Konference radiologické fyziky 2010 a členská schůze ČSFM Kouty nad Desnou, 2.-4.6.2010 Vladimír Dufek Diplomová práce Stanovení dávek pacientů z lokalizačních a verifikačních metod používaných v obrazem řízené radioterapii (IGRT) Vedoucí práce: Ing. Ivana Horáková, CSc.
Cíle diplomové práce Stanovení orgánových a efektivních dávek z verifikačních metod pomocí: - termoluminiscenčních dozimetrů (TLD) - výpočetních programů (ImPACT, PCXMC) Porovnání výsledků
Verifikační metody Verifikační metody (kilovoltážní): Cone-beam CT (CBCT) skeny Dva ortogonální kv snímky Nižší nejistota v poloze cílového objemu Vyšší radiační zátěž boční a předozadní kv snímky pánve Rando fantomu kv zobrazovací systémy: On-Board Imager (OBI) - Varian X-ray Volume Imaging (XVI) - Elekta boční a předozadní kv snímky hlavy Rando fantomu Verifikované oblasti Pánev Hlava On-Board Imager (Varian) X-ray Volume Imaging (Elekta)
Metodika - měření s TLD TLD-100H zkalibrovány v 125 kv svazku (OBI) ve vodním fantomu Výpočet absorbovaných dávek D D D T M M ND ks kq klin kf 0 Výpočet orgánových dávek D T i f i D i M TL odezva ozářených TLD M 0 TL odezva pozaďových TLD N D dávkový kalibrační faktor k S korekční faktor na individuální citlivost TLD k Q korekční faktor pro energetickou závislost TLD K lin korekční faktor na nelinearitu TL odezvy K f korekční faktor na fading TLD f i frakce celkové hmotnosti orgánu nebo tkáně v i-tém řezu Rando fantomu D i průměrná absorbovaná dávka v orgánu nebo v tkáni v i-tém řezu Výpočet efektivních dávek E E wt wrdt, R T, R w T tkáňový váhový faktor w R radiační váhový faktor D T orgánová dávka Rando fantom Řez Rando fantomu
Metodika - výpočetní programy ImPACT CBCT skeny Kermové indexy PCXMC kv snímky Polotloušťka Celková filtrace Dopadající kerma K i Program ImPACT Program PCXMC CTDI fantom
Výsledky - orgánové dávky (TLD) Tab. 1: Orgánové dávky (v mgy) na jeden sken/jeden pár snímků pánve orgán CBCT skeny - OBI CBCT skeny - XVI 2 kv snímky - OBI 2 kv snímky - XVI 2 MV snímky varlata 10,3 6,5 0,3 1 4,1 močový měchýř 16,6 38,3 0,7 0,8 > 12 prostata 10,3 0,4 0,5 3,9 ledviny 1,2 1,2 0,1 <0,1 0,3 žaludek 0,7 0,6 <0,1 <0,1 0,2 štítná žláza <0,1 <0,1 <0,01 <0,01 <0,1 oční čočka <0,1 <0,1 <0,01 <0,01 <0,1 mozek <0,1 <0,01 <0,01 <0,1 kostní dřeň (pánev) 25,6 0,9 0,6 9,3 kůže (pánev) 9,4 25,2 0,9 0,6 1,3 CBCT (v1.3) OBI (low-dose): 125 kv, 264 mas, 368, šířka skenu 14 cm, střed řez 35 CBCT - XVI: 120 kv, 1040 mas, 360, šířka skenu 14 cm, střed řez 31 kv snímky (OBI) AP: 75 kv, 4 mas, 18 x 18 cm, LAT: 120 kv, 20 mas, 18 x 18 cm kv snímky (XVI) AP: 120 kv, 5 mas, 28 x 28 cm, LAT: 120 kv, 6,4 mas, 28 x 28 cm MV snímky AP: 3 MU, 15 x 15 cm, LAT: 3 MU, 10 x 10 cm průměrné orgánové dávky ze dvou měření
Výsledky - orgánové dávky (TLD) Tab. 2: Orgánové dávky (v mgy) na jeden sken/jeden pár snímků hlavy orgán CBCT skeny - OBI CBCT skeny - XVI 2 kv snímky - OBI 2 kv snímky - XVI varlata <0,1 <0,01 <0,01 <0,01 močový měchýř <0,1 <0,01 <0,01 <0,01 štítná žláza 0,2 1,1 0,2 <0,1 ústní sliznice 0,1 <0,1 prostata <0,01 <0,01 oční čočka 15,5 1,6 0,6 <0,1 mozek <0,1 <0,1 plíce 0,4 <0,1 <0,01 <0,01 kůže (hlava) 11,3 1,3 0,2 <0,1 CBCT (v1.3) OBI (low-dose): 125 kv, 264 mas, 368, šířka skenu 14 cm, střed řez 5 CBCT - XVI: 100 kv, 36 mas, 200, šířka skenu 28 cm, střed řez 5 kv snímky (OBI) AP: 85 kv, 3,6 mas, 18 x 18 cm, LAT: 65 kv, 2,4 mas, 18 x 18 cm kv snímky (XVI) AP: 100 kv, 0,5 mas, 28 x 28 cm, LAT: 100 kv, 0,5 mas, 28 x 28 cm
Výsledky efektivní dávky (TLD) Tab. 3: Vypočítané efektivní dávky (v msv) na jeden sken/jeden pár snímků verifikovaná oblast pánev hlava podle doporučení ICRP 60 ICRP 103 ICRP 60 ICRP 103 CBCT sken - OBI 4,2 * 2,7 * 0,9 * 0,7 * CBCT sken - XVI 5,9 4,8 0,1 * 0,1 * 2 kv snímky - OBI 0,2 0,2 0,01 0,01 2 kv snímky - XVI 0,4 0,3 <0,01 <0,01 2 MV snímky 2,2 * 1,7 * OBI On-Board Imager (Varian), XVI X-ray Volume Imaging (Elekta) * podhodnocená efektivní dávka
Porovnání orgánových dávek: TLD vs výpočetní programy Porovnání orgánových dávek z CBCT skenů pánve na systému OBI (TLD vs ImPACT) D TLD / D ImPACT 40 30 20 10 0 varlata močový měchýř tenké střevo tlusté střevo ledviny žaludek slinivka břišní játra slezina nadledviny plíce prsa kůže Porovnání orgánových dávek z kv snímků pánve na systému OBI (TLD vs PCXMC) D TLD / D PCXMC 10 8 6 4 2 0 močový měchýř tenké střevo tlusté střevo žlučník ledviny žaludek játra slezina nadledviny jícen prsa varlata kůže kostní dřeň
Porovnání orgánových dávek z CBCT skenů: změřené (TLD) vs publikované Porovnání změřených a publikovaných (Kan et al.) orgánových dávek z CBCT skenů pánve na systému OBI 6 Dpublik / Dnaměř 5 4 3 2 1 0 močový měchýř tenké střevo tlusté střevo ledviny žaludek slinivka břišní játra slezina nadledviny plíce jícen srdce prsa (mužská) štítná žláza oční čočka kůže (pánev) Medián poměrů 2,1 Diplomová práce: 125 kv, 264 mas, 368, šířka skenu 13,7 cm, střed skenu řez 35 Kan et al.: 125 kv, 260-280 mas, 370, šířka skenu 13,7 cm, střed skenu neuveden Kan M W et al. Radiation dose from cone beam computed tomography for image-guided radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2008
Porovnání orgánových dávek z CBCT skenů: změřené (TLD) vs publikované Porovnání změřených a publikovaných (Gu et al.) orgánových dávek z CBCT skenů pánve změřených na systému XVI 3 2,5 Dnaměř / Dpublik 2 1,5 1 0,5 0 varlata močový měchýř tlusté střevo žaludek játra plíce jícen prsa (mužská) štítná žláza kůže Medián poměrů 1,1 Diplomová práce: 120 kv, 1040 mas, 360, šířka skenu 13,5 cm, střed řez 31 Gu et al.: 125 kv, 1040 mas, 364, šířka skenu 17 cm, střed neuveden Gu J et al. Assessment of Patient Organ Doses and Effective Doses using the VIP-MAN AdultMale Phantom for Selected CONE-BEAM CT Imaging Procedures during Image Guided Radiation Therapy. Rad Prot Dos. 2008.
Porovnání orgánových dávek z CBCT skenů: OBI vs XVI D OBI / D XVI 35 30 25 20 15 10 Porovnání orgánových dávek z CBCT skenů hlavy změřených na systémech OBI a XVI 5 0 varlata močový měchýř tenké střevo tlusté střevo žlučník ledviny žaludek slinivka břišní játra slezina nadledviny plíce jícen srdce prsa (mužská) štítná žláza oční čočka OBI: 125 kv, 264 mas, 368, šířka skenu 14 cm, střed řez 5 XVI: 100 kv, 36 mas, 200, šířka skenu 28 cm, střed řez 5 kůže (pánev) kůže (hrudník) kůže (hlava a krk) Medián poměrů 14,5
Závěr TLD - nejistota stanovení abs. dávek < 20 % (2 σ) ImPACT a PCXMC - odhad dávek v orgánech v poli svazku Porovnání dávek z verifikačních metod a z radioterapie prostaty (D verif /D RT ): CBCT skeny ~ 2-6 % kv snímky ~ 0,1-0,5 % MV snímky ~ 0,5-6 % Pracoviště by se měla snažit optimalizovat verifikaci (např. výběrem verifikačních metod, expozičních parametrů a schémat)
Výhledy Zopakování měření orgánových dávek Porovnání kvality snímků (OBI vs XVI) Návrh doporučení na stanovení a hodnocení přídavných dávek z radioterapie pro radioterapeutická oddělení nemocnic Vypracováno v rámci řešení veřejné zakázky ve výzkumu a vývoji č. 4/2009.
Poděkování Ing. Ivana Horáková, CSc. Ing. Lenka Janečková Ing. Leoš Novák Ing. Vít Richter Ing. Ondřej Konček Ing. Matěj Navrátil Děkuji za pozornost