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IGRT
Radioterapia
Guidata dalle
Immagini
Mauro Palazzi
SC Radioterapia
Ospedale Niguarda, Milano
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3 “rivoluzioni” tecnologiche recenti in Radioterapia
1. inizio anni ’90- pianificazione ( RT 3D )
2. fine anni ’90- erogazione ( IMRT )
3. >2000- verifica ( IGRT )
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PIANIFICAZIONE 3D
EROGAZIONE
(IMRT)
VERIFICA (IGRT)
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RI-PIANIFICAZIONE 3D
EROGAZIONE
(IMRT)
VERIFICA (IGRT)
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In un futuro non lontano:
verifica in tempo reale con TC
della anatomia “del giorno”
ri-pianificazione in tempo reale
per l’erogazione “del giorno”
(adaptive radiotherapy)
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PROBLEMA 1:
Quanto costa la tecnologia in RT?
• RT 3D = 80 euro
• IMRT = +70 = 150 euro
• IGRT = +70 = 220 euro
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RISPOSTA 1:
I costi della RT tendono ad
aumentare significativamente
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PROBLEMA 2:
Quanto “rende” la tecnologia in
RT?
• e’ quasi impossibile fare studi
randomizzati sulle nuove
tecnologie (IMRT, IGRT)
• ?
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2003-2007, UK
94 pazienti con ca faringe randomizzati a: 3DRT vs IMRT (60-65 Gy/30 frazioni)
Endpoint primario: xerostomia ≥ G2
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Xerostomia > G1 80%
20%
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DIGRESSIONE 1:
E’ possibile ipotizzare che un
“miglioramento terapeutico”
comporti un rischio di
peggioramento del risultato?
SI !!!!
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DIGRESSIONE 2:
Siamo pronti a misurare un
miglioramento in termini di qualità
di vita dei nostri
“miglioramenti terapeutici” ?
NO !!!!
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PROBLEMA 2:
Quanto rende la tecnologia in RT?
• e’ quasi impossibile fare studi
randomizzati sulle nuove
tecnologie (IMRT),
• IGRT ?
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PROBLEMA 2:
Quanto rende la tecnologia in RT?
• e’ quasi impossibile fare studi
randomizzati sulle nuove
tecnologie (IGRT)
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IGRT = image-guided radiotherapy (radioterapia guidata dalle immagini)
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1. Tumor target volume definition
2. Intra-fraction organ movement
3. Inter-fraction organ movement
4. Rigid and deformable image registration
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RINOFARINGE - boost
T
NN
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IGRT = Frequente acquisizione di immagini
nel bunker di terapia, durante un ciclo di
trattamento, con decisioni prese sulla base
di queste informazioni
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IGRT = Frequente acquisizione di immagini
nel bunker di terapia, durante un ciclo di
trattamento, con decisioni prese sulla base
di queste informazioni
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Perché è importante verificare FREQUENTEMENTE il trattamento erogato? Perché rispetto alla situazione di riferimento (piano di cura) si possono verificare, lungo
TUTTO l’arco del trattamento, importanti
variazioni che tendono a peggiorare la qualità del trattamento stesso
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VARIAZIONI = 1. Variazioni di tipo geometrico ( errori di riposizionamento) inter-frazionali 2. Cambiamenti fisiologici degli organi interni (e del bersaglio) (intra-) e inter-frazionali 3. Variazioni dimensionali del tumore e degli organi in seguito al trattamento inter-frazionali
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Un altro fattore importante, nella verifica del trattamento, è la qualità delle informazioni fornite dalla verifica
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Idealmente, vorremmo disporre di uno strumento che ci consenta di verificare il trattamento effettivamente erogato: 1. frequentemente (tutte le frazioni?) 2. sulla base di un imaging di alta qualità (reperi ossei vs strutture anatomiche )
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Ie tecniche protagoniste della “rivoluzione” IGRT
1. tecniche planari • EPID (electronic portal imaging devices)
• cyberknife
2. tecniche volumetriche • in-room CT scanner “on rails”
• cone-beam CT (kV, MV)
• Tomoterapia
3. tecniche non radiografiche • ecografia
• on-board RM
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Prima fase dell’epoca IGRT:
Impiego dell’EPID
(Electronic Portal Imaging Device)
EPID DRR
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L’impiego dell’EPID ha dato origine all’ ”era IGRT”:
Vantaggi: 1- possibile alta frequenza di rilevazioni
2- possibilità di utilizzo on-line
3- software per facilitare il confronto manuale con DRR (immagine di riferimento prodotta dal piano di cura)
Svantaggi: 1- qualità relativamente bassa
2- esposizione addizionale a Rx significativa
3- limitate possibilità di registrazione automatica
4- no possibilità di ri-pianificazione
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Ie tecniche protagoniste della “rivoluzione” IGRT
1. tecniche planari • EPID
• cyberknife
2. tecniche volumetriche • in-room CT scanner “on rails”
• cone-beam CT (MV, KV)
• tomoterapia
3. tecniche non radiografiche • ecografia
• on-board RM
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CONE BEAM CT
Accessorio montato su Linac
Consente la acquisizione in tempo reale di immagini TC volumetriche con una singola rotazione (parziale o completa) del gantry
Possibilità di registrazione delle immagini TC di localizzazione con quelle di pianificazione con algoritmi automatici (bone, grey) o manualmente
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Con l’impiego della CBCT l’era IGRT è entrata nel vivo:
Vantaggi: 1- possibile alta frequenza di rilevazioni, on-line
2- buona qualità delle immagini (kV, MV)
3- software per registrazione automatica
4- possibilità di ri-pianificazione
5- correzioni anche rotazionali (lettino 6 gradi libertà?)
Svantaggi: 1- qualità non ottimale
2- esposizione addizionale a Rx significativa?
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IL PROBLEMA DELLA NON-RIGIDITA’ DEL PAZIENTE
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IL PROBLEMA DELLA NON-RIGIDITA’ DEL PAZIENTE
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IL PROBLEMA DELLA NON-RIGIDITA’ DEL PAZIENTE
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1- aspetti logistici (extra-time) I
L’acquisizione delle immagini (singola rotazione
parziale o completa della testata) dura (minuti):
tonsilla prostata
Elekta (kVCBCT) 2 3
Siemens (MVCBCT) 2.5 2
Tomoterapia (MVFBCT) 5 4.5
Varian (kVCBCT) 2.5 3
ESTRO report on 3D CT-based IGRT (Radiother Oncol 94:129,2010)
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1- aspetti logistici (extra-time) II
La ricostruzione/registrazione/correzione dura
(minuti):
tonsilla prostata
Elekta (kVCBCT) 2 2.5
Siemens (MVCBCT) 3 3.5
Tomoterapia (MVFBCT) 4.5 5
Varian (kVCBCT) 1.5 4
ESTRO report on 3D CT-based IGRT (Radiother Oncol 94:129,2010)
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1- aspetti logistici (extra-time) III
L’intera fase dura (minuti):
tonsilla prostata
Elekta (kVCBCT) 4.5 5.5
Siemens (MVCBCT) 7.5 5.5
Tomoterapia (MVFBCT) 11 10
Varian (kVCBCT) 4.5 7
ESTRO report on 3D CT-based IGRT (Radiother Oncol 94:129,2010)
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2- aspetti operativi: quale protocollo di IGRT?
(frequenza di imaging)?
Bilancio costi-benefici
Costi: occorre tener conto sia dei fattori logistici
che di quelli radioprotezionistici
Benefici: errori residui nei “giorni non-IGRT”
Correlazione frequenza IGRT : errori residui
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24 pazienti con T distretto testa-collo, IGRT (tomo) tutte le frazioni (802)
A posteriori, calcolo dell’errore residuo nei giorni non-IGRT / tutti i giorni
utilizzando 8 protocolli diversi (% = % fraz IGRT/ fraz totali):
no IGRT (0%), prime 1, 3, 5, 7 frazioni (3, 9, 15, 21%),
settimanale (20%), prime 5 poi sett. (31%), giorni alterni (50%)
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LR pc
-1,90
-1,60-1,30
-1,00-0,70
-0,40-0,10
0,200,50
0,80
1,101,40
1,70
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
measurement number
dis
pla
cem
en
t (c
m)
LR pc
Dati Niguarda, in press 2012
Spostamenti laterali
(destra-sinistra
Meno spostamenti > riduzione dei margini!
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RINOFARINGE - boost
T
NN
2D 3D
IMRT
IGRT
ART
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TC centratura 0 Gy
CBCT 30 Gy
CBCT 62 Gy
77 aa ♂, ca squamocelleulare G3 fossa nasale T3NO, in corso RT
esclusiva a scopo curativo
IGRT >> ART (1)
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TC centratura
CBCT 0 Gy
CBCT 50 Gy
IGRT >> ART (2)
56 aa, ♂ ca squamoso
orofaringe G2 T2N3
replanning
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PROBLEMA 3:
La tecnologia, in RT,
è una scelta ?
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ripartizione per tecnica RT
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
codice centro
% p
azie
nti
IMRT 3D complessa
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CONCLUSIONI
• IGRT = avanzamento tecnologico dalle
potenzialità straordinarie
• aumenta i costi, impossibile misurare i benefici
e quindi i criteri di appropriatezza
• attualmente nettamente sotto-utilizzato,
essenzialmente per carenza di risorse
• occorre fare ogni sforzo, a tutti i livelli, per
portare questa tecnologia a disposizione del
maggior numero possibile di pazienti