acelerador linear digital · tempo curto de aquecimento ... a qualidade do feixe é controlada por...
TRANSCRIPT
Programa Nacional de Formação
em Radioterapia
ACELERADOR LINEAR DIGITAL
Helder Alexandre Nogueira
Especialista de Produto
Elekta Medical Systems
Mestrado Profissional em Física Médica
Origem da Elekta
Professor Lars Leksell: fundador da Elekta y professor do departamento de Neurociencias no Karolinska University Hospital (Estocolmo, Suécia)
Desde 1949 desenvolveu métodosrevolucionários de cirurgia estereotáxica e radiocirurgia no cerebro
A Elekta foi fundada como uma empresa de Pesquisa e Desenvolvimento em 1972, baseadanas inovacões do Prof. Dr. Lars Leksell
Em 1997, a Elekta adquiriu o negócio de Radioterapia da Philips
Módulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
1997
• Radioterapiade Philips
2005
• IMPAC Medical Systems
• Medical Intelligence
2007
• 3D Line
2008
• CMS
2010
• ResonantMedical
2011
• Nucletron
2006
• Beijing Medical Equipment Institute (BMEI)
1972Fundaçãoda Elekta
Origem da Elekta
Mestrado Profissional em Física Médica
7th Geração de Controle Digital
Acelerador linear digital – Geração do feixeMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
O acelerador linear digital produz, monitora e conforma de forma precisa o feixe de radiação para o alvo planejado.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
De forma sincronizada o “canhão de elétrons” libera elétrons e a magnetron envia ondas de radiofrequência para acelerar estes elétrons
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Mestrado Profissional em Física Médica
30% menos consumo de energia do que sistema com klystron
O Magnetron controle a intensidade e frequência das ondas de radiofrequência, determinando a energia dos raios-X que serão produzidos
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
O feixe de raios-X é criado quando os elétrons atingem e interagem com o alvo de tungstênio .
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Potência de pico - 5MW (megawatt)
Baixa temperatura de operação
Não necessita sistema especial de dispersão de calor
Não gera radiação ionizante
Tempo curto de aquecimento (6 minutos)
Totalmente desligada quando o Linac não está em uso
Mais de 7 anos de vida útil
Acelerador linear digital – Geração do feixe Módulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
O acelerador linear digital utiliza um canhão de elétrons tipo diodo.
Os elétrons são produzidos ao aquecer o filamento de tungstênio (dentro do catodo) e são injetados no guia de ondas.
A quantidade de elétrons é controlada pela temperatura no filamento
Eles são acelerador no guia de ondas em direção ao alvo
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
O guia de ondas contém uma sequência de células de cobre
Pequenas aberturas circulares entre as células permitem que os elétrons viagem pelo guia de ondas e ajudam a focalizar o feixe
Todo o ambiente é mantido sob vácuo para evitar que os elétrons sejam freados por outras partículas
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
O caminho do feixe de elétrons é controlado por dois conjuntos de bobinas que cercam o guia de ondas.
Dois conjuntos de “bobinas focalizadoras” ajudam a definir o feixe de elétrons para que seja extremamente fino ao atingir o alvo.
O sistema é resfriado continuamente por água.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Ao deixar o guia de ondas, os elétrons entram no tubo que os redireciona para o alvo.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Três pares de bobinas fazem a curvatura do feixe de elétrons.
Esse processo posiciona o feixe e também focaliza com diâmetro de 1 mm.
Este sistema tem “comportamento acromático”, ou seja, é possível focalizar elétrons de diferentes energias no mesmo ponto.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
15
O formato desse sistema permite reduzir o tamanho do equipamento e a garantir um isocentro baixo, importante para o posicionamento do paciente.
Módulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Acelerador linear digital – Geração do feixe
Mais fácil para posicionamento e alinhamento do paciente
16
Módulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Acelerador linear digital – Geração do feixe
Cabeçote maior
Exemplo: Técnica de mama com suporte de braço.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Os elétrons de alta energia atingem um pequeno alvo de tungstênio onde são gerados os fótons (raios-X).
Os fótons de alta energia saem do alvo em direções diversas. O colimador primário só permite a passagem dos fótons que viajam na direção de saída do feixe, criando o feixe em foramto de cone.
O colimador primário absorve os fótons espalhados que estão em outras direções.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
O colimador primário é responsável por definir o tamanho máximo do feixe clínico
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Nesta etapa os fótons não são uniformemente distribuidos no campo, então utilizamos um “filtro achatador”.
Este filtro absorve mais fótons no centro do campo.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Os fótons passam pela câmara de ionização, para medida de dose e monitoramento da qualidade do feixe.
A dose é medida e controlada simultaneamente em duas câmaras de ionização independentes.
A primeira é o dosímetro primário, ela finaliza o feixe quando a dose necessária foi entregue.
A segunda atua como back up e para o feixe se a primeira falhar.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
O acelerador linear precisa reproduzir os feixes modelados no sistema de planejamento.
A qualidade do feixe é controlada por uma câmara dividida em 7 seções, cada uma monitora uma parte do campo de radiação.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Nos equipamentos modernos existe um colimador secundário no formato de Multilâminas (MLC) que consegue reproduzir a forma do alvo a ser tratado.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Um único sistema de computadorizado controla o acelerador linear digital e o colimador MLC, eliminando o risco de erros de entrega de dose devido a atrasos de comunicação egarantindo sincronização entre a dose entregue e aposição das lâminas.
Todos os sistemas de direcionamento e foco tem controle digital.
Todas as posições mecânicas são automaticamente selecionadas no console de controle.
Módulo IAcelerador linear digital – Geração do feixe
Mestrado Profissional em Física Médica
Sem potenciometros para ajustes.
Leitura em tempo real de mais de 4000 parâmetros.
Ferramentas de calibração e diagnóstico
Informação gráfica para serviços
Arquivos de log dinâmicos
Calibração automática
Acelerador linear digital – Geração do feixeMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
• Suporte com intervenção on-line
• Alertas e notificações
Redução de downtime
Acelerador linear digital – Geração do feixeMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Gantry montado sobre 4 rodízios facilita o balanceamento
Precisão do isocentro < 1mm de raio
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Mecânica
Sistema Portal IviewGT
Imagem únicas ou múltiplas 2D MV e fluoroscopia
Aquisição antes, durante e depois do tratamento
Suporta as técnicas de tratamento mais avançadas
Cálculo automático do deslocamento
Revisão de dados e análise de tendência
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – IGRT MV
Sistema CBCT XVI
Imagem 2D exposição única ou em sequência
Imagem 3D
Aquisição durante o tratamento
Fov máximo de 50x26 cm
Permite o movimento automático da mesa
Exatidão de tratamento melhor do que 1 mm
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – IGRT kV
Imagem durante o tratamento com correção para o espalhamento MV
Acelerador linear digital – IGRT kVMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Symmetry Registration
IGRT 4D sem uso de equipamentos externos
Sem necessidade de controle forçado de respiração
Acelerador linear digital – IGRT kVMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Não é apenas um CBCT 4D
Solução “on line”
Verificação do tratamento com correlação com o
movimento dos órgãos internos
A dose planejada é entregue na região onde o volume
alvo permanece na maior parte do tempo
Acelerador linear digital – IGRT kVMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Com o registro do Symmetry é possível realizar:
Redução de margens
Compensação do movimento do tumor
A imagem 4D é usada diretamente na correlação com
a posição planejada
A ferramenta alerta o usuário caso algum órgão de
risco possa ser afetado por alta dose após o
deslocamento.
Acelerador linear digital – IGRT kVMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
“Critical Structure Avoidance”
Targe
t
Critical structure
Acelerador linear digital – IGRT kVMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Symmetry
Gating
Tempo
(minutos
)
Mais eficiente
Acelerador linear digital – IGRT kVMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Tempo (minutos)
0 5 10 15 20
Symmetry
Gating
Probabilidade de movimento do
paciente
Acelerador linear digital – IGRT kVMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Agility
MLCi2
APEX
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Colimador MLC
Image courtesy of Christopher Walker, Head of Radiotherapy Physics
The James Cook University Hospital, Middlesbrough, UK
• Agility
• MLC integrado ao cabeçote
• Capacidade de tratar múltiplos volumes
• Campo 40 cm x 40 cm
• 160 lâminas
• Lâminas de 5 mm
• Lâminas de alta velocidade
41
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Colimador MLC
Agility™ MLCi2Varian HD MLC 120
Average transmission through leaf bank
<0.5% 1.5% intraleaf <2% *
Peak transmission through leaf bank
<0.5% 2.1% intraleaf <3% *
Mestrado Profissional em Física Médica
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IAcelerador linear digital – Colimador MLC
Image courtesy of Vivian Cosgrove, Ph.D., (2012) Head of Radiotherapy Physics at St. James’s Institute of
Oncology, Leeds Teaching Hospitals NHS Trust, UK. Adapted from Huq et al. PMB 49 (2002) M159-70
• MLCi2
• MLC integrado ao cabeçote
• Capacidade de tratar múltiplos volumes
• Campo 40 cm x 40 cm
• 80 lâminas
• Lâminas de 10 mm
47
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Metastase cerebral
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
MLCi2 AgilityIMRT VMAT IMRT VMAT
Homogeinity index 1.08 1.06 1.08 1.05
GI Low (5-10 Gy) 2.65 2.8 2.65 2.79
GI High (10-18 Gy) 3.18 3.26 3.23 3.23
Beam time 11:37 min 8:44 min 9:49 min 8:32 min
UM 3350 3240 3501 3333
Metastase cerebral
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
SBRT de pulmão
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
MLCi2 Agility
Prescripción del PTV 60 Gy 60 Gy
Homogeneity index 1.09 1.09
Average dose, left lung 8.25 Gy 8.13 Gy
Average dose, right lung 1.80 Gy 2.2 Gy
Average dose, heart 0.18 Gy 0.17 Gy
Number of sessions 5 5
Beam time 230 sec 215 sec
MU 2014 1997
Number of arcs 1 Rotation 1 Rotation
SBRT de pulmão
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
VMAT de próstata
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
MLCi2 Agility
Prescripció en el PTV mean 60 Gy mean 60 Gy
Homogeneity index 1.09 1.09
Average dose, rectum 35.8 Gy 35.6 Gy
Average dose, bladder 42.3 Gy 41.7 Gy
Number of sessions 30 30
Beam time 171 sec 152 sec
MU 789 762
Number of arcs 2 Rotations 2 Rotations
VMAT de próstata
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
VMAT de Cabeça e Pescoço
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
MLCi2 Agility
Prescripción en el PTV 54 Gy 54 Gy
Homogeneity index 1.12 1.14
Average dose, parotids 29.79 Gy 28.86 Gy
Max dose, cord 44.33 Gy 42.40 Gy
Average dose, lips 27.99 Gy 28.01 Gy
Average dose, brainstem 28.32 Gy 26.94 Gy
Number of sessions 30 30
Beam time 293 sec 182 sec
MU 635 633
Number of arcs 2 Rotations 2 Rotations
VMAT de Cabeça e Pescoço
Acelerador linear digital – Colimador MLCMódulo I
Mestrado Profissional em Física Médica
Helder Nogueira
Especialista de Produto
Mestrado Profissional em Física Médica