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Imaging/Target definition: 4D-CBCT
Accuratezza??
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Sistemi di immobilizzazione
Richiede sistemi hardware e software complessi
La fascia registra il respiro del paziente e ricostruisce il suo ciclo respiratorio
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GTV = estensione macroscopica del tumore (GTV-P eGTV-N)CTV = GTV + circostanti infiltrazioni tumoralimicroscopiche (CTV-P e CTV-N)ITV = CTV + IM ( introdotto da ICRU report 62)IM (Internal Margin): definito in base a punti diriferimento interni (reperi ossei), considera i possibilimovimenti fisiologici di tumori / tessuti sani causati darespirazione, pulsazioni, cambiamenti di forma edimensioni dei tumori, attività viscerali, …PTV = CTV + IM + SM (in Radioterapia, i campi o archiradianti sono conformati al PTV, il quale incorpora nelmodo qui descritto le tipiche incertezze geometrichedella Radioterapia)
Definizioni: Volumi di trattamento
ICRU 50, 1993 e ICRU 62, 1999
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4 D
Breath Hold
Gating
Tracking
Riduzione sul PTV Dose Escalation Minor tossicità
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Metodo BREATH-HOLDØDeep-inspiration breath hold
-respiro trattenuto 10-20 s attraverso un tubo flessibile connesso aduno spirometro sia in fase di simulazione che di erogazione deltrattamento radiante-profilo spirometrico del ciclo respiratorio in funzione del tempo
registrato da un computer-circa il 60% dei soggetti affetti da neoplasia polmonare non è suscettibiledi questa metodica
ØSelf-healed breath hold with respiratory monitoring- tecnica che sfrutta un device (RPM System) per monitorare ilrespiro del paziente e controllare la delivery della dose
- irradiazione continua nella fase di breath-hold sotto costantemonitoraggio
ØActive-breathing control (ABC)
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Active-breathing control (ABC)
ØPaziente istruito a respirare attraverso uno spirometrodigitale connesso ad una ballon-valve adatto aregistrare la traccia respiratoria
ØLa respirazione può essere sospesa a qualunquepredeterminata posizione preferibile fase dimoderata o profonda inspirazione
Ø L’operatore sceglierà il volume polmonare e lo stadiodel ciclo respiratorio al quale “attivare il sistema” chechiude il balloon-valve
Non particolarmente confortevole per il pazienteAllunga il tempo di trattamento
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E’ sufficiente il breath hold?
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Gating e TrackingTecnica di trattamento in cui il paziente respira liberamentee l’irradiazione avviene solo in corrispondenza di una fasedel cilco respiratorio
Gating: il fascio è on o off a seconda della posizione in realtime del target
Tracking: il fascio di radiazione è sempre on e segue il movimento del target
Segnale esternoInternal fiducial marker invasivo
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Esperienza di CHIETI
CT +TPS XVI-SYMMETRY
XVI-SYMMETRY CT+TPS
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Casistica1 pz lesione epatica
2 pz con linfonodo mediastinico
4 pz SBRT su nodulo polmonare
TPS= Oncentra MasterPlan
Tecnica=VMAT (6 MV)
Acceleratore lineare = Elekta Synergy Agility
7 pazienti
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Sistema di immobilizzazione
Compressione addominaleMaschera termoplasticaPoggiatestaPoggiagambe
Lettino fibra di carbonio
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Imaging/target Definition
1.CT: Slice thickness = 3 mmFOV= tutti gli organi a rischio
2.TPS RayStation: contornazione GTV e outlinee posizionamento iso provvisorio
3.Esportazione su MOSAIQ dell’iso, GTV e unfascio
4.XVI: acquisizione 4D-CBCT con Symmetry(“traccia respiratoria” ottenuta utilizzando laposizione del diaframma come “internalmarker”)
CT con respiro libero
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5. Esportazione dei singoli pacchetti (Mini-Volume View) corrispondenti alle varie fasirespiratorie (10) a WS di contornazione (TPSraystation)
6.Registrazione di 4D-CBCT corrispondente adogni fase respiratoria con la CT di centraggio
7. Contornazione di 10 GTVs9. Volume di unione dei 10 GTV ITV10.Esportazione piano a MOSAIQ, approvazione
dei fasci e creazione della 4D-CBCTMargini da ITV a PTV 5 mm …..
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10 FASI= 10 GTVs
GTV0……GTV10 da 4D-CBCT
GTV da CT centraggio
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GTV
ITV
Variazione volumea GTV a ITV
18% - 63%
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Commissioning Symmetry: CIRS Sfera target 3 cm
Movimento: ± 5 mm in direzione antero-posteriore; ± 5 mm in direzione latero-laterale; ± 10 mm in direzione supero-inferiore
frequenza di cicli respiratori impostata è stata di 1 ciclo/3 secondi
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ØSlice thickness = 3 mmØEsportazione TPS Oncentra MasterplanØContornazione
ØPiano di trattamento VMAT
ØVerifica con Symmetry
•GTV1: “sfera target” più effetto blurring secondario almovimento. Contornazione eseguita mediante utilizzo dellafinestra TC per parenchima polmonare•PTV1: GTV1 + 0.5 cm di espansione isotropica•GTV2 :”sfera target” senza effetto blurring secondario almovimento. Contornazione eseguita mediante utilizzo dellafinestra TC per parenchima polmonare•PTV2 : GTV2 + 0.8 cm di espansione isotropica
Valore assoluto errori (differenza rispetto i movimenti pre-stabiliti in fase di acquisizione delle CTs) ≤ 0.15 cm
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La 4D-CBCT inviata al TPS per la verifica dellaconcordanza tra volumi contornati sulla base dellaTC di centratura e quelli definibili alla CBCT 4D
ITV4D-CBCT e PTV4D-CBCT sovrapponibile a ITV e PTV contornati nella CT iniziale
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Trattamento-XVI Symmetry
SENZA MEZZO DI CONTRASTO NON SI VEDE LESIONE IN CBCT4D
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Trattamento-XVI Symmetry
Clipbox
Metodo di co-registrazione:“GREY VALUE T+R”
Correzione set-up
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Correzione su movimento target
Mask
Metodo di co-registrazione:“GREY VALUE 4D( T)”
All frames
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Spostamenti relativi alla clip box e alla mask
CONVERTTOCORRECT
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Visualizzazione spostamenti
Accept
MediaX MediaY MediaZ DEV.STX DEV.STY DEV.STZMedie -0,20 0,42 0,59 0,13 0,52 0,29
Medie spostamenti
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Dosimetria in Vivo : Pancreas
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Dosimetria in Vivo : polmone
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Conclusioni
ØRadioterapia 4D nuovi scenari
ØDiverse metodologie e pochi dati (gastro-intestinali) per gestire il movimento e integrazione con altre tecniche di imaging
ØTrattamenti simil-chirurgici ma tecnologiaavanzata
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Grazie per l’attenzione