Budowa urządzeń obrazujących w teleradioterapii Witold Skrzyński Zakład Fizyki Medycznej 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 1 Budowa urządzeń obrazujących w teleradioterapii • Zgodnie z programem specjalizacji… • Omówienie dostępnych urządzeń wykorzystywanych do obrazowania z zastosowaniem promieniowania kilowoltowego i megawoltowego • Omówienie systemów obrazowania 2D i 3D • Kontrola jakości obrazu oraz geometrycznej dokładności systemów obrazujących • Dawki otrzymywane w radioterapii w wyniku obrazowania • Efekt: znać budowę i zasady działania systemów służących do obrazowania, zintegrowanych z aparatem terapeutycznym. 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 2 Obrazowanie MV 2D • Obrazowanie w wiązce terapeutycznej (tzw. obrazowanie portalowe) • Źródło promieniowania – terapeutyczne • Fotony, zwykle najniższa energia (6 MV) • Czasem dodatkowa energia tylko do obrazowania, np. 2,5 MV • Detektor – kiedyś film, teraz EPID (Electronic Portal Imaging Device) 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 3 EPID: obrazowanie w polu terapetycznym • Samo pole terapeutyczne, lub pole terapeutyczne + rozsunięte szczęki (jeśli w polu terapeutycznym brak dobrych struktur anatomicznych) • Kształt pola, „trafienie” - porównanie z obrazami z symulatora (lub DRR z TPS) 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 4 EPID: obrazowanie w polu terapetycznym • Weryfikacja dozymetryczna (rozkład i wielkość dawki) – pre-treatment (bez pacjenta), ew. transit dosimetry (z pacjentem) 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 5 EPID: weryfikacja ułożenia pacjenta w dodatkowych polach setupowych „trafienie” - porównanie z obrazami z symulatora (lub DRR z TPS) 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 6 Detektor EPID • Typowy współczesny EPID • Warstwa build-up (np. 1 mm Cu) • Scyntylator, np. GdO2S2:Tb • Elektronika: fotodiody, tranzystory (amorficzny krzem, aSi) • Odczyt linia po linii • Kiedyś inne rozwiązania • Ekran fluorescencyjny + kamera • Matryca komór jonizacyjnych wypełnionych cieczą 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 7 Kalibracja EPID Obraz dark field (bez wiązki) (tryb obrazowania) Obraz surowy Obraz skorygowany Obraz flood field (pole otwarte) + mapa uszkodzonych pikseli 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 8 Kalibracja EPID (tryb dozymetryczny) • Kalibracja flat field: • Korzystna dla jakości obrazu (jednorodny obraz pola otwartego) • Zafałszowuje informację o dawce (profil pola otwartego nie jest przecież płaski) • W trybie dozymetrycznym (używanym np. do weryfikacji IMRT) dodatkowe kalibracje: • Profile dawki • Wielkość dawki 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 9 Obrazowanie kV 2D • Lampa rtg zamontowana do gantry • Detektor obrazu zamontowany do gantry • Detektor jak w radiografii • Podobny do EPID, (scyntylator + fotodiody) tylko bez warstwy build-up • Podobne kalibracje jak EPID (dark/flat field, martwe piksele) • Zastosowanie do weryfikacji ułożenia pacjenta 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 10 Obrazowanie 2D: kV vs MV • Zalety obrazowania MV • Źródło promieniowania już jest • Możemy sprawdzić pole terapeutyczne (kształt, dawka), a nie tylko ułożenie pacjenta • Zalety obrazowania kV • Lepszy kontrast obrazu • Zwykle niższa dawka 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 11 Obrazowanie 3D: kV CBCT CBCT - Cone-beam computed tomography. Varian, Elekta… 2020-09-29 www.pib-nio.pl Obrazowanie 3D: kV CBCT • W niektórych konieczność ręcznej wymiany filtra bow-tie …albo ręczne rozkładanie panelu detektora 2020-09-29 www.pib-nio.pl Obrazowanie 3D: MV CBCT Varian Halcyon Siemens 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 14 Obrazowanie 3D: MV CT Nie cone-beam! Wiązka wachlarzowa jak w CT 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 15 Obrazowanie 3D: MV vs kV • Lepszy kontrast tkanek miękkich w kV 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 16 Obrazowanie 3D: MV vs kV Brak artefaktów od metalowych implantów w obrazowaniu MV 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 17 Obrazowanie 3D: CBCT vs CT • Szeroki kąt wiązki w CBCT = więcej szumu na detektorze, jakość obrazu niższa niż w CT (FBCT = fan beam CT) 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 18 Kalibracja kV CBCT • Kalibracja samego detektora: flat field, dark field, martwe piksele, itp. • Kalibracje trybu CBCT: • Beam hardening calibration (jednorodny fantom) • Kalibracja HU (zadanie „gęstości”) • Kalibracja położenia ramion, ale jest jeszcze ugięcie ramion! • W typowym CT albo w tomoterapii detektor jest zamocowany sztywno, ale tutaj nie… www.pib-nio.pl Kalibracja kV CBCT: Elekta Z korektą ugięcia ramion Bez korekty 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 20 Kalibracja kV CBCT: Varian 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 21 Testy geometrii • • • • 2020-09-29 Położenie ramion Środek detektora vs. oś wiązki Pomiar odległości w obrazie …dla różnych kątów gantry www.pib-nio.pl Strona 22 Testy geometrii • Obrazy kV i MV dla różnych kątów gantry 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 23 Testy geometrii – automatyczne procedury 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 24 Testy geometrii – automatyczne procedury 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 25 Obrazowanie 2D kV – jakość obrazu • Fantomy jak do rentgenodiagnostyki 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 26 Obrazowanie 2D MV – jakość obrazu • Fantomy dostosowane do wyższej energii (np. fantom Las Vegas) QC-3V 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 27 Automatyczne testy obrazowania 2D 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 28 Obrazowanie 3D – jakość obrazu • Fantomy jak do kV CT 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 29 W polskim prawie nie ma wymagań do QA obrazowania w RT (=> testy producenta, raporty…) 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 30 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 31 Dawki związane z obrazowaniem • Dawka związana z obrazowaniem tego samego obszaru tym samym urządzeniem może się różnić kilkukrotnie, ale… • Dawki w obrazowaniu 2D są mniejsze niż dla 3D • Dawki w obrazowaniu kV są mniejsze niż dla MV 2020-09-29 Strona 32 www.pib-nio.pl Dawki związane z obrazowaniem doi: 10.2349/biij.7.2.e11 kV CBCT 2020-09-29 www.pib-nio.pl kV CBCT MV CBCT Strona 33 MV CT kV CT 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 34 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 35 Dawki związane z obrazowaniem • Informacje o dawkach są w literaturze. Gdybyśmy jednak chcieli znać je dokładnie dla naszego pacjenta, to: • 2D kV – chyba zaniedbywalne w porównaniu z dawką terapeutyczną • 2D MV (EPID) – można obliczyć w TPS • 3D MV/kV – pewnie wkrótce można będzie obliczyć w TPS? 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 36 Obrazowanie – inne rozwiązania: Typowy akcelerator + zewnętrzny system rtg 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 37 Brainlab ExacTrac Obrazowanie – inne rozwiązania: Nietypowy akcelerator z własnym systemem rtg 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 38 CyberKnife Obrazowanie – inne rozwiązania: Akcelerator + kV CT Siemens 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 39 Obrazowanie – inne rozwiązania: Ultrasonograf przy akceleratorze Nomos BAT Elekta Clarity 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 40 Obrazowanie – inne rozwiązania: Akcelerator + rezonans magnetyczny ViewRay MRIDIAN 0.35 T 2020-09-29 www.pib-nio.pl Elekta Unity 1.5 T Strona 41 Dziękuję za uwagę Witold Skrzyński w.skrzynski@zfm.coi.pl 2020-09-29 www.pib-nio.pl Strona 42
