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IMRT – IGRT

nella moderna radioterapia

Fondazione IRCCSIstituto nazionale dei Tumori

Milano

P.OLMI

Documento ISS con gruppo di radioterapisti, fisici, TSRM

Rapporto Istisan 08/12

Definizione e Intenti

Modalità di pianificazione e rilascio di dose pianificata inverse (o forward ) per fasci ad intensità modulata (fluences profile) attraverso l’uso di MLC

Lo scopo è quello di creare una distribuzione di dose altamente conformata al GTV nel rispetto dei constraints imposti dagli OAR

Il raggiungimento di tale scopo può comportare di accettare gradienti di dose e quindi di disomogeneità

Il compromesso derivante dal controllo tumorale ed effetti ai tessuti sani costituisce l’aspetto caratteristico di prescrizione e ottimizzazione della IMRT

Gli entusiasmi per tale tecnica devono essere stemperati da una umile comprensione della sua complessità

Punti salienti per comprendere l’IMRT:

La distribuzione di dose è spesso eterogenea all’interno del target

La distribuzione di dose con IMRT non è familiare né intuitiva per il radioterapista , fisco, tecnico

L’orientamento dei fasci può non essere ovvio e richiedere onerosicontrolli di qualità

Volumi di T e N possono essere irradiati contemporaneamente e questo può rendere difficile mantenere un frazionamento standardper entrambi

E’ richiesta una ottima conoscenza della anatomia per immagini

Quando è indicata IMRT

Vantaggi Attesi

Processo di IMRT

Posizionamento e immobilizzazione

Imaging

Contornamento VOI

Prescrizione iniziale della dose

Criteri di pianificazione

Ottimizzazione

Accettazione del piano di trattamento

Verifiche pre e durante il trattamento

ReportingSintesi dosimetrica piano di RT

Rilevazioni errori / spostamenti

Risorse

Linac con software per IMRT

MLC

EPID

TPS con possibilità di calcolo IMRT

TC dedicata per contornamento VOI (per testa e collo circa 2 h)

Fisici

TSRM

Tempo macchina ( circa 25-35’ con verifiche, 20’senza verifiche )

Sedi nella T&C che si avvantaggiano maggiormente di IMRT

Rinofaringe

Orofaringe

Laringofaringe avanzato

Seni paranasali

Tumori della Testa e Collo

immobilizzazione

Immobilizzazione con maschera grande a comprendere spalle fino ad angolo del Lewis

Pianificazione TC ± simulazione

Fusione di immagini

Definizione dei volumi di interesse in T&C

GTV: contornamento di T e N insieme se anatomicamente vicini o altrimenti volumi contornati separati.

CTV di T: GTVT + margine da 0 a 20 mm in relazione alla sede e agli organi a rischio vicini (OAR).

CTV linfonodale precauzionale : si possono prevedere tre CTV ( a rischio elevato, intermedio, basso) dipendentemente dalla storia naturale della malattia (vedi documento su linee guida dei CTV linfonodali).

PTV: CTV+ espansione variabile da 0 a 5 mm a seconda delle strutture anatomiche e degli OAR limitrofi .

IMRT

Sequenziale SIB

Sono da considerarsi OAR da contornare tutte quelle strutture che rappresentano constraints veri e propri o quelli che individuati nel singolo paziente possono essere importanti per tossicità acute e tardive.

Si può scegliere se contornare gli OAR con margine per determinare il PRV ( Planned Risk Volume). E’ mandatorio definire il PRV per tronco e midollo spinale con margine di 2-5mm.

ChiasmaNervi ottici

Tronco encefalicoBulbi oculari

CristallinoLobi temporali

CocleeMidollo spinale

ParotidiMassetere

Mucose prime vie aereo-digestive esterna al PTVArticolazioni temporo-mandibolari

MandibolaLaringe: sovraglottica, glottica, m.costritt faringe

TiroidePlesso brachiale

OAR

Constraints di dose a OaR:

Chiasma D1% ≤ 55 GyNervi ottici D1% ≤ 55 GyTronco encefalico D1% ≤ 55 GyBulbo oculare Dm ≤ 35 GyCristallino D1 ≤ 6 GyLobo temporale D1% ≤ 60 GyCoclea Dm ≤ 45 GyMidollo spinale D1% ≤ 45 GyParotide Dm ≤ 26 Gy o V30Gy≤ 50% Massetere Dm ≤ 50 GyMucose esterne PTV Dm ≤ 35-40GMandibola D1% ≤ 70Gy; Dm ≤ 60-65 GyLaringe: sovraglottica, glottica V60Gy <50%Muscoli costrittori faringeArticolazioni temporomandibolari D1% ≤ 70Gy; Dm ≤ 60-65 GyTiroide V30Gy < 50%Plesso brachiale D1%≤≤≤≤ 60-63 Gy

D1% = dose che comprende una percentuale di volume uguale o inferiore all’1% (dose massima);Dm = dose media;V30Gy≤ 50%= il volume di organo che riceve una dose ugual e o maggiore a 30 Gydeve essere minore o uguale al 50% del volume tota le

Il medico discute e accetta il piano di trattamento IMRT, tenendo particolarmente in considerazione che:

1) il 110% della D% al PTV1 non deve superare il 15-20% del PTV1;

2) D1 ai tessuti esterni al PTV1 minore possibile;

3) D95% (Gy) per ogni PTV ≥90% della Dp

Nella fase di approvazione deve altresì verificare in quali regione siano compresi eventuali hot spots.

Il medico riporta i parametri dosimetrici del piano IMRT sulla scheda di reporting dosimetrico.

Approvazione piano IMRT e reporting dosimetrico

ET. Orofaringe T1 N2c – St.III (RT+cCT)

Prescrizione: 66 Gy PTV160 Gy PTV256 Gy PTV3

In 30 sedute (SIB)( 2,2Gy;2 Gy;1.8 Gy)

Sarcomi delle parti molli

RT preop (50 Gy) + cCT

RT preop 50 Gy + cCT

RT postop 64 Gy

Pazienti con carcinoma della prostata clinicamente localizzato (classe di rischio intermedia, alta o m olto alta -NCCN criteria ) sottoposti ad un trattamento radiant e con IMRT che prevede di erogare:

65 Gy alla prostata (2.6 Gy)= 76.1556.25 Gy alle vescicole seminali(2.25) = 60.3550 Gy ai linfonodi pelvici (2 Gy)

5 sedute settimanali per 5 settimane

Carcinoma prostatico:IMRT guidata dalle immagini (IGRT):

Studio clinico di fase I/ II di IMRT con SIB

Progetto AIRC 2764

Organi a rischio:

retto: V45 Gy (</= 30%)vescica: V50 Gy (</= 30%)intestino:V50 Gy (</= 1%)

Rapporto alfa/beta 1,5

Endpoints (studio fase I/II)

valutazione della variabilità spaziale dell’isocentro nei trattamenti radioterapici di carcinoma prostatico

valutazione della tossicità acuta e tardiva rettale, vescicale, enterica (ipofrazionamento)

Organ motion:

� movimenti della ghiandola prostatica nelle tre direzioni spaziali (LL-AP-CC)

� Retto vuoto->retto pieno: spostamento craniale e anteriore della prostata

� Vescica vuota->vescica piena: spostamento caudale e posteriore

Strategie per controllare/ridurre le incertezze geometriche nella riproduzione del trattamento

� Uso di sistemi di immobilizzazione/contenimento:permette di contenere prevalentemente gli errori sistematici

� Strategia di correzione off-line:permette di correggere gli errori di set up

� Strategia di correzione on-line:permette di correggere gli errori casuali legati all’organ motion

Fiducial markers (gold seeds)

�Fiducial markers: reperi radio-opachi (Kit/paziente: 3 “semi d’oro”, 1.2 x 3 mm, aghi: 17 gauge)

� Copertura antibiotica a partire dalle24 ore che precedono il posizionamento; retto “vuoto”

� Accesso trans-perineale/rettale sotto giuda ecografica trans-rettale (Urologo specialista)

� Posizionamento: lobo destro, lobo sinistro, apice

� Tempo di esecuzione: 10 minuti

� Lieve ematuria transitoria con risoluzione spontanea (5/18 pazienti)

� Attesa di almeno 15 gg prima della RT

Gold seeds (immagine da TC simulazione)

a.

b.

Fiducial markers (gold seeds)

Il Radioterapista nella prima seduta di trattamento definisce sulle DRR in rosso il campo 10x10 ed in verde delle strutture anatomico – funzionali utili (goold seeds).

Le due immagini (DRR ed IP) vengono ora raffigurate sulla stessa schermata in modo tale da permettere l’operazione del matching,

1. dei campi in un primo momento

2. dei fiducial markers successivamente

Immagini di riferimento e matching

DRR

IP

gantry 90°

gantry0°10x10 cm 10x10 cm

Matching

alfa 0°

alfa 90°

Matching

1. matchinglimiti campo: si sovrappone alla DRR la IP, facendo coincidere i limiti del campo

alfa 0°

alfa 90°

Matching

2. matchingdei reperi radio-opachi

alfa 0°

alfa 90°

Tolleranza di errore di allineamento

� Limiti di tolleranza di scostamento massimo

dell’isocentro (cut off): 3 mm nelle tre direzioni dello

spazio (latero-laterale, verticale, sagittale)

� Tali limiti sono stati mutuati dalla letteratura

(esperienze internazionali con Fiducial Markers*: B.Pickett and M.Roach; Chung et al.: On-line aSi portal imaging of implantedfiducial markers for the reduction of interfraction error duringconformal radiotherapy of prostate carcinoma, Int J RadiatOncol Biol Phys., 2004 )

Il valore medio di scostamento relativo tra isocentro e ghiandola prostatica (gold seeds) ottenuto dopo le correzioni di set up(calcolato su 25 frazioni) è stato rispettivamente pari a 0.94 mm +/- 1.13 mm (SD) (range: 0.01-1.81 mm) mm, 0.96 mm +/- 1.08 (SD) (range: 0.25-1.57 mm) , 1.26 mm +/- 1.21 (SD) (range: 0.33-2.14 mm) *

*Soete et al.; Ghilezan et al.; Schallenkamp et al.; Alasti et al.; Wu et al.; Tinger et al.; Little et al. e Ullman et al.; Nichol et al.; Van den Heuvel et al.; Van der Heide et al.

Risultati

Distribuzione di dose 3D

a.

ISODOSE 95% PTV1ISODOSE 95% PTV2

���� ISODOSE 95% PTV3���� PTV1���� RETTO� VESCICA

� ISODOSE 95% PTV3���� PTV1���� PTV3���� VESCICA

PTV1

PTV3

PTV2

PTV3

PTV1

Fiducial markers: svantaggi

�comporta un allungamento dei tempi tecnici all’apparecchio di trattamento, di sosta del paziente sul lettino di terapia (tempo medio: 25- 30 minuti) e un impegno quotidiano da parte del Radioterapista in media di circa 15 minuti/paziente

� le verifiche del set up richiedono l’erogazione di 2-3 MU per le IP frontali e di circa 5 MU per le IP sagittali, che devono essere valutate nella definizione della dose complessiva somministrata

� la realizzazione manuale del disegno presenta una variabilitàintra/inter-operatore (in media: 1 mm) (Ullman et al., Radiat Oncol, 2006) anche a causa della visibilità dei markers, non sempre ottimale (alfa 90°)

Fiducial markers: vantaggi

� si è dimostrato un valido strumento atto all’individuazione quotidiana dell’organ motion e riduzione dell’errore sistematico e casuale, metodica peraltro relativamente poco costosa e scarsamente invasiva per il paziente

� rende possibile una riduzione dei margini di espansione dei volumi di trattamento radioterapico, in particolare l’espansione CTV1-PTV1:

Oggi l’introuzione dei fiducial markers è ritenuta la forma piùaccurata di IGRT per il carcinoma prostatico