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C.H.U.S. Santiago de Compostela
15/06/2004 – 14/09/2004
Progetto Leonardo:
15/06 – 14/09
Barbara Cannillo
C.H.U.S. Santiago de Compostela
15/06/2004 – 14/09/2004
C.H.U.S. Santiago de Compostela
Complejo Hospitalario Universitario de Santiago de Compostela
C.H.U.S. Santiago de Compostela
Attivita’ svolte
•Caratterizzazione dei fasci per la radiochirurgia e
controlli di qualità.
•Sviluppo di un programma di controlli di qualita’ e
stesura protocollo per il sistema di immagini portali
BeamView, basato sul protocollo americano TG58.
•Stesura del protocollo per misure di verifica di
rendimento e di Energia di fasci di elettroni utilizzando
acqua solida.
•Stesura del protocollo per misure di verifica di
rendimento e di Energia di fasci di fotoni utilizzando
acqua solida.
•Misura di output factor.
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Radiochirurgia
La radiochirurgia stereotassica è una procedura terapeutica
di trattamento con irradiazione in singola frazione,
particolarmente adatta per lesioni intracraniali.
Lo scopo di questa tecnica non invasiva è quello di rilasciare
una dose molto elevata alla lesione, ma molto ben
localizzata, risparmiando il tessuto cerebrale sano
adiacente.
Si utilizza la terapia conformazionale, ma con fasci multipli
stretti, molto collimati.
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Radiochirurgia
Acceleratore Siemens Mevatron 6 MV; micromultileaf BrainLab, casco
stereotassico e treatment planning software-TPS-BrainSCAN
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Radiochirurgia – Micromultileaf m3
52 lamine (26 per banco):
Ogni banco contiene:
•14 lamine centrali di 3mm
•6 lamine di 4.5mm (3 per ogni lato)
•6 lamine di 5.5mm (3 per ogni lato)
Campo min 2.4 x 2.4 mm
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Radiochirurgia – TPS BrainSCAN
“Conformal beam”: fasci statici multipli per trattamento
conformazionale. Ciascun campo di irradiazione e’ ottimizzato
secondo la forma del PTV.
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Radiochirurgia - algoritmo di calcolo
•Pencil beam: i fasci incidenti vengono suddivisi in fascetti elementari e per
ognuno di essi si applica l’algoritmo FFT (Fast Fourier Transformation)
•Monoenergetic Pencil Beam
N° di collisioni a
prof d’
N av ( E ) ⋅ exp(−( µ water ( E ) ⋅ d ′)) ⋅ µ water ( E )
•Differencial Pencil Beam
Pencil Beam
Il calcolo di dose (con Monte Carlo)
fornisce
DPB
r
Q
P
d’
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Radiochirurgia - algoritmo di calcolo
•Pencil Beam Kernel
Conoscendo la fluenza di fotoni a profondità d’ e la dose DPB è possibile
calcolare la dose di un fascio monoenergetico nel punto P
r
r
N av ( E ) ⋅ exp(− µ water ( E ) ⋅ d ' ) ⋅ µ water ( E ) ⋅ DPB(r ( x, y, d ) − r (0,0, d ' )) ⋅ dE ⋅ dd '
La modulazione del fascio è ottenuta con una convoluzione nello spazio dei
momenti
~
P ( p x , p y , d ) = FFT ( p ( x, y, d ))
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Radiochirurgia - algoritmo di calcolo
•Distribuzione di dose ideale (IDD)
È la convoluzione del Kernel Pencil Beam con la fluenza dei fotoni
IDD( x, y, d ) = ∫∫ φ ( x' , y ' , d ) ⋅ p ( x'− x, y '− y, d ) ⋅ dx'⋅dy '
La fluenza dei fotoni all’isocentro nel piano perpendicolare al fascio e a
profondità d è:
φ ( x, y, d ) = φ0 ( x, y ) ⋅ RFS (r , d )
Dove φ 0 ( x , y )
è la matrice di fluenza nel piano dell’isocentro dovuta
al collimatore e che assume valore 1 per campi aperti e 0 per quelli
chiusi.
2
2
RFS(r,d) è il fattore radiale che fornisce la fluenza a distanza r = x + y
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Radiochirurgia - algoritmo di calcolo
•La dose totale per un fascio conformato in un punto nel tessuto diventa:
2
⎛ SID ⎞
Dose( x, y, d ) = MU ⋅ M NLin ⋅ St (cmlc , c jaw ) ⋅ TMRPB (min((cmlc , c jaw ), rrad ) ⋅ ⎜
⎟ ⋅ IDD( x′, y′, rrad )
⎝ SSD + d ⎠
St (cmlc , c jaw ) =
Fattore di scatter totale misurato per tutte le
possibili combinazioni collimatore – m3
IDD( x′, y′, rrad ) = Distribuzione di dose ideale con
M NLin
⎛ SID ⎞
x′ = x ⋅ ⎜
⎟
SSD
d
+
⎝
⎠
= dose assoluta per un campo 10 x 10 (collimatore e m3 ) ad una
profondita’ dcal=10 cm e SSD = 100 cm, per 100 UM
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Radiochirurgia - misure
St (cmlc , c jaw ) =
M NLin
Fattore di scatter totale misurato per tutte le
possibili combinazioni collimatore – m3
= output nominale; è la dose assoluta misurata in un campo
10 x 10, a 10 cm di prof e in condizioni SSD=100 (con e senza
m3).
PDD = rendimento in profondita’; misurato per tutte le dimensioni dei
campi e con camere piatta, Farmer, Dedal (semiflex) e micro.
Fattori radiali = dipendono dalla dose in direzione orizzontale; si misurano
in diagonale per minimizzare effetto bordi e senza il micromultileaf
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Radiochirurgia – CQ
prima dell’intervento
•Verifica rendimento, energia, laser, coincidenza laser-reticolo;
•Con pellicola EDR2: coincidenza campo luce-campo radiazione;
verifica stabilita’ collimatore;
•Con pellicola X-OMATV: allineamento MLC e posizionamento lamine;
isocentro meccanico (test Winston-Luzt)
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Radiochirurgia - CQ
•Con pellicola EDR2: coincidenza campo luce-campo radiazione;
verifica stabilita’ collimatore (“giro collimatori”
0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°); campo 0.4 cm x 10 cm
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Radiochirurgia - CQ
•Con pellicola X-OMATV: allineamento MLC e posizionamento
lamine; isocentro meccanico (test Winston-Luzt)
Winston Lutz: necessario per
verificare corretto set up
paziente. Il trattamento puo’
essere condotto solo se il test
indica un errore dell’isocentro
inferiore a 1 mm
Test
Winston Lutz
Diverse
combinazioni di
posizioni lettinogantry
Allineamento
MLC
Posizione
lamine
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BeamView
•Sistema EPID per immagini portali Siemens
•Utilizzato per la verifica dei trattamenti radioterapici
•Plate di metallo
•Shermo ai fosfori
•Telecamera con
specchio a 45°
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BeamView – i controlli
•Artefatti
•Contrasto e risoluzione
spaziale
•Uniformità
•Centratura
•Accuratezza geometrica e
distorsoni
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BeamView
Uniformità
Contrasto
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CALIDAD DE IM AGEN
B V201: ARTEF ACTOS
La presencia de artefactos distinguidos de los que son típicos de la inclinación de l’espejo pueden
representar estropeamiento del cable o de la lente.
Resultados:
si (artefactos)
no
B V202: CONTRASTE Y RESOLUCIÓN
Equipo de medida: Objeto de test Las Vegas.
Campo: 11 cm x 11 cm; 8 UM; superficie de mesa a 100 cm, E = 6 M V; 15 M V
B V: seleccionar Mode :Single; Anatomy: Head/neck/breast; Field: medium. Aplicar “CLAHE Medium”.
Salvar la imagen como “Las Vegas” en “Controles QA”
Tolerancias: Huecos B (3’2 mm profundidad y 1 mm diámetro) y H (2 mm profundidad y 2 mm
diámetro) visibles.
M arcar en el diagrama los huecos visibles.
6 MV
Díametro
Prof
(mm)
1 2
4
7
10
15 MV
15
mm
4.8
R1
R1
3.2
R2
R2
2
R3
R3
1
R4
R4
0.5
R5
R5
Resultados 6 MV:
Resultados 15 MV:
Referencia 6 M V
Referencia 15 M V
R1 =
R2 =
R3 =
R4 =
R5 =
R1 = 3
R2 = 4
R3 = 4
R 4 =4
R 5 =3
4
5
5
5
4
huecos
huecos
huecos
huecos
huecos
si
si
no
no
huecos
huecos
huecos
huecos
huecos
B V203: UNIFORMIDAD
C.H.U.S. Santiago de Compostela
Equipo de medida: medir con mesa
Campo: 40 cm x 40 cm; 8 UM; E = 6 MV; 15 MV
B V: seleccionar Mode :Single; Anatomy: Head/neck/breast; Field: Large.
Salvar las imágenes como “Abierto con mesa” en “Controles QA”.
Análisis:
En el monitor Beamview: dibujar una ROI utilizando el menú Edit ,Definir ROI, opción Polígono y crear seis
regiones de interés:
una para toda la imagen; las otras como da figura
V1
V2
V5
V3
V4
hacer clic dentro el contorno y leer la estadística MAX, MIN
M ax
6 MV
15 MV
Min
6 MV
Max-Min
15 MV
6 MV
15 MV
Promedio
6 MV
V
V1
V2
V3
V4
V5
Energía
Max-Min
Promedio
6 MV
76 ± 5
131 ± 5
15 MV
78 ± 5
137± 5
15 MV
Refer
encia:
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Elettroni e acqua solida
•Misura di rendimento (TOP) e verifica dell’energia
utilizzando un fantoccio di materiale plastico – RW3
•Studio ed applicazione del protocollo IAEA TRS 398
•Misura dei fattori correttivi della camera a ionizzazione
•Stesura di un protocollo per i controlli di qualità
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Elettroni e acqua solida
Apparato di misura:
•Lamine di RW3 di
spessori 0.1 – 1 cm e
dimensioni 30 x 30
cm
•Camera piatta a
piani paralleli Roos –
PTW + elettrometro
•Barometro e
termometro
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Elettroni e acqua solida
•TRS 398 IAEA – verifica del rendimento
Dw,Q ( z max ) = M Q N D , w,Q0 K Q ,Q0 h pl = 1cGy / UM
M Q = L( R pl ,max ) ⋅ K pt ⋅ K pol ⋅ K sat
1.
Calcolare Rpl per RW3 partendo dalla profondità
misurata in acqua
R pl = Rw / c pl
c pl =
( Z / A) eff , pl ⋅ ρ pl
( Z / A) eff , w ⋅ ρ w
= 1.0092
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Elettroni e acqua solida
2.
Calcolo di Kpol, Ksat
K pol =
K sat
3.
M+ + M−
2M
⎛ M1 ⎞
⎛ M1 ⎞
⎟⎟ + a2 ⎜⎜
⎟⎟
= a0 + a1 ⎜⎜
⎝ M2 ⎠
⎝ M2 ⎠
2
Misura del fattore hpl
lettura in acqua in z max,w
Mw
h pl =
=
M pl lettura in plastica in z max,pl
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Elettroni e acqua solida
•TRS 398 IAEA – verifica dell’energia
E = 100 ⋅
[ L ( R w , 50 ) ⋅ K tp ⋅ S w , air ( R w , 50 )]
[ L ( R w , max ) ⋅ K tp ⋅ S w , air ( R w , max )]
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Elettroni e acqua solida
PRIM US #___
TASA Y ENERGÍA e- (RW3)
RT211: ENERGÍA: DESVIACIÓN MÁXIMA
Equipo de medida: Aplicador 15x15, RW3, UNIDOS 1008, cámara Roos 439, barómetro, termómetro.
Tolerancias
: ± 1,0 mm para la energía, ± 1,0 % para la tasa.
Resultados
:
RW3:
Agua:
Roos 439:
Las profundidades
ρ = 1’045 g/cm 3
(Z/A)eff = 0’536
ρ = 1’000 g/cm 3
(Z/A)eff = 0’555
K pol = 1’0009
K sat = 1’0127
h pl = 1’0194
N D,w,qo = 8’326 cGy/nC
equivalentes R pl en RW3 se obtienen a partir de las del agua R w mediante el factor c pl:
cpl = R w / R pl = [ (Z/A) eff,pl * ρ pl ] / [ (Z/A) eff,w * ρ w ] = 1’0092
La energía se obtiene como el cociente de las lecturas L en nC por Kpt y S w,air(R w ) para las profundidades R w
del máximo R w,max y R w,50 y su valor debe ser E = 50 % (± 1,0 mm):
E = 100 x [ L(R w,50 ) x K pt x S w,air(R w,50) ] / [ L(R w,max) x K pt x S w,air(R w,max) ] %
La tasa se calcula mediante en el máximo mediante la expresión, y su valor debe ser Tasa = 1 cGy/UM:
Tasa = L(R w,max) x K qqo x K sat x K pol x N D,w,qo x h pl x K pt / UM
Notas:
-
cGy/UM
6 M eV
9 M eV
12 M eV
15 M eV
R pl,max [cm]
1’3
2
2’6
2’8
R pl,50 [cm]
2’3
3’5
4’7
5’9
S w,air(R w,max)
1’074
1’058
1’044
1’024
S w,air(R w,50)
1’113
1’105
1’099
1’094
K qqo, max
0’940
0’925
0’911
0’894
Tener en cuenta que el pto de ref. de la cámara está 1 mm debajo de su superficie, por lo que R pl,max =
1’3 cm significa que sobre el alojamiento se colocan 1’2 cm de RW3.
Después de cada medida se deben descargar las láminas de RW3 tocándo una a una con un
desatornillador.
La tolerancia es de 1 mm. Para comprobarlo se añade y se quita 1 mm de RW3 respecto a la
profundidad del R pl,50 y se comprueba que se pasa el valor del 50 %.
6 M eV
9 M eV
12 M eV
15 M eV
L(R w,50 ) [nC]
L(R w,max) [nC]
K pt
E [%]
Tasa [cGy/UM ]
Serv icio de Radiofísica y Protección Radiológica
C t H
it l i U i
it i d S ti
(SE RG AS)
Pá i
1d 1
Protocollo per i
controlli di rendimento
ed energia
C.H.U.S. Santiago de Compostela
Elettroni e acqua solida
K pol
R 50
Z max
Me
di d
as
Energía
Promedio
6
6
15
9
12
1.0024
1.0003
1.0008
1.0013
1.0015
1.0002
0.9999
1.001
1.0009
1
1.0009
1.0015
1.0066
1.0048
1.0044
1.0027
1.032
1.0038
1.0052
1.0083
1.0056
1.0038
1.0001
1.0009
1.0022
1.003
0.9996
1.0012
1.0005
1.001
1.0008
1.0046
1.0137
1.0083
1.0032
1.0016
1.0013
1.0009
alores final
as
15
9
Promedio
as
15
12
6
15
9
12
1.0014
K sat
R 50
Z ref
9
12
6
15
9
12
1.0122
1.0178
1.0016
1.0107
1.0126
0.9997
1.0003
1.0135
1.0127
1.0112
1.012
0.9949
1.0311
1.006
1.0153
1.0121
1.0127
1.0116
1.0162
1.0122
1.0107
1.0045
1.0120
0.9949
1.0186
1.0137
1.0127
1.0127
1.0075
ENERGIA
Me
di d
6
1.0182
1.0151
1.0152
alores final
Energía
12
1.0105
1.0118
1.0124
Me
di d
6
9
1.0074
Z max
Energía
15
Z ref
6
0.443
0.443
0.446
0.445
15
0.498
0.5
0.499
0.503
9
0.474
0.47
12
0.462
0.467
0.459
1.0132
C.H.U.S. Santiago de Compostela
Fotoni e acqua solida
•Misura di rendimento (TOP) e verifica della qualità del
fascio utilizzando un fantoccio di materiale plastico –
RW3
•Studio ed applicazione del protocollo IAEA TRS 398
•Misura dei fattori correttivi della camera a ionizzazione
per i fotoni
•Stesura di un protocollo per i controlli di qualità
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C.H.U.S. Santiago de Compostela
Fotoni
Fotonieeacqua
acquasolida
solida
Strumentazione:
•Lastre di RW3 di
spessori 0.1 – 1 cm e
dimensioni 30 x 30
cm
•Camera cilindrica
Farmer – PTW +
elettrometro
Misurato:
•In dmax, d100, d200
•Kpol, Ksat, hpl
•PDD20,10
TPR20,10=1.2661PDD-0.0595
•Barometro e
termometro
Le misure sono state fatte
per tutti e 3 gli acceleratori
C.H.U.S. Santiago de Compostela
Misura di output factor
Calcolo di Sp, fattore di scatter del fantoccio, da inserire nel TPS Xio
•Sp non può essere misurato direttamente ma è ricavato da misure di
scatter del collimatore e di scatter totale Scp
Sp =
S cp
Sc
SCp si misura in acqua per diverse
dimensioni del fascio; si ottiene
come valore del dose rate in
funzione della dimensione del
campo, normalizzato alla
dimensione del campo di
riferimento (10 x 10 cm2)
C.H.U.S. Santiago de Compostela
Misura di output factor
•Sc si misura utilizzando un
mini-phantom e una camera
cilindrica Farmer, posizionata
all’isocentro e in condizioni SSD
= 100 cm
•Per campi piccoli è preferibile
l’utilizzo di una microcamera.
C.H.U.S. Santiago de Compostela
Misura di output factor
Primus 1
Sc
SSD = 100
6 MV
4x4
5x5
6x6
8x8
10 x 10
12 x 12
15 x 15
20 x 20
25 x 25
30 x 30
35 x 35
40 x 40
########
15 M V
Dosis
Sc
Sc ref
30.13
0.948
0.952
30.53
0.961
30.87
0.972
0.974
31.37
0.987
0.990
31.77
1.000
1.000
32.06
1.009
1.010
32.36
1.019
1.020
32.63
1.027
1.030
32.81
1.033
1.037
32.92
1.036
1.041
32.96
1.037
32.96
1.037
4x4
5x5
6x6
8x8
10 x 10
12 x 12
15 x 15
20 x 20
25 x 25
30 x 30
35 x 35
40 x 40
Dosis
Sc
Sc ref
36.91
0.945
0.943
37.44
0.958
37.84
0.969
0.968
38.52
0.986
0.986
39.07
1.000
1.000
39.47
1.010
1.009
39.82
1.019
1.019
40.19
1.029
1.028
40.38
1.034
1.033
40.48
1.036
1.036
40.51
1.037
40.44
1.035
C.H.U.S. Santiago de Compostela