Vortrag zum 1. Treffen des AK IMRT

Konstituierende
Sitzung des DGMP
Arbeitskreises IMRT
Th. Frenzel
Themen
• Begrüßung
• Übersichtsvortrag
• Definition von Zielen des Arbeitskreises
• Mögliche Kontakte zu anderen Gremien
• Wahl eines Vorsitzenden
• Termin für das nächste Treffen
Themen
• Begrüßung
• Übersichtsvortrag
• Definition von Zielen des Arbeitskreises
• Mögliche Kontakte zu anderen Gremien
• Wahl eines Vorsitzenden
• Termin für das nächste Treffen
Schwierig zu therapierende Tumoren
Tumor
Tumor
Risikoorgane
Risikoorgan
Photonenstrahlung
Blockblenden
Resultierende
Dosisverteilung
Planungszielvolumen
Risikoorgane
Bild modifiziert nach:Carol MP. Where we are today. In: Sternick ES (Hrsg.) The theory and practice of
intensity modulated radiation therapy. Madison: Advanced Medical Publishing, 1997
Photonenstrahlung
Blockblenden
und Modifikator
Resultierende
Dosisverteilung
Planungszielvolumen
Risikoorgane
Bild modifiziert nach:Carol MP. Where we are today. In: Sternick ES (Hrsg.) The theory and practice of
intensity modulated radiation therapy. Madison: Advanced Medical Publishing, 1997
Erwartete Vorteile der IMRT
• Geringere Dosis im gesunden Gewebe
/ hohe Dosis im Planungszielvolumen
– hohe lokale Tumorkontrollrate
– hohe Überlebensrate
– weniger Nebenwirkungen
– höhere Lebensqualität
• Behandlung von konkav geformten Tumoren
Zielvolumina
nach ICRU Report 50
makroskopisches
Tumorvolumen
klinisches Zielvolumen
Planungszielvolumen
behandeltes Volumen
bestrahltes Volumen
Protonen
T1 ohne KM
Flair
T1 mit KM
Bestrahlungsplanung (I)
• Segmentation der Daten
– Zielvolumina
– Risikoorgane
• Festlegung von
– Strahlenart
– Tumordosis
– Fraktionierungsschema
Quelle: www.cms-stl.com
Bestrahlungsplanung (II)
Vorgaben:
• Vorgaben für die Felder
–
–
–
–
–
Anzahl
Lage
Form
Gewichtung
Zubehör
Optimierung:
- interaktiv durch einen Menschen
- automatisiert durch einen Computer
Ergebnisse:
• physikalisch
– Dosismatrix (Isodosen, DVH)
• biologisch
– Tumorkontrollwahrschein-lichkeit
(TCP)
– Wahrscheinlichkeit für
Komplikationen des
Normalgewebes (NTCP)
• Hilfen für die Kontrolle
– digitale rekonstruierte
Radiogramme (DRR)
Bestrahlungsplanung IMRT (I)
Quelle: www.cms-stl.com
Bestrahlungsplanung IMRT (II)
• Vorgaben
– Randbedingungen
• z.B. Anzahl der Felder
– physikalisch
• Dosismatrix
• min. / max. Dosis
– biologisch
• DVH
• TCP / NTCP
– Wichtung der Ziele
• “Strafpunkte”
• Ergebnis
–
–
–
–
–
(Anzahl der Felder)
Lage der Felder
Form der Felder
Gewichtung der Felder
(Zubehör)
Inverse Rückprojektion
Signal
Signal
Detektor
Bilder modifiziert nach:
Rosenman. Treatmentplanning for IMRT. In: Sternick ES (Hrsg.) The theory and practice of intensity modulated
radiation therapy. Madison: Advanced Medical Publishing, 1997
Iterative Dosisoptimierung
Bild modifiziert nach:
Rosenman. Treatmentplanning for IMRT. In: Sternick ES (Hrsg.) The theory and practice of
intensity modulated radiation therapy. Madison: Advanced Medical Publishing, 1997
Erzeugung von IMRTPhotonenfeldern
• „Step and Shoot“
• Dynamischer MLC
• Modifikatoren
• Tomotherapie (z.B. NOMOS Peacock)
• Scannende Photonenstrahlen
• ...
Modifikatoren: Mechanischer Aufbau
• Komponenten:
– Plexiglas
– Styrodur / Stahlgranulat
– Plexiglas
• Verwendung im Zubehörträger
Modifikatoren
Verifikation von IMRT-Photonenfeldern
• Fluenz / Vollständigkeit der Segmente
– Filme
– Hochenergie-Bildsysteme
• Dosis
–
–
–
–
–
–
Ionisationskammern
Filme
TLD
Hochenergie-Bildsysteme
Bang Gel
...
• Vergleich Planung / Messung
BIS 710
Phantom “Plexi-Scan”
Plexiglasrohr (beweglich) mit Ionisationskammer
Plexiglasplatte (beweglich)
Aufbaumaterial (Plexiglasplatten)
Rückstreumaterial (Plexiglasplatten)
Ionisationskammer
Film CEA TVS EP
Filmkalibrierung
Filmkalibrierung
Aufbau des ADAS-Detektors
Polyethylen
Fluoreszenzschicht
sensitive Schicht aus amorphem Silizium
(TFT-Matrix)
Phantome zur IMRT-Qualitätssicherung
• Heidelberg
– RW3-Platten
– RW3-Kopfphantom
• MedTec
• QA-Phantom der Firma NOMOS
• UKE-Entwicklung
RW3-Phantom Heidelberg
Phantom der Firma MedTec
Verifikation von IMRT-Plänen
• Dosisberechnung für den Patienten
• Übertragung der Felder auf ein Phantom
• Verifikation der Strahlenfelder
– Fluenzmessungen: BIS 710
– Relativdosimetrie: Filme
– Absolutdosimetrie: Ionisationskammern, TLD
• Vergleich zwischen Rechnung und Messung
• Freigabe des Bestrahlungsplanes für den Patienten
Vorbild
Quelle: Low, D.A.; Gerber, R.L.; Mutic, S.; Purdy, J.A. Phantoms for IMRT dose
Distribution measurement and treatment verification. Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys.
40(5): 1231-1235; 1998
IMRT-Phantom NOMOS
IMRT-Phantom
• Phantommaterial: RW3
• Form: Kubus; Kantenlänge außen 18 cm; Kantenlänge
innen 16 cm
• Stereotaktische Lokalisation des Phantoms
• Lichtdichte Verpackung für Filme
• Messungen mit TLD
• Messungen mit Ionisationskammern
• Nachweis der Verzeichnungsfreiheit von CT-Bildern
Filmdosimetrie
Filmdosimetrie
Stereotaxie-Lokalisatoren
Stereotaxie-Lokalisatoren
TL-Dosimetrie
Verzeichnungsfreiheit eines CT
Ionisationskammer-Dosimetrie
Ionisationskammer-Dosimetrie
Tiefendosiskurven für 4 MV Photonen
Feldgröße 10cm x 10 cm
Dosis [Gy] für 100 MU
1,2
1
0,8
Tiefendosis im
Phantom
Tiefendosis in Wasser
0,6
0,4
0,2
0
0
5
10
Tiefe [cm]
15
Tiefendosiskurven für 6 MV Photonen
Feldgröße 10cm x 10 cm
Dosis [Gy] für 100 MU
1,2
1
0,8
Tiefendosis im
Phantom
Tiefendosis in
Wasser
0,6
0,4
0,2
0
0
5
10
Tiefe [cm]
15
Kalibrierkurve Kodak X-OMAT V 4 MV Photonen
3
2,5
OD
2
Tiefendosiskurve im
IMRT-Phantom
Messung in 4 cm
Plexiglastiefe
1,5
1
0,5
0
0
0,5
Dosis [Gy]
1
1,5
Kalibrierkurve Kodak X-OMAT V 6 MV Photonen
3,5
3
OD
2,5
Tiefendosiskurve im
IMRT-Phantom
Messung in 4 cm
Plexiglastiefe
2
1,5
1
0,5
0
0
0,5
Dosis [Gy]
1
1,5
Lagerungs- und Fixierungshilfen
• Rigide Fixierung
• Reproduzierbare Lagerung
IMRT-Maske Kopfbereich
IMRT-Maske Körperstammbereich
Intensitätsmodulierter Beispielfall
• Simulation eines Tumors zwischen den Augen
• Therapieplanung mit KonRad / VOXELPLAN
• Anfertigung von Modifikatoren
• Verifikation der Modifikatoren
• Bestrahlung eines mit TLD bestückten AldersonRando-Phantoms
rechts
links
Verifikation der Fluenz
Soll-Fluenz
KonRad / VOXELPLAN
Isel-Fräse, MLC
BIS 710
Vergleich: ADAS / CEA TVS Film / Ionisationskammer IC 10
Meßwerte in beliebigen Einheiten skaliert
7000
6000
5000
4000
ADAS
ADAS - Film
3000
ADAS - IC 10
2000
1000
0
-1000
0
20
40
60
Pixel
80
100
120
Vergleich VOXELPLAN / TLD
Plan
oben
Plan
unten
Mitte
TLD
Plan
TLD
TLD
Abweichungen Plan / Messwerte
Häufigkeitsverteilung der Abweichungen
TLD in der Mitte der Scheibe
35
30
30
Klasse der Abweichung
Klasse der Abweichung
>6
6
5
4
3
2
1
0
-1
>6
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
0
-4
0
-5
5
-6
5
-2
10
-3
10
15
-4
15
20
-5
20
25
-6
25
<-6
Anzahl der TLD in %
35
<-6
Anzahl der TLD in %
Häufigkeitsverteilung der Abweichungen
TLD oben in der Scheibe
Themen
• Begrüßung
• Übersichtsvortrag
• Definition von Zielen des Arbeitskreises
• Mögliche Kontakte zu anderen Gremien
• Wahl eines Vorsitzenden
• Termin für das nächste Treffen
Ziele des Arbeitskreises
• Dokumentation vorhandener Verfahren
• Informationsaustausch
• Unterstützung der Klinik-Physiker
• Richtlinien für IMRT-Bestrahlungen
• Kontakte zu anderen Gremien
Diskussionsthemen
• Lagerung und Fixierung der Patienten
• Erfassung der Zielvolumina
• Bestrahlungsplanungssysteme
• Linearbeschleuniger
• Dosimetrie: Ionisationskammer / Filme / TLD etc.
• Phantome zur Qualitätssicherung
• Software zur Qualitätssicherung
Themen
• Begrüßung
• Übersichtsvortrag
• Definition von Zielen des Arbeitskreises
• Mögliche Kontakte zu anderen Gremien
• Wahl eines Vorsitzenden
• Termin für das nächste Treffen
Mögliche Kontakte zu anderen Gremien
• DEGRO „Spiegelgremium“
• DGMP-Arbeitsausschüsse
– A8: Photonen- und Elektronendosimetrie
– A19: Physik der Thermolumineszenz-Dosimetrie
• DGMP-Arbeitskreise
–
–
–
–
–
K1: Computer in der Radioonkologie
K4: Strahlenschutz
K15: Klinische Thermolumineszenzdosimetrie
K19: Monte Carlo Verfahren
K21: Physik und Technik der Stereotaxie
• AAPM
Wahl eines Vorsitzenden
Terminvorschlag für das nächste
Treffen des DGMP AK 24 IMRT
• März / April 2002 ?