commissioning liac_ioert

Lara Ferri

19/04/2014

Caratterizzazione e commissioning per radioterapia

intraoperatoria

Università degli studi di Torino Facoltà di Scienze M.F.N

Corso di laurea in Fisica Biomedica

Trattamento Iort

Acceleratore dedicato: LIAC

Protocolli internazionali

Dosimetria assoluta

Dosimetria relativa

Programma di garanzia della qualità

Dosimetria In Vivo

Simulazioni caso clinico

19/04/2014

Profili con pellicole GAF

Micro-mosfet


intraoperatoria

19/04/2014

. Acceleratore in una

sala attigua alla camera operatoria e acceso circa 15 minuti prima dell’inizio della terapia

• Apparecchiatura guidata in sala

operatoria e avvicinata al paziente senza che questo debba essere spostato.

•Medico radioterapista chirurgo e fisico medico decidono i parametri del trattamento. •Disco attenuatore in PTFE e acciaio posto sotto la parte da irrediare

Caratterizzazione e commissioning per radioterapia intraoperatoria

19/04/2014

•Terminale in perspex inserito nella breccia chirurgica

•Porta applicatore collegato alla testa radiante

•Hard docking

•Inserimento UM per la prescrizione di dose

•Irraggiamento

•Posizionamento schermi in Pb


intraoperatoria

19/04/2014

Diametro Angolo terminale

Struttura mobile + armadio di controllo

5 gradi di libertà Elettroni 4; 6; 8; 10 MeV

Applicatori in perspex 1.13 g/cm3

30; 40; 50; 60; 70; 80; 100 mm

0°; 15°; 30°; 45°

Lunghezza 60±1mm

Sordina S.p.A

Caratterizzazione e commissioning per radioterapia intraoperatoria

LINAC CLINAC 2100 C/D

Potenza media <2.5 kW >10 kW

PRF 1-60 Hz 200-300 Hz

Cannone elettronico Diodo Triodo

Sistema raffreddamento Acqua-Aria Acqua-Acqua

Bending magnets No Sì

Filtri diffusori 55 μm Titanio 60 mm Alluminio

19/04/2014

E (MeV) Ø 100 mm Ø 60 mm

10 2-3.5 3.6-6

8 1-1.5 1.8-2.8

6 0.6-0.8 1.1-1.5

4 0.3-0.5 0.5-0.9

< 0.01 (cGy/impulso)

Dose per impulso cGy/pulse


intraoperatoria

E

Ø

Elettroni 3-50 MeV

R50 1-20 g/cm2

19/04/2014

Camera a ionizzazione a facce piane parallele Fantoccio ad acqua Profondità di riferimento Fattori di correzione

polhptcorr kkkMM ,

satQQwDcorrw kkNMD ',

19/04/2014

4 MeV 6 MeV 8 MeV 10 MeV

Roos 0,938 0,929 0,918 0,907

Adv. Markus 0,939 0,930 0,918 0,908

Valori normalizzati ad R100

refairw

airw

QQ

LIAC

QQzs

Rskk

,

100,

,

)(

, 00


intraoperatoria

Metodo delle due tensioni

Di Martino et al.

Teoria di BOAG

Laitano et al.


intraoperatoria


Roos 1,046 1,098 1,159 1,252

Adv. Markus 1,002 1,005 1,007 1,011

cn

enec

n

debaw

cEnEcE 11 dEbE ecea 11

11

1ln

11

1ln

12

1212

111

1

21

212

1

1

11

2

1

uV

V

u

eV

Vu

eu

Q

Q

2

112 uuV

V

R. F. Laitano et al., “Charge collection efficiency in ionization chambers exposed to electron beams with high dose per pulse,” Phys. Med. Biol. 51, 6419–6436 (2006).

http://link.aip.org/link/?&l_creator=getabs-normal1&l_dir=FWD&l_rel=CITES&from_key=MPHYA6000034000008003205000001&from_keyType=CVIPS&from_loc=AIP&to_j=PHMBA7&to_v=51&to_p=6419&to_loc=IOP&to_url=http://stacks.iop.org/0031-9155/51/6419?key=aip.822f140f4256b5d5ecb17b04322205e2





19/04/2014

Adv Markus Dosimetro di riferimento

Roos Dosimetro di uso corrente

Dosimetria assoluta

UM/Gy

UM/nC

UM/nC Corr factor

taratura

(%)

/)(

prescritta

nowprescritta

ISODOSE

GyUMGyDoseUM

dosabsabsdosP

nowP

nowGy

UM

K

Kfactorcorr

Gy

UM

,

,

nowT

dosabsT

dosabs

now

K

K

nCUM

nCUMcorrfactor

/

/


intraoperatoria

19/04/2014

Rosi, A. and Viti, V. (Eds) Guidelines for quality assurance in intra-operative radiation

therapy. Rapporti

ISTISAN 03/1 EN (2003). ISTISAN Report 03/1

Energia(MeV) 10 8 6 4

Fricke cGy/UM 5,57 3,85 2,68 1,89

Adv Markus cGy/UM 5,47 3,70 2,59 1,86

Energia(MeV) 10 8 6 4

Roos cGy/UM 5,70 3,88 2,70 1,92


intraoperatoria

Fantoccio ad acqua + diodo

Profili

PDD

-10%

10%

30%

50%

70%

90%

110%

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

dose %

mm

10 MeV; 60 mm 0°

A

C

19/04/2014


intraoperatoria

Calibrazione e verifica indipendenza da : Energia del fascio Qualità del fascio Fluenza del fascio

Lettura pellicole: Esposizione al build up Scansione con scanner Estrazione canale rosso

Verifica real time dose somministrata con camera Roos ad R50

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

0 200 400 600 800 1000

lett

ura

pellic

ola

dose (cGy)

6 MeV

10 MeV

19/04/2014


intraoperatoria

Errore su dose 3%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

-55,00 -35,00 -15,00 5,00 25,00 45,00 d

ose %

profilo (mm)

GAF

fantoccio ad

acqua

GAF

fantoccio ad

acqua

R100

R50

Ø30 mm 0°

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

-60,00 -40,00 -20,00 0,00 20,00 40,00 60,00

Dose (Gy)

profili (mm)

R100

LR

TG

Verifica dose assoluta Confronto profili con fantoccio ad acqua

Dose somministrata

Dose media Left Right

Dose media Target Gun

600 cGy 611 cGy

+2% 614 cGy

+2%

Ø50 mm 0°

PDD 6MeV GAF Fantoccio ad

acqua

10 mm|100% 100% 100%

22 mm| 48% 53% 48%

-10%

10%

30%

50%

70%

90%

110%

-60 -40 -20 0 20 40 60

dose %

profilo LR (mm)

Ø50mm_0° LR

10 MeV

R100

R95

R80

R90

R50

-10%

10%

30%

50%

70%

90%

110%

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

Dose %

profilo LR (mm)

Ø30mm_0° LR

6 MeV

R100

R90

R50

R100 R90 R50

19/04/2014


intraoperatoria

Il problema

Profondità build up

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

-60 -40 -20 0 20 40 60 80

dose %

profili crossline (mm)

5 mm

7 mm

11 mm

13 mm

15 mm

17 mm

19 mm

Ø50mm 30°

19/04/2014


intraoperatoria

15

20

25

30

35

40

2 4 6 8 10 12

pro

fond

ità (m

m)

energia fascio (MeV)

Ø50mm

R50

0°

15°

30°

45°

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

-20 0 20 40 60 80

PDD

Applicatore Ø50mm 30°

19/04/2014

R100 R95 R70 R90


intraoperatoria

R50

19/04/2014

Parametro Tolleranza Frequenza

Stabilità a breve termine del sistema di monitoraggio dosimetrico

±1% Prima di ogni trattamento

Stabilità a lungo termine del sistema di monitoraggio dosimetrico

±3% Mensile

Proporzionalità del sistema di monitoraggio dosimetrico

2% Mensile

Simmetria del campo ±3% Mensile

Omogeneità del campo ±5% Mensile

Energia della radiazione ±2mm Mensile

Stabilità a lungo termine del sistema di monitoraggio dosimetrico:

dosimetria in condizioni di non riferimento-output

dosimetria in condizioni di riferimento

±2% ±2%

Annuale Biennale


intraoperatoria

-10%

10%

30%

50%

70%

90%

110%

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

PDD

profondità (mm)

4 MeV

6 MeV

8 MeV

10 MeV

4 MeV

6 MeV

8 MeV

10 MeV

12 Maggio

23 Settembre

E (MeV) R50 (mm)

12/05/2011 R50 (mm)

23/09/2011 R50(mm)

26/06/2009

4 16.8±0.5 17.2±0.5 17±1

6 22.0±0.5 22.5±0.5 22±1

8 29.2±0.5 29.9.±0.5 29±1

10 39.1±0.5 39.5±0.5 39±1

19/04/2014

19/04/2014

y = 0,76x - 0,93

R² = 0,99

y = 0,53x - 0,22

R² =0.99 y = 0,37x + 0,37

R² = 0.99

y = 0,21x + 0,67

R² = 0.99

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

400,00

0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 1400,00

10 MeV

4 MeV

8 MeV

6 MeV

UM

nC


intraoperatoria

Deviazione standard % lettura dosimetria quotidiana

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5


Novembre 2010 Agosto 2011

19/04/2014


intraoperatoria

Lettura dosimetria quotidiana/ Lettura

dosimetro di riferimento

-18,00%

-16,00%

-14,00%

-12,00%

-10,00%

-8,00%

-6,00%

-4,00%

-2,00%

0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%


19/04/2014


intraoperatoria

Novembre 2010 Agosto 2011

Dimensioni ridotte

Risposta lineare

Riproducibilità elevata

Indipendenza angolare

Indipendenza dal rateo di dose

Indipendenza dall’energia

Lettura diretta

Sterilizzabilità

19/04/2014

Trattamento in un’unica seduta ma con 2 irraggiamenti

Dopo primo irraggiamento -> lettura mosfet

Eventuale correzione UM prescritte

Micromosfet

Micromosfet

Best Medical Canadian

Modulo TN-RD-70-W

Lettura in vivo

Sistema wireless, controllo PC

19/04/2014

Area attiva 0,2mm x 0,2 mm Spessore 1mm Sensibilità a Rmax 1 mV/cGy Indipendenza da dose rate Indipendenza da temperatura Indipendenza dalla direzione della radiazione

Metal oxide silicon field effect transistors

Necessitano di calibrazione


intraoperatoria

Dosimetria in vivo

19/04/2014

Tutte le energie Profondità di build up 50 UM

)(_

)(_

cGycameradosimetria

mVmosfetletturaFC

Mosfet FC 6MeV FC 8 MeV FC 10 MeV

Rosso 1.07 | 2% 1.03 | 4% 1.10 | 1%

Blu 1.03 | 2% 1.05 | 2% 1.07 | 1%

Viola 1.01 | 2% 1.02 | 2% 1.1 1| 1% Caratterizzazione e

commissioning per radioterapia intraoperatoria

19/04/2014

Nel 12% delle pazienti trattate la dose letta dal mosfet è superiore alla prescrizione di circa il 10%

Reale somministrazione Lettura mosfet

Disco attenuatore

Fantoccio di acqua solida

guanto

Bolus

guanto mosfet

Disco

+13%


intraoperatoria

La dose massima attesa è la dose al build up

19/04/2014

+14%

+12% Caratterizzazione e

commissioning per radioterapia intraoperatoria

19/04/2014

7%

9%

11%

13%

15%

17%

19%

21%

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

vari

azio

ne %

profilo TG (mm)


intraoperatoria

19/04/2014

7%

8%

9%

10%

11%

12%

13%

14%

15%

16%

17%

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

vari

azio

ne %

profilo TG (mm)


intraoperatoria

19/04/2014

5,7

5,8

5,9

6

6,1

6,2

6,3

6,4

6,5

6,6

6,7

6,8

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

dose (G

y)

profilo (mm)

H 0.7cm L 0.2cm

interfaccia

spessore

Simulazioni Montecarlo precedenti non avevano evidenziato la presenza di sovradosaggi


intraoperatoria

19/04/2014

altezza gap 10 mm

altezza gap 7 mm

altezza gap 5 mm 1

1,05

1,1

1,15

1,2

2 5 7 10 12 22

dose

misurata/dose

attesa

larghezza gap (mm)

-2%

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

-10 -5 0 5 10

variazione %

profilo (mm)

H 1cm L0.5cm

H1cm L0.2cm

H0.5cm L0.5 cm

H0.5cm L0.2cm

H 0.7 cm L0.2cm


intraoperatoria

Caratterizzazione LIAC

Verifica adeguatezza uso pellicole GAF

Prove di garanzia della qualità del trattamento

Introduzione della dosimetria In Vivo con Micro-Mosfet

Analisi dati DIV

Ricerca di set up sperimentali

Verifica esistenza reale sovradosaggio

Determinazione dimensione parametri gap d’aria

19/04/2014

⇨Individuato metodi e strumenti adatti ⇨Calcolato i fattori correttivi

⇨ Sovradosaggi

⇨Misura con Mosfet ⇨Misura con pellicole

Attendiamo conferma con Simulazioni MonteCarlo

commissioning liac_ioert

Health & Medicine