Implementación práctica de estrategias para minimizar el efecto del movimiento respiratorio Pablo Carrasco Servei de Radiofísica i Radioprotecció
Pulmón Movimiento craneo-caudal tumores de lóbulos inferiores no adheridos a estructuras rígidas ~ 12 mm Precise and real-time measurement of 3D tumor motion in lung due to breathing and heartbeat, measured during radiotherapy. Y. Seppenwoolde, H. Shirato et al. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 53, 4 822-834, 2002. Mama En respiración libre ligera ~ 5 mm Quantifying the effect of intrafraction motion during breast IMRT planning and dose delivery. R. George et al. Med. Phys. 30 (4) 552-562, 2003. Órgano / En respiración Rango de libre movimiento normal (mm) Tumor Diafragma Riñones Hígado Páncreas Abdomen ~ 20 mm 5-40 Resp. Normal 25-80 Resp. Profunda 2-40 Resp. Normal 4-86 Resp. Profunda 7-38 Resp. Normal 10-103 Resp. Profunda 10-30 Resp. Normal 20-80 Resp. Profunda Organ motion and its management. K, M. Langen et al. Int. J. Radiat. Biol. Phys. 50, 265-278, 2001. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 2
1. Adquisición imagen 2. Irradiación P Carrasco et al. Publicación en preparación. Imágenesde: The management of respiratory motion in radiation oncology report of AAPM Task Group 76. P. J. Keall et al. Med. Phys. 62(2), 2554-560, 2005. Sin movimento Movimiento craneo-caudal 2 cm Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 3
Real-time Position Management (RPM) - Varian Relation of external surface to internal tumor motion studied with cine CT. P. M. Chiet al. Med. Phys., 33, (9), 3116-3123, 2006. Fluoroscopic evaluation of diafragmatic motion reduction with a respiratory gated radiotherapy system. G. Mageras et al. J. Applied Clinical Med. Phys., 2, (4), 191-200, 2001. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 4
TC4D retrospectivo Inspiración Descripción del ciclo respiratorio Espiración Mesa en movimiento durante la exploración Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 5
Aparecen artefactos si los parámetros de adquisición no son óptimos! Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 6
1. Envolvente del movimiento. 3. Tracking Estrategias 4. Limitar el movimiento 2. Gating 5. Breath hold Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 7
1. Envolvente del movimiento. Volumen irradiado Volumen tratado PTV ITV CTV GTV Imagen basada en ICRU 62 Durante la irradiación se ha de controlar la respiración. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 8
Cómo se genera la envolvente del movimiento? Qué limitaciones y ventajas tiene usar la MIP? TC 4D MIP La MIP da igual peso a todas las fases. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 9
La MIP no se puede usar en diafragma o mediastino. La MIP distorsiona: sólo útil para construir el ITV. TC 4D MIP Las irregularidades en la respiración no son críticas. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 10
Precise and real-time measurement of 3D tumor motion in lung due to breathing and heartbeat, measured during radiotherapy. Y. Seppenwoolde, H. Shirato et al. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 53, 4 822-834, 2002. La MIP sólo describe una trayectoria: Se necesita margen para construir el ITV. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 11
SBRT con limitación del movimiento Monitorització cicle respiratori 24/04/2012 22 21 20 19 18 z (cm) 17 16 15 14 13 12 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 t (s) Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 12
2. Gating Inspiración Descripción del ciclo respiratorio Espiración Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 13
Qué factores hay que tener en cuenta para la planificación y la irradiación en técnicas de gating? Diferentes fases suponen distinto error residual. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 14
Audio: regulariza fase pero no reduce inestabilidad ni deriva. Vídeo: regulariza amplitud. La consciencia de la respiración aumenta el movimiento respiratorio. Cada paciente es diferente. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 15
Inspiración máxima mantenida Respiración libre Entrenamiento audio Entrenamiento audio 2 3-4 2-3 TC Sesión accelerador Hay que utilizar FAC del 30%-50% Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 16
Trabajo financiado mediante la beca FIS PI12/00521 P Carrasco et al. Publicación en preparación. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 17
Mama IMRT con gating Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 18
Gating SBRT pulmón a posteriori. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 19
5. Breath hold 1 Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 20
Respiración libre 2 Inspiración máxima mantenida Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 21
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Qué incertidumbre geométrica supone? Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 24
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Márgenes a aplicar del CTV al PTV Paciente: XXXX 1. Movimiento clips Desplazamientos (mm) Clip Comparación TC lat vert. long 1 (diafragma) TCD vs TC1 0 0 0 Márgenes k = 2 (IC 95%) TCD vs TC2 0,5 3,3 0 TCD vs TC3 1,5 1,5 1 lat. = 3,9 2(medial) TCD vs TC1 0 0 1 vert. = 4,2 TCD vs TC2 1 2,1 0 long. = 5,3 TCD vs TC3 0,3 1,7 0 3(posterior) TCD vs TC1 0,3 0,3 0,3 TCD vs TC2 0,4 1,7 0,8 TCD vs TC3 1,9 0,4 0,6 4(posterior caudal) TCD vs TC1 0 0 0 TCD vs TC2 0 1,6 1,4 TCD vs TC3 1,4 1,9 1,4 5(post. Caudal 2) TCD vs TC1 0,5 0 0 TCD vs TC2 0 0,9 1,9 TCD vs TC3 1,1 1,9 0,9 Desvest (mm) 0,6 1,0 0,6 2. Movimiento tumor + delineación 3. Estabilidad respiración Comparación TC lat vert. long TCD vs TC1 0 1,6 3 TCD vs TC2 0 2,1 2,5 TCD vs TC3 0,7 2 0 Desvest (mm) 0,4 0,3 1,6 Comparación TC Promedio Excursión desv. muestral TCD vs TC1 12,74 2,69 0,07 TCD vs TC2 11,48 2,58 0,05 TCD vs TC3 11,64 2,34 0,13 desv. muestral excursión (mm) 1,79 4. Resolución TC resolución (mm) lat vert. long 1 1 3 sigma (mm) 0,3 0,3 0,9 Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 26
Mama con breath hold Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 27
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Unión gastro-esofágica/sbrt hepática con breath hold. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 30
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Unión gastro-esofágica: CBCT Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 32
Ojo con los marcadores fiduciales que estén lejos del tumor! Imagen de http://animals.nationalgeographic.co m/animals/mammals/spider-monkey/ Analysis of deformable image registration accuracy using computational modeling. H. Zhong, et al. Med. Phys. 37 (7) 970-979, 2010. Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 33
SBRT hepática: CBCT Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 34
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1. Posicionar correctamente al paciente Modalidad de imagen: 1. Láser + kv/mv o KV/KV ortogonales Tiempo total del procedimiento 2. Posicionar/verificar el posicionamiento del blanco 2. CBCT / KV/MV o KV/KV ortogonales si hay fiduciales 3. Verificar que el control del movimiento es correcto para esa sesión 3. Fluoroscopia Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa 36
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Parcialmente financiado mediante la beca FIS PI12/00521 Pablo Carrasco de Fez Servei de Radiofísica i Radioprotecció pcarrasco@santpau.cat Gracias por vuestra atención Integración de nuevas tecnologías en la práctica clínica asistencial de radioterapia externa