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
DEFINIÇÃO DOS VOLUMES
PTV – Fatores
DEFINIÇÃO DOS VOLUMES
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)
DEFINIÇÃO DOS VOLUMES
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
DEFINIÇÃO DOS VOLUMES
Ferramentas do sistema
- Manualmente
- Margem para expansão, contração anisotrópica
- Interpolação
- Operadores Booleanos
- Extração de parede
- Crop structure
- segmentação automática
- Pós-processamento
CUIDADOS NO DELINEAMENTO DAS ESTRUTURAS
VISUALIZAÇÃO 3D
CUIDADOS NO DELINEAMENTO DAS ESTRUTURAS
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.
PLANEJAMENTO DE IMRT
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
PLANEJAMENTO DE IMRT
- PBC
- AAA
Algoritmos de correção
PLANEJAMENTO DE IMRT
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
PLANEJAMENTO DE IMRT
Ezzell – 2003 AAPM SS
PLANEJAMENTO DE IMRT
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
AVALIAÇÃO - QUALITATIVA
• 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.
AVALIAÇÃO - QUALITATIVA
Dose = 82.0 Gy
AVALIAÇÃO - QUALITATIVA
Restrições adequadas Restrições altas em OAR e PTV
1 CBCT semanal
Variação entre frações
AVALIAÇÃO - QUALITATIVA
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
AVALIAÇÃO - QUANTITATIVA
CI = 1 + V tratado (tec. normal)
V PTV
AVALIAÇÃO - QUANTITATIVA
Comparação 2 planos
PTV CFD
CFE RETO
BEX
AVALIAÇÃO - QUANTITATIVA
BOOST CONCOMITANTE
AVALIAÇÃO - QUANTITATIVA
VOLUMES ADJACENTES E CONCOMITANTES
AVALIAÇÃO - QUANTITATIVA
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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