Görüntü Kılavuzluğunda RT(IGRT) Tekniklerindeki Gelişmeler Yrd. Doç.Dr. Songül Çavdar Karaçam İ.Ü. Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Radyasyon Onkolojisi AbD.
Google Scholar- IGRT ile İlgili Yayın Sayısı
IGRT nedir? Planlama CT görüntülerinden oluşturulan DRR ve CT planı ile EPID ve/veya OBI ile tedavi öncesi, tedavi ve tedavi sonrası edilen görüntülerin eşleştirilmesiyle tedavi alanının (2D veya volümetrik olarak) kontrol edilmesi işlemi IGRT On-line Düzeltme Görüntüleme ve tespit edilen düzeltme tedaviden önce yapılır Off-line Düzeltme Tedaviden sonra görüntü kontrol edilir ve bir sonraki tedavide düzeltme yapılır On-line, Real- time Tedavi sırasında tümör takibi yapılır.
Radyoterapideki gelişmeler Teknolojik gelişmeler Yeni donanımlı cihazlar Planlama sistemleri CRT-IMRT-IMAT IGRT 4
Lokal Kontrol Targetin tanımlanması Radyasyonun verilmesi Muhteşem doz dağılımı Target?
Radyoterapinin Uygulanması Tedaviye hazırlık Simülasyon Tedavi planlama Tedavinin verilmesi Tedavi fraksiyonları Set up Sanal hasta Sanal geometri Sanal tedavi
Neyi biliyoruz? Hasta pozisyonu değişebilir Hasta hareketi mümkün Organ hareketleri olabilir Tedavi sırasında ışınlanan hedef hacim yer değiştirebilir (interplay effect,intrafraction motion effect) - Solunumla yer değiştiren akciğerler, abdomen vb. Tedavi süresi boyunca bir günden diğerine, Organların boyutları veya şekilleri değişebilir. (interfraction motion effect,)- Prostat; rektum ve mesane hacimlerinin değişmesi ile yer değiştirir. Tümör küçülür
Niçin IGRT İlk fraksiyon: Hasta setupı, tedavi hazırlığında hata ya da yanlışları tespit Değişimleri istatistiksel olarak değerlendirmek Random ve sistematik hatalar On-line ve off-line düzeltme
Marjları azaltmak önemli. Niçin? PTV marjı Volüm: 4/3 π r 3 Portakaldaki 5 mmlik azalma volümü ½ küçültür
% 95 izodoz Marjları dikkatli belirlemek önemli!
Evet Evet Hayır Evet Hayır Evet
Ben Heijmen Estro- Physics for clinical radiotherapy, 2009 Sistematik Hata Random Hata
KISA TARİHÇE
Co-60 cihazı- oda içi kv görüntüleme(1957- İsveç)
Stanford Medical Linear Accelerator Weissbluth, Radiology, 1959
Co-60 cihazı- oda içi kv görüntüleme(1962- Hollanda)
Video Tabanlı Sistem, 1970, Arizona Üni. a) Referans İmaj b) Set-up c) Yapılan düzeltme
Verhey, Int.J. Radiat.Oncol.Biol.Phys,1982
IGRT Teknikleri USG tabanlı Video tabanlı Planar X-ray CT MRI BAT Sonoarray I-Beam Resitu AlignRT Photogrametri Real Time Video guided IMRT Video substraction Fan Beam Tomotherapy In room CT Cone Beam MV CT KV CT Gantry Mounted Varian OBI Elekta Synergy IRIS KV X-ray OBI Room Mounted Cyberknife RTRT (Mitsubishi) BrainLAB (Exatrac) MV X-ray EPI Siemens Mobile C arm Varian OBI Elekta Siemens Inline
Görüntüleme Teknolojisi X-ışını Kaynağı a-si Görüntüleme Paneli Robotik Kollar Infrared pendant Kontrol Konsolu Uzaktan kumanda masa rotasyonu
IGRT İki boyutlu (Radyografik Görüntüleme) İki ortogonal imaj(kv-kv, kv-mv) Megavoltaj (MV-MV) imajlar
On-Board kv Imaging Technology X-ışını Kaynak Varian G242 X-ray tüp; 40 to 125 kvp a-si Imaging Panel Varian PaxScan 4030a 2048 x 1536 piksel rezolüsyon Robotik Kollar 3 pivot points: similar to shoulder, elbow and wrist completely retractable Infrared pendant 3 koluda kontrol eder (PortalVision ve On-Board Imager) Kontrol Konsolu 3 koluda uzaktan kumanda olanağı Uzaktan kumandalı masa hareketi kv X-ray tube PortalVision MV Imager kv On-Board Image Detector
kv CBCT başlama pozisyonu 180 0 Gantri dönme açıklığı 83cm Flatpanel görüntü alanı 30x40cm CBCT FOV çap 50cm, uzunluk 25cm (kısa tutulduğunda görüntü kalitesi artar) Görüntü kalitesi, Bow tie Filtre saçılmaları ve artefaktı azaltılır.
Radyografik Mod Hasta Setupı yapılır, kollar çıkarılır AP ve LAT KV imajı alınır DRR karşılaştırması yapılır Otomatik Manuel Set-up düzeltmesi yapılır- Tedavi masası uzaktan kumanda edilir Seçenek: Tekrar görüntü ve analizset-up düzeltmesi verifikasyonu yapılır Kollar uzaktan kumandayla geri çekilir Tedavi yapılır
kv-kv Görüntüleme Robotik kollarla hastanın AP ve Lat görüntüleri alınır. Bu görüntüler DRR görüntüleriyle üst üste getirilerek hastanın yatışı kontrol edilir.
Fast Clinical Process
Fast Clinical Process
Radyografik Mod: Marker Match
Marker Match Günlük pelvik portal görüntüleme- altın işaretleyici(a) düzeltmeden önce ve (b) düzeltmeden sonra
Stereoskopik kv görüntüleme Stereoskopik kv görüntüleme Brainlab exactract Cyberknife
Stereoskopik kv ile IGRT Braian Lab, ExacTrac Tavanda asılı iki flat panel dedektör Zeminde dedektörlere dik açıda yerleştirilmiş X-ışını tüplerinden oluşur. Hastanın pozisyonunu tedavi sırasında takip eden optik infrared traking Sistem bu konfigürasyona entegre edilmiş Sistem Novalis Linac la kullanılıyorsa, Masa x,y,z hareketine ek olarak her yöne 6 derece rotasyon hareketi ile otomatik pozisyonlanabilir. 6 DOF (six degree of freedom) Tüm linaclara ilave edilebilir.
ExacTrac x-ray X-ray sistem optik takip sistemi ile entegre Max.150kV iki tüp aynı jeneratörü paylaşıyor. Flat panel boyutları 20x20
Optik takip sistemi + X-Ray sistemi software yardımı ile on line takip Eksternal markerlarla eş zamanlı takip yapılırken, Internal markerlar kv görüntüleme ile doğrulama için kullanılır. Belirlenen limitin dışına çıktığında ışın kesilir.
On-line traking Akciğer içine yerleştirilen marker ile tedavi sırasında tümör yer değiştirmesinin takibini sağlar. Marker tedavi alanından çıktığında cihaz ışını keser
Stereoskopik kv ile IGRT Cyberknife Accuray Inc. Tavanda kv tüp, yerde veya masaya yakın mesafede flat panel dedektörler ile iki boyutlu doğrulama Gating sistemle solunum takibi Synchrony Respiratory Tracking System X sight Lung Tracking System X sight Spine Tracking System
Görüntü Takip Sistemi Dx X-ray Sources 2 diagnostic X-ray tüpü + 2 Amorf silikon imaj dedektörleri(kameralar) Gerçek zamanlı, canlı imaj ve DRR ların karşılaştırılması Tedavi esnasında robot bu karşılaştırmadan gelen farkları hesaplayarak doğru noktayı bulur. Amorf Silikon Dedektör
Stereoskopik kv ile IGRT Avantajları Koordinatları fix Dezavantajları İzosentrik değil CBCT yok ( Novalis Tx dışında)
MV Görüntüleme EPID (Electronic Portal Imaging Device) MV enerji kullanılarak hastanın tedavi alanından görüntüsü alınır. Alınan bu görüntü alan DRR görüntüsüyle karşılaştırılarak hastanın yatışı kontrol edilir.
EPID İnterfraction hataların düzeltilmesi Görüntüleme izosantr=tedavi izosantr QA-Doz dağılımının verifikasyonu Problemler Zayıf görüntü kalitesi(mv x-ray) Hasta dozu KV görüntülemeye göre fazla Planar görüntüleme-3 boyutlu değişim gözlenemiyor Kemik anatomisi ya da işaretleyiciler
IGRT Üç boyutlu (Volümetrik) CBCT(MV ya da kv)
CBCT Konvansiyonel CT Fan Beam 1 D dedektör 1 rotasyon =1 slice CBCT Cone Beam 2 D dedektör 1 rotasyon =volüm(birçok slice)
MV Tabanlı Görüntüleme 3D - Volümetrik Görüntüleme MV-CBCT Linac tabanlı MV-CT Tomoterapi
SIEMENS 6MV foton ışını kullanılır. Gantri rotasyonu sırasında MV flat panel dedektör ile portal görüntüler alır Başlama pozisyonu 270 0, (200 0-210 0) 110-120 0 ye kadar dönerek aldığı portal görüntüleri birleştirir. Görüntülerin alınması 45sn rekonstrüksiyon vs. toplam 2 dak. Planlama sisteminden gelen görüntülerle alınanan görüntü çakıştırılarak set up düzeltmesi yapılır. Max. alan açıklığı xyz:30cm Hasta dozu 2-10 cgy
Baş-Boyun hasta Planlama CT MV CBCT Füzyon
Tomoterapi-MV CT Ark şeklinde xenon dedektör, dedektör array 110 cm çapında 640 kanallı CT dedektör Kesit kalınlıgı 2mm,4mm, 6mm Maksimum 80 kesit alınabilir Conebeam MV CT yüksek imaj çözünürlüğü Yüksek Z materyalden etkilenmez Kesit kalınlığına bağlı hasta dozu 0.3-3 cgy Dakikada 1-6 rotasyon Görüntülerin alınması 10sn
MV IGRT nin dezavantajları (MV CBCT ve MV-CT) MV CBCT de Hasta Dozu Tomoterapi ile tedavi sırasındaki organ hareketleri takibi yapılamıyor Tomoterapide tedavi alanı portal görüntüleme yok
MV IGRT nin avantajları: (MV CBCT ve MV-CT) Üç boyutlu volümetrik görüntüleme Yüksek Z değerli maddelerde artefakt yok Alınan görüntüler doz hesaplamalarında kullanılabilir Anatomi ve doz dağılımı çakışması yapılabilir Sistemin izomerkez QA için tek bir ışın aksının kontrolü yeterli
kv Cone Beam CT-CBCT kv CBCT başlama pozisyonu 180 0 Gantri dönme açıklığı: 83cm Flatpanel görüntü alanı 30x40cm CBCT FOV çap 45cm Bow tie filtre
kv-cbct Görüntüleme 3D kv Volümetrik Görüntüleme Başlama açısı 180 Gantry dönme mesafesi 38 cm dir. Flatpanel görüntüleme alanı 30x40 cm Görüntüleme sırasında saçılma ve artefaktı önlemek için filtre kullanılır.
CT CBCT
CT CBCT
Klinik Sonuçlar- Beyin CT CBCT
Klinik Sonuçlar- Pelvis OBI_14CBCTMatch8.jpg
Tedavinin 2. veya 3. haftasındaki CBCT Adaptif radyoterapiye olanak sağlar Tedavi devam ederken, değişen vücut ve/veya tümör konturu 3DCRT/IMRT planların yeniden yapılmasını gerektirir.
CBCT- görüntü
CBCT- görüntü
CBCT- görüntü
Elekta Synergy(Planar View) 2D kv ve MV görüntüleme Flouroskopik takip kv-cbct ile 3D volümetrik karşılaştırma kv CBCT başlama pozisyonu 180 0, Gantri dönme açıklığı 90cm Flatpanel görüntü alanı 41x41cm
Elekta Synergy
Volümetrik Görüntüleme Avantajları Volümetrik veri Yumuşak doku kontrastı Adaptif radyoterapi olanağı Dezavantajları Gerçek zamanlı değil Tedavi öncesi bilgisi
kv ve kv/mv için KALİTE KONTROL
CBCT için Cathphan görüntü kalitesi testleri
Solunum Sırasında Tümör Hareketi All tumor motion is complex Tumor Cross-sectional View of Patient s Chest Tumor Some motion is mostly Anterior / Posterior Some motion is mostly Superior / Inferior All tumor motion is Complex
4D Tedavi 4D Hareketi ihmal Hareketi kontrol Hareketi izlem (Tracking) Hasta nefesi normal Kontrollü nefes Respiratory Gating Nefes Tutma Active Breathing Control
4D CT
CBCT *1 CBCT(kV) 28 mgy 1 MV CBCT 60 mgy 1MV planar görüntü 23 mgy 1 CT görüntü 25 mgy(yüzeyde) **1 CBCT 25 cm mesafede 2 mgy 1fraksiyon IMRT 25 cm mesafede 4 mgy *Cone-Beam CT guided radiation therapy: technical implementation. D. Létourneau. University of Toronto Canada. Radioth.and Oncol.(2005) **Comparison of peripheral dose rom CBCT to IMRT. J.Perks. UC Davis Medical Center USA. Radioth. and Oncol.(2008)
CBCT Mod Standard- Dose Head Low- Dose Head High- Quali ty Head Pelvis Pelvis spot light X-Ray Voltage [kvp] 100 100 100 125 125 110 X-Ray Current [ma] 20 10 80 80 80 20 X-Ray Millisecond [ms] 20 20 25 13 25 20 Gantry Rotation Range [degrees] 200 200 200 360 200 360 Number of projections 360 360 360 655 360 655 Exposure (mas) 145 72 720 680 720 262 CTDI w (mgy / 100 mas) 2.7 2.7 2.7 2.6 2.0 1.8 Dose (mgy) 3.9 2.0 19.4 17.7 14.4 4.7 Low-dose thora x Fan type Full fan Full fan Full fan Half fan Full fan Half fan Default Pixel Matrix 384 x 384 384 x 384 384 x 384 384 x 384 384 x 384 384 x 384 Slice Thickness [mm] 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Reconstruction Filter Sharp Standard Sharp Standard Standard Standard Ring Suppression Algorithm Medium Medium Medium Medium Medium Medium
Radyografik mod kv radyograf: 0.1 0.3 cgy MV portal imaj: 3 cgy (ya da 6 cgy double exposure) Fluoroskopik mod Zamana bağlı, > 10 cgy CT mode kv CBCT: 3 cgy MV CT: 3 cgy
TEŞEKKÜR EDERİM