Radyoterapi Tedavi Planlama İşlemleri ve Tedavi Planlarının

Değerlendirilmesinde Kullanılan Kavramlar, Tanımları

Doç.Dr. Bahar Dirican

GATA Radyasyon Onkolojisi AD

21 Mart 2015 – Ankara

13 Haziran 2015 – İzmir

Medikal Fizik Derneği Eğitim Toplantısı

Radyoterapi

• Radyoterapi İyonlaştırıcı Radyasyon

Radyoterapi

Cerrahi

Kemoterapi

Radyoterapi

• Tedavi edici radyasyon

– Fiziksel temel

– Biyolojik temel

Radyoterapinin Amacı

• Tanımlanmış tümör hacmine yüksek doğrulukla ölçülmüş maksimum homojen radyasyon dozu

• Tümörü çevreleyen sağlıklı dokuya en az zarar

Radyoterapi

Son yüzyılın ikinci yarısında

radyoterapi teknolojisi

diagnostik görüntüleme

ve bilgisayar bilimlerindeki

yenilik ve gelişmeler radyoterapinin rutin pratiğini büyük ölçüde modifiye etmiş radyoterapi vermede ve sonuçlarında önemli ilerlemelere yol açmıştır. (Bernier et al.,)

Radyoterapi

• Ağır metal bloklar yerine ÇYK‘lerin dizaynı alan şekillendirmede kolaylık sağladı.

• Üç boyutlu tedavi planlama, özellikle beyin tümörleri için coplanar olmayan demetler ile tedavi planlama ve doz verilmesini olanaklı yaptı.

• Coplanar olmayan demetlerin kullanımı hastanın integral dozunun artması eğilimi nedeniyle gövde tedavi planlamalarında daha az kullanılır.

Radyoterapi

• Lineer Hızlandırıcıların çoğunda elektronik portal görüntüleme hasta pozisyonunu doğrulamak için kullanıldı.Böylece planlanan ve verilen doz arasındaki uyum arttı.

Radyoterapi

• BT taramalarının dijital simülasyon veri setinden tedavi ile aynı geometride hastanın görüntüleri olan DRR (Digitally reconstructed radiographs) görüntüler elde edildi. DRR görüntüler hasta tedavi pozisyonunu doğrulamak için tedavi sırasında elde edilen x ışını görüntüleri ile karşılaştırıldı.

• DRR görüntüler özellikle coplanar olmayan demetler için değerlidir.

Digitally Reconstructed Radiographs DRR

görüntü

Radyoterapi

• Bütün bu yeni teknik buluşlar tümöre daha doğru tedavi vermeyi sağladı.

• Potansiyel olarak

daha yüksek tümör dozları

artan lokal tümör kontrolü

çevreleyen normal dokuda azalan dozlar sağlanıldı.

Radyoterapi

• 3 Boyutlu planlama teknikleri ve özellikle alan şekillendirme sistemleri hedef hacme yakın normal doku hasarını azaltmada kullanıldı.

• 3D-CRT konvansiyonel yaklaşım ile karşılaştırıldığında daha fazla tedavi alanı kullanır hedefe bitişik normal doku dozunu azaltır fakat genellikle geçtiği doku hacmini artırır.

Lineer Hızlandırıcı

Derin doz eğrileri

İzodoz eğrileri

A: 200 kVp SSD=50 cm

HVL=1 mm Cu

10x10 cm2 alan

B: Co-60 SSD=80 cm

10x10 cm2 alan

C: 4 MV X-ray SSD=100

cm 10x10 cm2 alan

D: 10 MV X-ray SSD=100

cm 10x10 cm2 alan

İzodoz eğrileri

10x10 cm2 alan

A=7 MeV

B=12MeV

C=18 MeV

Elektron Işını

Tümör kontrol

olasılığı (%)

Normal doku

komplikasyon

olasılığı (%)

0 0

100 100

Doz (Gy)

“tedavi kazancı”

Kemoterapi

Oksijen

Hipoksik hücre duyarlaştırıcıları

3-B konformal radyoterapi

YART(IMRT)

Radyoprotektörler

Duyarlaştırıcılar Koruyucular

Tedavi Kazancı

Radyoterapi İşlemleri

• Sabitleme

• Görüntüleme

• Planlama

• Simülasyon

• Set-up ve doz verme

Sabitleme

Görüntüleme

• BT

• MRG

• USG

• PET

• Görüntü Füzyonu (BT-MRG ve PET-BT)

BT

görüntüsü

PET

görüntüsü

BT/PET görüntüsü

Görüntüleme

Mammogram

GTV

Bir teknikten fazlası kullanılabilir

Meme US

Meme MRG GTV şekil ve boyutu görüntüleme

tekniğine göre değişebilir

Yeni görüntüleme teknikleri GTV

boyutunu arttırabilir

Görüntüleme

Füzyon BT ve PET görüntüleri

füzyon öncesi füzyon sonrası

BT MRG

Görüntüleme

Görüntü füzyonu ile GTV tanımı

İleri Planlama (“Konvansiyonel”, “Forward”)

•Radyasyon demetleri seçilir. İstenilen doz dağılımı için

deneme yanılma yolu ile demet dizilişleri ve sayıları

değiştirilip optimize edilir.

Ters Planlama (“Inverse” ,“Backward”)

•PTV ve kritik organlar istenilen doz dağılımı sisteme

girilir, yazılım, bunun için gerekli demet dizilişlerini,

sayısını ve hesaplamalarını yapar.

Planlama

Hedef Hacım Tanımı

• 1993 ICRU 50 Hacımlar

(3 boyutlu görüntüleme, hedef hacım tanımlamaları, riskteki organ)

• 1999 ICRU 62

Sınırların tayini

• 2003 BIR

Geometrik belirsizlikler

• 2010 ICRU 83

IMRT için tanımlamalar

ICRU raporları-Foton demet tedavisi için tanımlar

Hedef Hacım Tanımı

Hedef Hacimler

• Pay dokuların şeklini çizmek ve belirsizlikleri hesaba katmak için bir tampon sağlar.

• CTV , GTV ‘yi ve tümörün mikroskopik uzanımlarını içerir.

• PTV , CTV’ ye organ hareketi ve setup hataları için pay eklenmesi ile oluşur.

• OAR için konum, hareket ve anatomik değişiklikler için paylarla planlanan riskteki organ hacmi (PRV)

Hedef Hacım Tanımı

Görüntülenebilir Tümör

Hacmı

Klinik Hedef Hacım

Planlanan Hedef Hacım

Tedavi Edilen Hacım

Işınlanan Hacım

Organ hareketleri

• Rastgele: barsak, prostat

• Düzenli: akciğer,gırtlak

Organ Hareketleri

Tumor Aksiyal kesit

Tümor

Bazı hareketler

Anterior / Posterior

Bazı hareketler

Superior / Inferior

Tüm tümör

hareketleri

Komplekstir

DVH

DVH İki tip DVH vardır. 1.Direkt (veya diferansiyel) DVH 2.Kümülatif (veya İntegral) DVH En az verilen dozu alan ve doza karşı çizilen hacim

Hedefin ideal diferansiyel ve kümülatif DVH’i

• Hedefteki doz

dağılımı homojen ise

Hedefin DVH’i

• Gerçekte doz dağılımı

hedef hacminde

homojen değildir.

bazı kısımları düşük,

bazı kısımları yüksek

doz alır.

DVH

• Vd :En az D soğurulan dozunu alan hacim

• Hedef hacim için özellikler

• Ortalama doz : Davg

• Median doz :D%50

• Dv :İlgilenilen hacmin v kesrinde soğurulan doz

Doz hacım histogramları

• 3boyutlu doz dağılımları ilgilenilen tanımlanan

hacimde 1 boyutlu basit eğrilere indirgenir.

Hesaplama ve yorumlama Diferansiyel(true)histogram

Doz dağılımı ve tanımlanan VOI ------ Diferansiyel(true)histogram

Hesaplama ve yorumlama Kümülatif doz hacim histogramı

Diferansiyel DVH----- toplama -----Kümülatif DVH

Hesaplama ve yorumlama Kümülatif DVH in yorumlanması

Bütün DVH ler Hedef için DVH Anatomiler için DVH

Hedefin DVH’i

• Tanımlanan dozun

en az %90 nını alan

tedavi edilen

akciğer tümörünün

DVH’i

3 Boyutlu Konformal Akciğer tümörü tedavisinin DVH’ine örnek

EUD Equivalent Uniform Dose

• Plan değerlendirme için kullanılan fiziksel

karakteristiklere ek olarak

biyolojik parametreler;

EUD gibi değerler

artarak kullanılmaktadır.

EUD aynı biyolojik etkiyi

yaratan homojen dozdur.

EUD

• di diferansiyel DVH ‘ de bir nokta

• M voksellerin maksimum sayısı

• n her organ için doz yanıtının hacimsel bağlılığını tanımlayan parametre

• Küçük n EUD’yi maksimum doza götürür.

• n=1 iken EUD mean dozdur.

Simultane Integrated Boost(SIB) İki hedef iki doz seviyesi ile tedavi edilir.

PTV’ler • PTV’lerin DVH’leri farklı n değerlerinden etkilenir.

Rektal duvar

Çok YAPRAKLI KOLİMATÖR (MLC)

Konformal Radyoterapi

•Geometrik olarak ışına şekil

verir ve dokunun ışın gidiş

yönüne dik düzlemde

izdüşümünü oluşturur .

•Işın, genellikle homojen bir doz

profiline sahiptir (sabit doz)

Yoğunluk Ayarlı Radyasyon

Terapisi

doz yoğunluğu doku boyunca

değişir.

Konformal Işın doz profili:

- Düz doz profili (sabit doz))

Yoğunluk Ayarlı doz profili:

- Konformal ışın geometrisi

- Düz olmayan (modulated) doz profili

Segment 1 Segment 2

Segment 3 Segment 4

Shoot Shoot

Shoot Shoot

Segmental IMRT

Statik Step-and-Shoot Method

Doz yoğunluğu

PTV

RO

PTV

RO

Önceden belirlenen doz

(tipik dağılım)

Işın profili 2

Işın profili 1

Işın profili 3

3-alan RT 3-alan IMRT

IMRT ile doz dağılımı hedefte

gerçekleşirken

Risk Organ Maximum korunur

RT ile IMRT Karşılaştırması

3DCRT ve IMRT arasındaki fark

•

• ICRU-83 2010

IMRT

• IMRT ‘de çoklu doğrultulardan tümör içinde doz homojenitesi oluşturacak şekilde şiddeti modüle edilmiş demetlerin bir seti dizayn edilir. Konformalitesi üstündür. Özellikle konkav veya diğer kompleks şekilli hedef hacimlerin yakınındaki sağlam doku daha iyi korunur.

• IMRT eğer bir hacim içinde tanımlanan diğer bir hacmin tedavisi için gerekiyorsa üniform olmayan soğurulan doz dağılımlarını da daha kolay oluşturur. (concomitant boost ya da simultaneous integrated boost techniques)

Görüntü Rehberliğinde Radyoterapi (IGRT)

Dozun gösterilmesi

3-boyutlu doz dağılımının

gösterimi tedavi planının

hedef hacim ve normal

yapılar hakkında en

doğrudan ve bilgilendirici

yöntemidir.

Doz dağılımı analizinin

diğer yöntemleri bunun

yerine kullanılan ve bir bilgi

kaybı olan yöntemlerdir.

Doz gösteriminin yöntemleri

İzodoz konturları

Renkli boyamalar

İzodoz yüzeyleri

Doz gösteriminin yöntemleri

Renk skalaları

Doz değerinin bir fonksiyonu olarak renk dereceleri

Devamlı renk Zıt renk

Hedef hacim içindeki düşük doz bölgelerini

daha açık olarak gösterme

Renk skalaları

Devamlı renk Zıt renk

Doz bantları Doz haritalarının renkleri

Geniş (ve lineer)bant Dar(ve lineer olmayan) bant

PTV içindeki heterojenite

Çoklu kesit gösterimi

Birçok kesitin aynı anda gösterimi

Ortogonal veya oblik kesitler bitişik kesitler

Plan kriteri

1.Hedefin kapsanması

Homojenite düzeyi nedir?

2.Normal doku dozları

Normal doku tolerans dozları nedir?

3.Plan kompleksliği

4. Çözümlerin çatışması

1,2 ve 3 te verilen kararlar arasındaki çatışma nasıldır?

Plan kriteri

2.Normal doku dozu

Normal doku DVH’ i örneği

Normal doku için kriter 1.Maksimum doz 2.Mean doz 3.Maksimum veya doz hacim karakteristikleri 4.Biyolojik modeller

Plan kriteri Genel doz hacim parametreleri

DV – seçilmiş organın v Vd – Seçilmiş organın en

hacminin(%/ ml) aldığı az d dozunu(%/Gy) alan

minimum doz(%/Gy) hacmi(%ml)

Plan kriteri Genel doz hacim parametreleri nelerdir?

Plan kriteri Homojenite indisleri 1

DMax seçilen hacimdeki maksimum dozdur.

Dp tanımlanan dozdur.

Hesaplanması kolaydır. Düşük doz bölgelerini gözden

kaçırır. DVH in şekli ihmal edilir.

Plan kriteri Homojenite indisleri 2

D2, D98 dozları seçilmiş hacmin %2 si ve %98 inin aldığı dozlardır.

DVH in şekli ihmal edilir. Hesaplanması kolaydır.

Dp tanımlanan dozdur.

Plan kriteri Homojenite indisleri 3

Di, vi voxel i nin doz ve hacmi Dmean tüm hacimdeki mean doz V tüm hacim

TPS sisteminden yardım almadan hesaplamak zordur. Tamamen DVH e dayanır.

Plan kriteri Konformite indeksi 1

• Vd d izodozunun hacmi

• VT hedef hacmin hacmi

• Kolay hesaplanır

• Hedef kapsanmasını kontrol etmez

Plan kriteri Konformite indeksi 2

• VT,d d dozu ile sarılan hedefin hacmi

• Vd d izodozunun hacmi

• Hesaplanması daha zordur.

• Hedef kapsanmasına duyarlıdır.

Plan kriteri Konformite indeksi3

• Vt,d d dozu ile sarılan hedefin hacmi

• Vd d izodozunun hacmi

• VT hedef hacmin hacmi

• Hesaplanması çok komplekstir.

• Hedef kapsanması ve normal doku dozunun en iyi kombinasyonudur.

Plan kriteri Konformite indeksi - Klinik ilgi

Plan kriteri Plan kompleksliği

• Birçok nedene bağlı olarak rastgele kompleks bir plan pratik olmayabilir

• Bu nedenler,

1. Mevcut teknolojiler üzerindeki limitler

2.Tedavi süresi/hastalar

3.Klinik gözönünde bulundurmalar( palyatif tedaviler)

Plan kriteri

Tanımlanan plan kriterleri

Hedef kriteri Normal doku kriteri Fiziksel kriter Hedef boost - 78.6 Gy Brain stem - 54 Gy 3 mm setup belirsizliği

Hedef- 68.4 Gy Optic structures - 50 Gy %3 BT belirsizliği

Lenf düğümleri- 68.4 Gy Parotid gland - 35 Gy/%50

%95 PTV dozun Submandibular - 45 Gy/%50

%95 ile sarılacak

Teşekkür Ederim