Simulação e Planejamento na Radioterapia com...

Simulação e Planejamento na Radioterapia com Tecnologia

André Vieira – Físico

Hospital Israelita Albert Einstein

IGRT-IMRT • Image Guided Radiation Therapy

• Intensity Modulated Radiation Therapy

Técnicas de Administração

SIEMENS

TOMOTHERAPY ACCURAY VARIAN

SIEMENS VARIAN CALIPSO ELEKTA

BrainLab

Cortesia Cruz, JC

Técnicas Complexas de Radioterapia

• As etapas do Processo:

- Imobilização

- Pré-simulação

- Aquisição de imagens

- Contornos

- Margens e Restrição de doses

- Planejamento e Estratégias de Otimização

- Avaliação de planos

- Testes de QA

- Posicionamento e Localização (imagem)

- Tratamento

Definição dos

volumes 3D

Processo de IMRT & RAPID ARC

Simulação/

Aquisição de imagens

Definição das

Restrições

e dose

Otimização e Cálculo de

Dose

Avaliação Sistema

gerenciamento

Tratamento QA Localização

OBI

IGRT

• Escolha do sistema de imobilização;

• Posicionamento;

• Técnica de Tratamento.

Imobilizadores

Imobilizadores - Crânio

Máscaras e apoios simples Máscaras reforçada e

apoios “transparente”

Imobilizadores - Cabeça e Pescoço

Máscara e apoio simples Máscara reforçada e

apoio “transparente”

Imobilizadores – Mama

VAC - FIX

Imobilizadores – Pelve

Imobilizadores – Apoio de Pernas

Simulação

Se define o melhor

posicionamento para o

paciente, o isocentro

de tratamento e se

verificam os campos

da área a ser tratada

Varian Ximatron

HIAE 2005

Simulação

1. Convencional 2D: O médico identifica as áreas a serem tratadas e

define o posicionamento e acessórios. São definidos os campos de

radiação e feitas as radiografias de referência. Com os dados do

simulador se realiza o planejamento e cálculo do tratamento.

2. 3D: Pré-simulação. Se definem o posicionamento e acessórios que

simulam as condições de tratamento. São feitas as radiografias de

referência. O paciente deve realizar a tomografia computadorizada

para o planejamento.

CT Simulador

• Abertura do Gantry 70 cm;

• Mesa adaptada;

• Sistema de lasers integrado;

• Aquisição de imagens em 2D,

3D e 4D.

• Cálculos mais exatos exigem

representação 3D do paciente

• Método preferido é baseado

em voxel (CT)

Simulação Virtual

Tomografia-4D

Câmara infra-

vermelho

Caixa

reflexiva

Sinal do

RPM

system

4.12 seg de ciclo respiratório

2.5 mm - cortes

48 cm – cobertura S-I

120kV, 155 mAS

0.4 seg intervalo de reconst.

2.112 Imagens

302 seg – tempo do exame

10 Fases

192 imagens/fase

GE LightSpeed RT

Tomografia-4D

Movimento do tumor é complexo

Permite conhecer o tipo e grau de

movimentação dos órgãos para

Radioterapia

Estruturas Internas se movem até

3cm em cada eixo

O volume de tratamento cresce

exponenialmente com o movimento

Estratégias de tratamento:

- com gating

- sem gating

Tomografia-4D

GE LightSpeed RT

Outras Modalidades de Imagens

Fusão MRI + CT Fusão PET + CT

DELINEAMENTO DAS ESTRUTURAS

CUIDADOS NO DELINEAMENTO DAS ESTRUTURAS

Em IMRT o que não está desenhado não é

considerado na otimização

Observar:

• Falhas na interpolação

• Estruturas incompletas

• Pontos fora do órgão/PTV

• Cavidades dentro do Contorno Externo

• Artefatos assignar HU correta

ICRU 83

Prescribing, Recording,

and Reporting Photon-

Beam Intensity-Modulated

Radiation Therapy (IMRT)

–2010

ICRU 50

Prescribing, Recording and

Reporting Photon Beam

Therapy – 1993

ICRU 62

Suplemento do ICRU 50 - 1999

DEFINIÇÃO DOS VOLUMES

PTV – Planning Target Volume

Grégoire et al. (2003).

Variação do CTV

- Em tamanho

Processo

Fisiológico

(circulação,

respiração)

Processo

fisiológico

(circulação)

Processo

fisiológico

(bexiga, gases)

Redução ou

aumento do tumor

- Em relação a

um ponto fixo do

paciente

Processo

Fisiológico

(circulação,

respiração)

Alteração na

posição de

tratamento

Processo

fisiológico

(grau de

enchimento das

cavidades)

Perda de peso

Variações na

posição do

paciente relativo

aos campos de

tratamento

Movimentos do

paciente

Posicionamento

diario

Erros técnicos

Categoria Aleatórias Sistemáticas Aleatórias Sistemáticas

Variações intra frações Variações entre frações


PTV – Fatores


OAR – Organ at Risk -Estrutura crítica normal cuja sensibilidade a radiação pode influenciar significativamente o planejamento e/ou a dose prescrita.

PRV – Planning Organ at Risk Volume - Considera no OAR as mesmas incertezas no setup e tratamento do paciente, bem como movimentação do órgão.

(a)

(b)

(c)

(d)


FSU – Functional Sub Unit Concept

(a)Seria: medula, nervo, trato gastorintestinal

(b)Paralelo: pulmão, parótidas

(c)Serial-paralela: coração

(d)Combinação: rins

Withers et al. (1988)

ICRU 62


Ferramentas do sistema

- Manualmente

- Margem para expansão, contração anisotrópica

- Interpolação

- Operadores Booleanos

- Extração de parede

- Crop structure

- segmentação automática

- Pós-processamento


VISUALIZAÇÃO 3D


ICRU 83

Volumes

- Interseção (PTV/OAR)

- Interseção de PTVs (Overlaps)

- PTVotim (margem para pele, etc)

- Acessórios ( Corpo – PTV)

- Normal tissue

Seleção de Parâmetros dos Campos

• Mesmo princípio da Conformada

• > Número de Campos Melhor

• Evitar Campos Paralelo-Opostos

• ECLIPSE: Define automaticamente o tamanho de campo de

acordo com as fluências dos campos

PLANEJAMENTO DE IMRT

CPO ENERGIA GANTRY MESA

1 15X 0° 180°

2 15X 285° 180°

3 15X 225° 180°

4 15X 135° 180°

5 15X 75° 180°

Próstata

4

5

3

2

1

Entrada dos campos

Planejamento de IMRT/RapidArc

Cabeça e Pescoço

2 arcos de 3600.


Entrada dos campos

Casos Especiais – Modificações • Re-irradiações: campos não co-planares • Evitar entradas:

• por próteses • pelos olhos – Crânio • pela boca - H&N

RESTRIÇÕES

- Planejamento Inverso

- Colocação das prioridades e restrições

- Otimização

FUNÇÃO OBJETIVA

Algoritmos de Cálculo de Dose

Heterogeneidade

Avaliação com e sem correção


- PBC

- AAA

Algoritmos de correção


1. Lei de Potência de Batho Generalizada

01 /)(

1

),(

mmAdTKF m

N

mN

Ne

en

NenNK

0)/(

)/(

N = camadas de homogeneidade (1 cm)

m = fronteiras de heterogeneidade;

T = TAR (ou TMR);

dm = distância entre o ponto de cálculo e

a fronteira m;

A = tamanho de campo;

= coeficiente de atenuação linear;

E = densidade eletrônica

2. Lei de Potência de Batho Modificada

1)()(

max1

),(

memeAddTKCF m

N

mN

dmax = distância de máximo da curva de

TAR;

Elimina influência da região de build up

3. Método do TAR Equivalente (EqTAR)

w

w

rdTAR

rdTARCF

),(

`)`,(

d = profundidade de cálculo;

r = raio do feixe;

d’ e r’ = valores escalonados pela densidade

eletrônica média dos elementos atravessados.

Alvos na superfície

Dose Prescrita:

• D95%?

• O Planejamento Inverso tenta

compensar as doses baixas

aumentando a intensidade de

alguns beamlets.

• Pode causar reação de pele

excessiva e comprometer a

qualidade do plano

Ezzell – 2003 AAPM SS


Ezzell – 2003 AAPM SS


Alvos na superfície

AVALIAÇÃO - QUALITATIVA

- Corte a corte

- Color wash

- Dose em 3D

• Relação das doses com estruturas (PTV, OARs)

• Pontos quentes: Volume e localização

• Não deve estar perto de estruturas críticas, em

especial órgãos seriais

• Máximo global deve estar dentro do PTV

• Pontos frios: Volume e localização

• Não deve estar dentro do PTV

• Margens e gradiente de dose: realidade em relação a

reprodutibilidade do posicionamento

• Distribuição tridimensional

• Dose na região de build-ip


• Entender o balanço entre uniformidade e conformacionalidade

• Uniformidade cai com:

- aumento de concavidade

- aumento de gradiente de dose

- diminuição do número de campos

ICRU 83

Conf.

homog.


Dose = 82.0 Gy


Restrições adequadas Restrições altas em OAR e PTV

1 CBCT semanal

Variação entre frações


DVH – Histograma de Dose-Volume Como é calculado?

Qual a influência da resolução?

Informação posicional se perde.

- ponto quente pode estar próximo a um OAR

- ponto frio pode estar dentro do PTV

AVALIAÇÃO - QUANTITATIVA

UNIFORMIDADE PTV

PTV D2/D98 < 1.15

78/72 = 1.09

78/66 = 1.19

ICRU83

HI= (D2-D98)/D50

Outros Índices para avaliação

EUD – Equivalent Uniform Dose

CI: Índice de Conformidade


CI = 1 + V tratado (tec. normal)

V PTV


Comparação 2 planos

PTV CFD

CFE RETO

BEX

BOOST CONCOMITANTE


VOLUMES ADJACENTES E CONCOMITANTES


Nasofaringe: 2.12 Gy

Drenagens: 1.80 Gy

Fossa: 1.64 Gy

Parótidas

Tronco

Medula

Hipófise

Quiasma

PTV

212cGy dia

PTV 180cGy dia

PTV 168cGy

Avaliação do planejamento

Tratamento

VARIAN

• As etapas do Processo:

- Imobilização

- Pré-simulação

- Aquisição de imagens

- Contornos

- Margens e Restrição de doses

- Planejamento e Estratégias de Otimização

- Avaliação de planos

- Testes de QA

- Posicionamento e Localização (imagem)

- Tratamento

• Diversos Equipamentos e Técnicas de Radioterapia

• Etapas do Processo desde Imobilização ao Tratamento

• Importância dos Imobilizadores

• Simulação Convencional 2D x 3D com CT-Sim

- Simulação Virtual, Tomografia 4D, Gating.

• Uso de outras modalidades de imagem: MRI, PET, etc

• Importância na definição de estruturas: GTV, CTV, ITV,

PTV, OAR

RESUMO

• Planejamento

- Seleção de Parâmetros de Tratamento

- Utilização de Templates

- Conhecer capacidades e limitações do TPS

- Seleção dos algoritmos e correções

• Avaliação do plano de tratamento: - Participação do médico, dosimetrista e físico;

- Visão global e não localizada;

- Análise Qualitativa

- Análise Quantitativa

RESUMO

OBRIGADO

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