Řešení pro QA a dozimetrii v radioterapii. Ing. Radka Maradová, Ph.D. ENVINET a.s. Salih Arican Sun Nuclear Corporation

Transkript

1 Řešení pro QA a dozimetrii v radioterapii Ing. Radka Maradová, Ph.D. ENVINET a.s. Salih Arican Sun Nuclear Corporation

2 ENVINET a.s. Zaměření společnosti Komplexní dodávky a služby pro jadernou energetiku v ČR i v zahraničí Služby v oblasti ionizujícího záření Výroba a servis detektorů ionizujícího záření Výroba plastových scintilačních NaI (Tl) detektorů, servis a opravy spektrometrických tras a Ge detektorů Laboratorní systémy a technologie Vývoj a implementace software Průmyslová automatizace Informační a komunikační technologie Strojní výroba Certifikace podle mezinárodních standardů ISO 9001 a ISO 14001,

3 Divize přístrojové techniky Ing. Pavel Matoušek vedoucí divize přístrojové techniky Zaměření Dodávka, servis a instalace nukleární a laboratorní techniky Zastoupení výrobců a dodavatelů techniky pro měření a vyhodnocení radiochemických a radiometrických veličin, elektrochemické aplikace, zpracování elektrického a optického signálu a pro oblast radiologie Systémová podpora a servis v oblastech detekční a radiační techniky, laboratorní techniky, elektroniky i softwarových aplikací Ing. Josef Tecl, Ph.D. Ing. Hana Chaloupková Ing. Radka Maradová, Ph.D. Ing. Juraj Kravec

4 Produkty Sun Nuclear Corporation Routine QA Plan QA ATLAS, Daily QA 3, CHECKMATE 2 MapCHECK, MapCHECK 2, MapPHAN, ArcCHECK, EPIDose, RadCALC, MotionSim Machine QA PROFILER 2, IC PROFILER, TomoDose, SRS Profiler In-Vivo Dosimetry rf-ivd 2, IVD, QED, ISORAD Dosimetry 1D & 3D Scanner, PC Electrometer, EDGE Note: All products protected by US & international trademarks

5 ArcCHECK TM

6 Výzva v QA pro rotující svazky Moderní technologie spočívají v rotačních terapiích (RapidArc, VMAT, TomoTherapy, IMAT) IMRT, IGRT Rotující ozařovací svazky vybízí k specifickému zajištění kvality z pohledu pacienta Ideálním nástrojem pro QA by byl objemový detektor, jako je Bang Gel, ale ten není vždy praktický. SNC vyvinula kombinaci zařízení MapCHECK a MapPHAN jako užitečné řešení. Avšak vyvinula také ArcCHECK jako nejlepší QA řešení.

7 Budoucnost ve 3D 2D plocha s detektory pro IMRT QA 2D pole ozářené ze strany se stává jednorozměrným Nastává efekt stínění Dokonce i když nedochází ke stínění, významná část informací je ztracena Udělejme plochu s detektory koherentní se svazkem Dvě na sebe kolmé 2D plochy detektorů Je toto 3D? 3D konstruované pro IMRT Ano! QA Geometrie detektoru souvislá ArcCHECK detektory zůstávají koherentní vůči svazku bez ohledu na úhel gantry Izotropní 3D pole je definováno sestavením detektorů, ne pouze tvarem fantomu okolo detektorů

8 ArcCHECK Navržen pro spirálovité a obloukové ozáření RapidArc, TomoTherapy, VMAT uvádění do provozu spirálových ozařování IMRT, IGRT Ideální fantomy mají tvar pacienta ArcCHECK napodobuje tvar pacienta Pevná vložka je umožňuje zajistit homogenní hmotu Hmotnost: 16 kg

9 Tvar detektoru 3D tvar ArcCHECKu je unikátní mezi poli detektorů 1386 diod umístěných do spirály HeliGrid tato soustava detektorů je předmětem patentového řízení Zvýšení vzorkovací rychlosti a snížení překrývání detektorů z pohledu svazku nabízí tři klíčové výhody: Maximální hustotu detektorů pro každý úhel svazku Minimální stínění detektorů pro jakýkoliv úhel svazku Minimální závislost na úhlu při jakémkoliv úhlu svazku 21cm průměr, 21cm délka 1 cm rozestupy, 2.9 cm hloubka (3.3 cm účinná hl.) Je měřena jak vstupní tak výstupní dávka Účinné zdvojení hustoty detektorů v měřicím poli Střed 10x10 cm obsahuje přibližně 221 detektorů stejně jako MapCHECK 2 Vstupní a výstupní dávka může korelovat s úhlem gantry Nedochází k vzájemnému stínění detektorů

10 Hustota detektorů Je hustota detektorů ArcCHECKu dostatečná pro rotační dozimetrii? Rozmístění detektorů je 10 mm na fyzické úrovní detektorů Avšak skutečná hustota je menší díky vstupní a výstupní lokaci díky uspořádání HeliGrid Nejméně jeden publikovaný článek* potvrzuje, že MapCHECK s rozmístěním detektorů 7 mm a 14 mm, je tak účinné jako film pro detekci chyb v pozicích MLC pro IMRT QA

11 Použití Rychlé QA plánu kombinované a v reálném čase probíhající měření hledá chybné mechanismy (e.g. TPS, Linac, MLC) Schopný měřit úhel gantry koncová pozice listů dávku QA zařízení, zobrazování, nastavení

12 4D Dosimetrie Časově synchronizovaná analýza - ArcCHECK měří v intervalu 50ms Ukládá všechna naměřená data jako funkci času 4. rozměr = čas; 50ms obnovovací frekvence Korelace času s naměřeným 3D daty z ArcCHECKu odpovídá 4D dosimetrickému systému Tři klíčové výhody při použití 4D systému: 1 Detekuje chyby v dodávce záření jako funkci svazku, úhlu a řídíciho bodu v reálném čase 2 Optimalizuje léčebný plán nebo počet řídících bodů 3 Ověřuje úhel gantry podle vstupní a výstupní dávky sledovaného paprsku

13 2D vs. ArcCHECK Co vidíte s 2D polem Co vidíte s ArcCHECKem

14 ArcCHECK Snadná instalace Jako všechna řešení Sun Nuclear, efektivita základní složkou designu ArcCHECKu: Jediný kabel přenos dat i napájení Zajišťuje přenos dat i napájení jediným připojením. Integrovaná elektronika ArcCHECK ji obsahuje uvnitř, žádná elektronika se neinstaluje samostatně Není třeba žádný samostatný fantom jako u 2D polí Je lehký (16kg) ArcCHECK je snadno přenosný pro denní použití bez potřeby vozíku

15 Kalibrace pole Sun Nuclear SunPoint diody jsou velmi stabilní Uživatelé kalibrují občas, obvykle jednou za tři roky ArcCHECK používá patentovanou metodu Wide Field Calibration (WFC) method Podobně jako v ostatních zařízeních Sun Nuclear Rychlá a účinná Kalibrační metoda společnosti Sun Nuclear nabízí v klinické praxi od roku 1995 několik klíčových výhod: Přístroj není potřeba posílat do továrny pro re-kalibraci Uživatel může nezávisle ověřovat přesnost kalibrace Kalibrace nevyžaduje ploché pole Kalibrační soubory nejsou závislé na Linacu Přístroj nevyžaduje rozmontování

16 Kalibrace dávky Absolutní kalibrace dávky ArcCHECKu je podobná ověřené metodě používané u MapCHECKu ArcCHECK je v poloze s osou shodnou s SAD s použitím koronární a sagitální laser Je dodáno 200 MU svazkem o poli 10x10cm Známá dávka v místě detektoru (90 cm SDD) je vepsána pro výpčet korekce absolutní dávky, která je pak aplikována na diodové detektory ArcCHECKu Tento proces zabere přibližně jednu minutu před vlastním QA obloukového ozáření

17 ArcCHECK Software Rozhraní ArcCHECKu je nyní v nové verzi softwaru MapCHECK ArcCHECK QA plány jsou ve třech rozměrech Léčebný plán vytvořen a schválen v TPS (Treatment Plannig Software) Plán převeden na fantom a přepočítán RT Plan a RT Dose jsou exportovány do SW ArcCHECK pomocí DICOM RT file transfer Dávka je porovnávána SW ArcCHECK a ArcCHECK software pak extrahuje 3D dávku odpovídající umístění detectoru, a udělá porovnání Všechny soubory dat z AC jsou v otevřeném formátu pro jejich snadný export, včetně prvotních dat

18 Externí plánování svazku Head First-Supine; 6X; VARIAN 2100CD

19 V listopadu 2010 Nejdokonalejší dostupný nástroj pro 3D analýzu dávky pro pacienta a DVH Využívá existující měření Žádný sekundární výpočet dávky Analýza 3D dávky a DVH na základě geometrie pacienta, nikoliv fantomu

20 TomoTherapy Machine UZ Brussels BE Gamma: 3%/3mm; Pass-Rate: 99.2 %

21 ELEKTA VMAT / RIF Leeuwarden / NL Energy: 10MV; ELEKTA VMAT Plan: Prostate, Collapsed Cone (CC) Pass-rate: 97.7%

22 VARIAN RapidArc Inselspital Bern-Switzerland Arc-1: Pass-Rate: 98%; Gamma: 3mm/3%

23 Royal Marsden Fulham Road London/UK 60 Dynamic Wedge Gamma: 3mm/3%; Pass-Rate: 96.1%

24 Cavity Plug (volitelný) ArcCHECK má středovou dutinu, kterou lze uzpůsobit pro měření isocentrických dávek Je li dutina prázdná, ArcCHECK váží pouze 16 kg, což umožňuje velmi snadný transport a nastavování Může být použita pro umístění různých odlišných detektorů a vložek Flexibilita ve vkládaných detektorech Měření dávky v různých bodech uvnitř dutiny Heterogenní vložky pro výpočet dávky a zobrazení QA Prázdná dutina testuje TPS inhomogeneity planning

25 Dozimetrie a radiometrie Thermo Scientific Aktivní dozimetrie elektronické dozimetry EPD Pasivní dozimetrie Harshaw TLD Ruční a přenosné měřicí přístroje Monitorování prostředí Monitorování kontaminace osob, předmětů ENVINET a.s. Divize přístrojové techniky

26 Děkuji za pozornost Otázky?

27 FAQ: ArcCHECK Cavity Q: Proč má ArcCHECK dutínu? A: QA na plánovací a ozařovací systém Všechny plánovací systémy by měly být schopny vytvořit plán pro AC bez vložky jako vytváření plánu který zahrnuje plíce jako jeden z orgánů Snadný transport díky nízké hmotností Flexibilita ve vkládaných detektorech Měření dávky v různých bodech uvnitř dutiny Heterogenní vložky pro výpočet dávky a zobrazení QA

28 High Dose vs. Low Dose Měří AC dávku v oblasti nízkých nebo vysokých dávek? V obou oblastech!

29 North Staffs Hospital (NHS), Stoke-UK Eclipse Plan: IMRT, 6MV Head First Supine Pass-Rate: 98.4%; Gamma: 3mm/3%

30 BrainLAB Novalis MCH Den Haag 6MV; BrainLAB PencilBeam.X, Kernel Resolution: 1.5mm Pass-rate: 98.7%

31 FAQ: Isocenter Dose Q: Je nutné měřit dávku ve středu? A: ArcCHECK měří vstupní a výstupní dávku, ve dvou účinných hloubkách pro každý úhedl Měření kolem dokola identickým způsobem pro každý úhel je mnohem přesnější, než měření složené z jednotlivých bodových měření Chyby patrné ve středu budou viditelné také v měření kolem dokola, ale ve větším detailu Pro ty, kteří by chtěli měřit v bodě isocentra, SNC nabízí cavity plug s možností vložení různých detektorů.

32 Target Dose Discussion The target is in the patient and the dose is not measured in the patient. Here s what the physicists have been doing until now: The yellow dot is a point at the depth of 5 cm. The beam from the plan is applied to the phantom and dose to a plane is calculated.

33 Target Dose Discussion The dose to a plane drawn through the yellow dot is said to be representative of the target dose

34 Target Dose Discussion If we draw a plane at the depth of 5 cm for every beam, red lines are where the dose is measured once the beams are on the phantom (dose this remind us of anything?)

35 Target Dose Discussion Therefore, this geometry must be representative of the target dose in addition to its other benefits.

36 FAQ: Shadowing Effect Q: Dochází k vzájemnému stínění detektorů v ArcCHECKu? A: The detectors are arranged on a HeliGrid to reduce detector overlap from a BEV effectively eliminating shadowing effects.