15/06/2004 – 14/09/2004 Progetto Leonardo: 15/06 – 14 ... · •Studio ed applicazione del...

C.H.U.S. Santiago de Compostela15/06/2004 – 14/09/2004

Progetto Leonardo: 15/06 Progetto Leonardo: 15/06 –– 14/0914/09

Barbara CannilloBarbara Cannillo

C.H.U.S. Santiago de Compostela15/06/2004 – 14/09/2004

C.H.U.S. Santiago de Compostela

Complejo Hospitalario Universitario de Santiago de CompostelaComplejo Hospitalario Universitario de Santiago de Compostela


••Caratterizzazione dei fasci per la radiochirurgia e Caratterizzazione dei fasci per la radiochirurgia e controlli di qualità.controlli di qualità.

••SviluppoSviluppo di un di un programma programma di di controlli controlli di di qualita’ qualita’ e e stesura protocollo per il sistema di immagini portali stesura protocollo per il sistema di immagini portali BeamView, basato sul protocollo americano TG58.BeamView, basato sul protocollo americano TG58.

••Stesura del protocollo per misure Stesura del protocollo per misure di di verifica di verifica di rendimento erendimento e di Energia di Energia di di fasci fasci di di elettroni utilizzando elettroni utilizzando acqua solida.acqua solida.

••Stesura del protocollo per misure di verifica di Stesura del protocollo per misure di verifica di rendimento e di Energia di fasci di fotoni utilizzando rendimento e di Energia di fasci di fotoni utilizzando acqua solida.acqua solida.

••Misura Misura di output di output factor.factor.

Attivita’ svolteAttivita’ svolte

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.


RadiochirurgiaRadiochirurgia


Radiochirurgia Radiochirurgia

Acceleratore Siemens Mevatron 6 MV; micromultileaf BrainLab, casco stereotassico e treatment planning software-TPS-BrainSCAN


Radiochirurgia Radiochirurgia –– Micromultileaf Micromultileaf mm33

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


Radiochirurgia Radiochirurgia –– TPS TPS BrainSCANBrainSCAN

“Conformal beam”: fasci statici multipli per trattamento conformazionale. Ciascun campo di irradiazione e’ ottimizzato secondo la forma del PTV.


Radiochirurgia Radiochirurgia -- algoritmo di algoritmo di calcolocalcolo

•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

)()))((exp()( EdEEN waterwaterav µµ ⋅′⋅−⋅

•Differencial Pencil Beam

Il calcolo di dose (con Monte Carlo) fornisce

DPBDPB

N° di collisioni a prof d’

Pencil Beam

P

Q

rd’



•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

'))',0,0(),,(()()')(exp()( dddEdrdyxrDPBEdEEN waterwaterav ⋅⋅−⋅⋅⋅−⋅rrµµ

La modulazione del fascio è ottenuta con una convoluzione nello spazio dei momenti

)),,((),,(~ dyxpFFTdppP yx =



•Distribuzione di dose ideale (IDD)

È la convoluzione del Kernel Pencil Beam con la fluenza dei fotoni

∫∫ ⋅⋅−−⋅= ''),','(),','(),,( dydxdyyxxpdyxdyxIDD φ

La fluenza dei fotoni all’isocentro nel piano perpendicolare al fascio e a profondità d è:

),(),(),,( 0 drRFSyxdyx ⋅= φφ

Dove 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.RFS(r,d) è il fattore radiale che fornisce la fluenza a distanza

),(0 yxφ

22 yxr +=



),,()),(min(()(),,(2

,, radradjawmlcPBjawmlctNLin ryxIDDdSSD

SIDrccTMRccSMMUdyxDose ′′⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⋅⋅⋅⋅=

=)( , jawmlct ccS Fattore di scatter totale misurato per tutte le possibili combinazioni collimatore – m3

=′′ ),,( radryxIDD Distribuzione di dose ideale con ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⋅=′

dSSDSIDxx

•La dose totale per un fascio conformato in un punto nel tessuto diventa:

NLinM = dose assoluta per un campo 10 x 10 (collimatore e m3 ) ad una profondita’ dcal=10 cm e SSD = 100 cm, per 100 UM


Radiochirurgia Radiochirurgia -- misuremisure

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

=)( , jawmlct ccS Fattore di scatter totale misurato per tutte le possibili combinazioni collimatore – m3

NLinM = 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).


Radiochirurgia Radiochirurgia –– CQ CQ prima dell’interventoprima 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)


Radiochirurgia Radiochirurgia -- CQCQ

•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


Radiochirurgia Radiochirurgia -- CQCQ

•Con pellicola X-OMATV: allineamento MLC e posizionamentolamine; 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 lettino-gantry

Allineamento MLC

Posizione lamine


BeamViewBeamView

•Sistema EPID per immagini portali Siemens

•Utilizzato per la verifica dei trattamenti radioterapici

•Plate di metallo

•Shermo ai fosfori

•Telecamera con specchio a 45°


BeamView BeamView –– i controllii controlli

•Artefatti

•Contrasto e risoluzione spaziale

•Uniformità

•Centratura

•Accuratezza geometrica e distorsoni


BeamViewBeamView

Uniformità

Contrasto

C.H.U.S. Santiago de Compostela CALIDAD DE IM AGEN

B V201: ARTEFACTOS 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 MV; 15 MV

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.

Marcar en el diagrama los huecos visibles.

Resultados 6 MV: si no Resultados 15 MV: si no

R1

R2

R5

R3

R4

R1 = 4 huecos R2 = 5 huecos R3 = 5 huecos R4 = 5 huecos R5 = 4 huecos

Referencia 6 M V

R1

R2

R5

R3

R4

1 2 4 7 10 15 mm

4.8 3.2 2 1 0.5

Díametro

Prof (mm)

6 MV 15 MV

R1 = 3 huecos R2 = 4 huecos R3 = 4 huecos R4 =4 huecos R5 =3 huecos

Referencia 15 M V

BV203: UNIFORMIDAD Equipo de medida: medir con mesa

Campo: 40 cm x 40 cm; 8 UM; E = 6 MV; 15 MV

BV: 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

hacer clic dentro el contorno y leer la estadística MAX, MIN

Referencia:

Energía Max-Min Promedio 6 MV 76 ± 5 131 ± 5

15 MV 78 ± 5 137± 5

Max Min Max-Min Promedio

6 MV 15 MV 6 MV 15 MV 6 MV 15 MV 6 MV 15 MV

V

V1

V2

V3

V4

V5

V4

V2

V3

V1

V5



Elettroni Elettroni e e acqua solidaacqua 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



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



•TRS 398 IAEA – verifica del rendimento

UMcGyhKNMzD plQQQwDQQw /1)(00 ,,,max, ==

satpolptplQ KKKRLM ⋅⋅⋅= )( max,

1. Calcolare Rpl per RW3 partendo dalla profondità misurata in acqua

0092.1)/()/(

/

,

, =⋅

⋅=

=

wweff

plpleffpl

plwpl

AZAZ

c

cRR

ρρ



2

2

12

2

110

2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

+= −+

MMa

MMaaK

MMM

K

sat

pol

3. Misura del fattore hpl

plmax,

wmax,

zin plasticain letturazin acquain lettura

==pl

wpl M

Mh

2. Calcolo di Kpol, Ksat



•TRS 398 IAEA – verifica dell’energia

)]()([)]()([

100max,,max,

50,,50,

wairwtpw

wairwtpw

RSKRLRSKRL

E⋅⋅

⋅⋅⋅=



Servicio de Radiofísica y Protección Radiológica C t H it l i U i it i d S ti (SE RGAS) Pá i 1 d 1

PRIMUS #___

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: ρ = 1’045 g/cm3 (Z/A)eff = 0’536 Agua: ρ = 1’000 g/cm3 (Z/A)eff = 0’555 Roos 439: Kpol = 1’0009 Ksat = 1’0127 hpl = 1’0194 ND,w,qo = 8’326 cGy/nC Las profundidades equivalentes Rpl en RW3 se obtienen a partir de las del agua Rw mediante el factor cpl:

cpl = Rw / Rpl = [ (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 Sw,air(Rw) para las profundidades Rw del máximo Rw,max y Rw,50 y su valor debe ser E = 50 % (± 1,0 mm):

E = 100 x [ L(Rw,50) x Kpt x Sw,air(Rw,50) ] / [ L(Rw,max) x Kpt x Sw,air(Rw,max) ] % La tasa se calcula mediante en el máximo mediante la expresión, y su valor debe ser Tasa = 1 cGy/UM:

Tasa = L(Rw,max) x Kqqo x Ksat x Kpol x ND,w,qo x hpl x Kpt / UM cGy/UM

6 M eV 9 M eV 12 M eV 15 M eV

Rpl,max [cm] 1’3 2 2’6 2’8 Rpl,50 [cm] 2’3 3’5 4’7 5’9

Sw,air(Rw,max) 1’074 1’058 1’044 1’024 Sw,air(Rw,50) 1’113 1’105 1’099 1’094

Kqqo, max 0’940 0’925 0’911 0’894 Notas:

- Tener en cuenta que el pto de ref. de la cámara está 1 mm debajo de su superficie, por lo que Rpl,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 Rpl,50 y se comprueba que se pasa el valor del 50 %.

6 M eV 9 M eV 12 M eV 15 M eV

L(Rw,50) [nC] L(Rw,max) [nC]

Kpt E [%]

Tasa [cGy/UM]

Protocollo per i controlli di rendimento ed energia



Energía 6 15 9 12 6 15 9 12 6 15 9 12

K polZ max R 50 Z ref

Med

idas

1.0024 1.0015 1.001 1.0009 1.0066 1.032 1.0083 1.0056 1.0009 1.0031.0003 1.0002 1 1.0048 1.0038 1.0038 1.0022 0.99961.0008 0.9999 1.0009 1.0044 1.0052 1.00011.0013 1.0015 1.0027

Promedio 1.0012 1.0005 1.001 1.0008 1.0046 1.0137 1.0083 1.0032 1.0016 1.0013

alores final

Energía 6 15 9 12 6 15 9 12 6 15 9 12

Med

idas

1.0009 1.0074 1.0014K sat

Z max R 50 Z ref

Med

idas

1.0105 1.0182 1.0122 1.0178 0.9997 1.0127 0.9949 1.0311 1.0153 1.01271.0118 1.0151 1.0016 1.0003 1.0112 1.006 1.01211.0124 1.0152 1.0107 1.0135 1.012

1.0126

Promedio 1.0116 1.0162 1.0122 1.0107 1.0045 1.0120 0.9949 1.0186 1.0137 1.0127

alores final

Energía 6 15 9 12

Med

idas

Med

idas

1.0127 1.0075 1.0132ENERGIA

0.443 0.498 0.474 0.4620.443 0.5 0.47 0.4670.446 0.499 0.4590.445 0.503M

edid

as


FotoniFotoni e e acqua solidaacqua solidaC.H.U.S. Santiago de Compostela

Fotoni eFotoni e acqua solidaacqua 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


FotoniFotoni e e acqua solidaacqua solidaC.H.U.S. Santiago de Compostela

Fotoni eFotoni e acqua solidaacqua solida

Strumentazione:

•Lastre di RW3 di spessori 0.1 – 1 cm e dimensioni 30 x 30 cm

•Camera cilindrica Farmer – PTW + elettrometro

•Barometro e termometro

Misurato:

•In dmax, d100, d200

•Kpol, Ksat, hpl

•PDD20,10

TPR20,10=1.2661PDD-0.0595

Le misure sono state fatte per tutti e 3 gli acceleratori


Misura Misura di di output factoroutput 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 discatter del collimatore e di scatter totale Scp

c

cpp S

SS =

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)



•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.



SSD = 100 ########

Dosis Sc Sc ref Dosis Sc Sc ref4 x 4 30.13 0.948 0.952 4 x 4 36.91 0.945 0.9435 x 5 30.53 0.961 5 x 5 37.44 0.9586 x 6 30.87 0.972 0.974 6 x 6 37.84 0.969 0.9688 x 8 31.37 0.987 0.990 8 x 8 38.52 0.986 0.98610 x 10 31.77 1.000 1.000 10 x 10 39.07 1.000 1.00012 x 12 32.06 1.009 1.010 12 x 12 39.47 1.010 1.00915 x 15 32.36 1.019 1.020 15 x 15 39.82 1.019 1.01920 x 20 32.63 1.027 1.030 20 x 20 40.19 1.029 1.02825 x 25 32.81 1.033 1.037 25 x 25 40.38 1.034 1.03330 x 30 32.92 1.036 1.041 30 x 30 40.48 1.036 1.03635 x 35 32.96 1.037 35 x 35 40.51 1.03740 x 40 32.96 1.037 40 x 40 40.44 1.035

Primus 1Sc

6 MV 15 MV

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