O impacto do IGRT na qualidade e segurança dos tratamentos

XIII Jornada de Física Médica
O impacto do IGRT na qualidade e
segurança dos tratamentos
Cecília Kalil Haddad
Centro de Oncologia - Serviço de Radioterapia
[email protected]
Radioterapia: Transformação
2D
3D
IMRT
SBRT
Arco
......
Radioterapia
↑ Tecnologia
↑ Cobrança: entender melhor as incertezas
geométricas associadas a entrega da dose
Anatomia pode Mudar:
Entre e Durante as Frações
Movimento de Órgãos e
Mudanças Anatômicas
Pulmão
Próstata
Cabeça
e pescoço
Segundos
Dias
Semanas
Escala do tempo
Radioterapia
“Intervenção guiada por imagens”
• Diagnóstico
• Estadiamento
• Simulação
• Planejamento
• Tratamento
• Follow up
Radioterapia
“Intervenção guiada por imagens”
• Diagnóstico
• Estadiamento
• Simulação
• Planejamento
• Imagens 3D na entrega da dose
IGRT
• Tratamento
• Follow up
IMAGE GUIDED RADIOTHERAPY
Radioterapia: Transformação
2D
IGRT
3D
IMRT
SBRT
Arco
......
IGRT - Racional
∆οσε
Novas Tecnologias de entrega de Dose
Adaptado de http://www.ucsf.edu/jpouliot
IGRT: Radioterapia Guiada por Imagens
Garantir
Localização de Alvos e Orgãos de Risco
Exatidão e precisão no posicionamento da Dose
Buscar
• Distribuição Dose ↑ Conformada
• Menor toxicidade
•Escalonamento de dose
• Fracionamentos mais curtos
Vantagens
Capitalizar estas Vantagens
Link
Prática do IGRT
Definicão das
Margens do CTV
PTV
Tecnologia disponível
Tecnologia de imagem
apropriada para o tecido alvo
em questão
Níveis de potencial
movimento do órgão:
intrafração e interfração
Nivel de Ação
Centro da Radioterapia de Alta Qualidade e Segurança
• Existem diferentes sítios anatômicos
• Pelve, Tórax, Cabeça e Pescoço...
• Existem diferentes tipos de erros
• Sistemáticos, Randômicos, Interfração,
Intrafração....
• Existem diferentes estratégias de correção
• Online, Offline, Adaptativa...
Margens do CTV
• Existem diferentes tipos de IGRT
Qualidade
Subjetividade
Praticidade (tempo, dose..)
PTV
• Existem diferentes tipos de tratamento
3DCRT
Diferentes Tolerâncias
IMRT
Objetivos Terapêuticos
SBRT
PROTOCOLO
de
IGRT
Margem de CTV x IGRT
CTV + 1 cm
CTV + 0.5 cm
“OVERLAP”
PTV de 1,0 cm PTV de 0,5 cm
RETO
27,0%
6,10%
BEXIGA
21,13%
13,93%
PTV 1,0 cm
DVH
PTV 0,5 cm
Capitalizar estas Vantagens
Falhas em aplicar corretamente os metodos de IGRT
OU
Em Coordenar seu uso com margens apropriadas de PTV
Tratamento: Precisamente Errado
Agressivas reduções de margens Erro Geográfico
IGRT: Possível prescrever doses mais
conformadas
Menos tolerantes a erros
ACR–ASTRO: Practice Guideline for
Image-guided Radiation Therapy (IGRT)
• IGRT pode ser entendido como: procedimento que refina a entrega de
radiação baseado em imagens, possibilitando a re-localização do alvo e
minimizando o volume de tecido normal irradiado, assegurando um
tratamento preciso.
• É um procedimento que é separado da efetiva entrega da radiação
• Componente técnico: envolve a aquisição e registro de imagens
• Componente profissional: envolve o trabalho médico/staff para rever as
imagens e aprovar reposicionamento do paciente obrigatório
QUALIFICAÇÕES E RESPONSABILIDADES DO STAFF
This guideline was developed collaboratively by the : American College of Radiology (ACR) and
the American Society for Radiation Oncology (ASTRO). 2009
ACR–ASTRO: Practice Guideline for
Image-guided Radiation Therapy (IGRT)
IGRT Pode aumentar o ganho em tratamentos:
3D
IMRT
Arcos
SBRT
IGRT em SBRT:
considerada uma condição necessária, integrante
e componente de todo o procedimento.
Moderna radioterapia:
Grandes gradientes de dose em poucos mm
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
• Posicionamento
• Movimento Interno de Orgãos
• Variação anatômica
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Posicionamento
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Posicionamento
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Posicionamento
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Posicionamento
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Posicionamento
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Posicionamento
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Posicionamento
Deslocamento do Isocentro
2mm vertical e 2mm lateral
Fixação Metálica ~ Fiducial
Fixação Metálica ~ Fiducial
Fixação Metálica ~ Fiducial
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Movimento Interno de Órgãos
Posição planejada
No momento do tratamento
Inter-fração
Movimento Interno de Órgãos
CT Simulação
MV CBCT - 1° Aplicação
Inter-fração
Movimento Interno de Órgãos
Planejamento
2° Aplicação
Inter Fração: Movimento Interno de Órgãos
IMRT - PRÓSTATA
Que Estratégia Adotar ?
1° dia
2° dia
Simulação
Inter-fração
Movimento Interno de Órgãos
Fusão: CT Simulação/MV CBCT
Volume (%)
Inter-fração
Variação no DVH de Reto
Dose (%)
Inter Fração: Movimento Interno de Órgãos
CT1
CTV
Inter Fração: Movimento Interno de Órgãos
CT2
CTV
Inter Fração: Movimento Interno de Órgãos
CT1
Bexiga
Inter Fração: Movimento Interno de Órgãos
CT2
Bexiga
Inter Fração: Movimento Interno de Órgãos
CT1
Reto
Inter Fração: Movimento Interno de Órgãos
CT2
Reto
Inter Fração: Alterações e desvios que ocorrem
de uma fração para a próxima
Variação de Anatomia
Cabeça e Pescoço
• Monitorar
• Perda de peso
• Diminuição do tumor
Inter Fração
Variação de Anatomia
• Perda de peso vs setup
• variação na posição das
estruturas de forma
independente
• Avaliar
• impacto de dose no tumor e
órgãos de risco
• necessidade de
replanejamento
• Recalcular ?
Moderna radioterapia:
Grandes gradientes de dose em poucos mm
Intra Fração: soma de todas as mudanças que podem
ocorrer durante a sessão do tratamento
• Movimento do paciente
• Movimento respiratório, cardíaco, digestivo...
Intrafração
• Devido aos sistemas respiratório, digestivo e cardíaco
Exac Trac: Raios X
Exac Trac: Infravermelho
Tumores Para Espinal
RTOG 0631
Verificação Visual
Exac Trac: Verificação Intra Fração
Intra Fração : 2 CBCT
Erros detectados ANTES de iniciar o tratamento VS no FINAL
Intra Fração: 2 CBCT
Erros detectados ANTES de iniciar o tratamento VS no FINAL
Correção Lateral
Erro de Posicionamento (cm)
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-0,2 1
-0,4
-0,6
-0,8
-1
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-0,2 1
-0,4
-0,6
-0,8
-1
ANTES
DEPOIS
2
3
4
5
Dias de IGRT
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-0,2 1
-0,4
-0,6
-0,8
-1
Correção Vertical
2
3
4
5
Dias de IGRT
Correção Longitudinal
2
3
4
5
Dias de IGRT
Erros detectados ao fim da aplicação
Long Vert
Tempo Lat
Dia
(cm) (cm)
(min) (cm)
1
23
-0,1
-0,2
0,1
2
27
0,1
-0,2
-0,3
3
57
0,1
-0,5
-0,3
4
21
0
-0,1
0,2
5
24
-0,1
-0,2
-0,1
IGRT: Fiducial
Objeto usado em um campo de visão do sistema de imagens que aparece numa
reconstrução produzida para uso como ponto de referência ou medida
EPID (2D) + Fiducial
AP
(1 UM)
Posição da próstata de forma indireta
Lateral E
(2 UM)
MV CBCT (3D) + Fiducial
MV CBCT (3D) + Fiducial
MV CBCT + fiduciais
• 3 UM
• Avaliação on-line feita pelo radioterapeuta
MV CBCT
CTplan
Alinhamento pelas referências ósseas
• 3 UM
• Avaliação on-line feita pelo
radioterapeuta
Sagital
Coronal
Alinhamento pelos Fiduciais
Posição da próstata
• 3 UM
• Avaliação on-line feita pelo
radioterapeuta
Sagital
Coronal
Radioterapia Guiada por Imagem com Técnica de Cone Beam CT de
Megavoltagem em Tratamentos de Próstata com Implantes Fiduciais
NEVES-JUNIOR, WFP; MANCINI, A; PELOSI EL; HANNA, SA; HADDAD, CMK; SILVA, JLF. JPR 2009
“Apresentar resultados preliminares do uso da técnica de IGRT
com Cone Beam de Megavoltagem (CBCT) no posicionamento de
pacientes de câncer de próstata com implantes fiduciais no
Hospital Sírio Libanês”
Apresentar desvios de posicionamento de isocentro dia a dia
e populacional
Definir um protocolo de correção online diário
Avaliar se as margens utilizadas são adequadas
Radioterapia Guiada por Imagem com Técnica de Cone Beam CT de
Megavoltagem em Tratamentos de Próstata com Implantes Fiduciais
Freqüência
NEVES-JUNIOR, WFP; MANCINI, A; PELOSI EL; HANNA, SA; HADDAD, CMK; SILVA, JLF. JPR 2009
25
Lateral
-1.6
-1.2
-0.8
-0.4
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
-0.8
-0.4
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
-0.8
-0.4
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
Longitudinal
20
Freqüência
• Histogramas da distribuição
dos Erros na Localização da
Próstata em cada direção.
35
30
25
20
15
10
5
0
15
10
5
• As linhas são um ajuste de
uma função Gaussiana
0
20
-1.6
-1.2
Freqüência
Vertical
15
10
5
0
-1.6
-1.2
Erro na Localização da Próstata (cm)
Radioterapia Guiada por Imagem com Técnica de Cone Beam CT de
Megavoltagem em Tratamentos de Próstata com Implantes Fiduciais
NEVES-JUNIOR, WFP; MANCINI, A; PELOSI EL; HANNA, SA; HADDAD, CMK; SILVA, JLF. JPR 2009
Quadro Geral:
Numero de Pacientes
9
tratados com a técnica
167
Total de CBCT realizados
Total de intervenções
62
(37%)
Total de Eventos com Erro > 10 mm*
7
(4%)
Tempo médio para realização do
Procedimento:
2 – 8 minutos
necessárias ( Erro ≥ 5 mm)*
∗
Em pelo menos
uma das direções
Erros Médios Absolutos:
Lateral
Longitudinal
Vertical
Vetor
Global
Média (mm)
1.8
2.4
3.5
5.3
2.6 mm
Desvio Padrão (mm)
1.6
1.9
3.0
2.8
2.4 mm
Radioterapia Guiada por Imagem com Técnica de Cone Beam CT de
Megavoltagem em Tratamentos de Próstata com Implantes Fiduciais
NEVES-JUNIOR, WFP; MANCINI, A; PELOSI EL; HANNA, SA; HADDAD, CMK; SILVA, JLF. JPR 2009
•
Aplicando o modelo de Van Herk nos dados levantados para 5 pacientes cuja
amostra foi superior a 21 medidas diárias, temos:
Sistemático
Randômico
MARGEM
Lateral (mm)
1.1
2.1
4.3
Longitudinal (mm)
1.4
2.6
5.4
Vertical (mm)
2.0
3.9
7.8
Vetor
10.4
• Apesar dos resultados serem preliminares e para uma população
pequena, podemos concluir que as margens utilizadas em nossa
instituição (10 mm em todas as direções), são seguras.
•
Os resultados são compatíveis com os publicados por CASTRO, A.J. et al.:
Lateral 4.4 mm, Longitudinal 4.3 mm e Vertical 8.2 mm
• Castro, A.J.; Abreu, C.E.V.; Pelosi, E.L.; Canhoto, E.; Silva, J.L.F.; Haddad, C.K
• Análise da Distribuição Espacial dos Erros de Posicionamento e Definição de Margens de
Tratamento em Radioterapia Conformacional da Próstata. JPR 2001, São Paulo - SP
O impacto do IGRT na qualidade e segurança
dos tratamentos
Deformidade anatômica
(Paralisia infantil + trauma)
Clinical Investigation: Genitourinary Cancer
Improved Clinical Outcomes With High-Dose Image Guided
Radiotherapy Compared With Non-IGRT for the Treatment of
Clinically Localized Prostate Cancer
Michael J. Zelefsky, M.D,* Marisa Kollmeier, M.D.,* Brett Cox, M.D,*Anthony Fidaleo, B.A.,*Dahlia Sperling,
B.A.,*Xin Pei, Ph.D,*Brett Carver, M.D, Ph, Jonathan Coleman, M.D,Michael Lovelock, Ph.D, Margie Hunt, B.S
*Departments of Radiation Oncology,Medical Physics, and Surgery, MSKCC Cancer Center, NY
IMRT 86.4 Gy
186 pacientes: (2008-2009)
• KV images com fiduciais
• Correção diária
190 pacientes
(2006-2007)
• Sem IGRT
Int J Radiation Oncol Biol Phys, Vol. 84, No. 1, pp. 125e129, 2012
Clinical Investigation: Genitourinary Cancer Improved Clinical Outcomes With High-Dose
Image Guided Radiotherapy Compared With Non-IGRT for the Treatment of Clinically
Localized Prostate Cancer
Comparison of actuarial likelihood of grade 2 or higher late urinary toxicity for
patients treated with image-guided radiotherapy (IGRT) to 86.4 Gy vs. intensitymodulated radiotherapy.
Clinical Investigation: Genitourinary Cancer Improved Clinical Outcomes With High-Dose
Image Guided Radiotherapy Compared With Non-IGRT for the Treatment of Clinically
Localized Prostate Cancer
Alto Risco
Comparison of prostate specific antigen relapse-free survival outcomes between
patients treated with image-guided radiotherapy (IGRT) to 86.4 Gy and those treated
with intensity-modulated radiotherapy to the same dose level.
O impacto do IGRT na qualidade e segurança
dos tratamentos
Improved Clinical Outcomes With High-Dose Image Guided Radiotherapy Compared
With Non-IGRT for the Treatment of Clinically Localized Prostate Cancer
Conclusions:
IGRT is associated with an improvement in biochemical tumor control among
high risk patients and a lower rate of late urinary toxicity compared with high dose IMRT.
These data suggest that, for definitive radiotherapy, the placement of fiducial
markers and daily tracking of target positioning may represent the preferred
mode of external-beam radiotherapy delivery for the treatment of prostate cancer.
Int J Radiation Oncol Biol Phys, Vol. 84, No. 1, pp. 125e129, 2012
Clinical Investigation: Quality Assurance
Daily Orthogonal Kilovoltage Imaging Using a Gantry-Mounted On-Board
Imaging System Results in a Reduction in Radiation Therapy Delivery Errors
Gregory A. Russo, M.D., Muhammad M. Qureshi, M.B.B.S., Minh-Tam Truong, M.D.,
Ariel E. Hirsch, M.D., Lawrence Orlina, B.S., Harry Bohrs, B.S.,Pauline Clancy, M.S, R.T.(T.),John Willins, Ph.D., Lisa A. Kachnic, M.D.
Department of Radiation Oncology, Boston Medical Center and Boston University School of Medicine, Boston, Massachusetts
• 2003-2009 : 71260 frações – 2764 pacientes
• 2007 início IGRT (OBI diário)
• Erros : evitáveis/nao evitáveis com IGRT
International Journal of Radiation Oncology biology physics Vol 84,n3,pp596-601,2012
O impacto do IGRT na qualidade e segurança
dos tratamentos
This analysis represents the
first report of the use of
IGRT as a treatment delivery error
reduction/prevention tool.
…systematic use of IGRT, we have been able to eliminate 3 types of errors, 2 of which have
high potential to harm patients, and all of which can adversely affect treatment outcomes. With
the recent attention to error reporting and reduction in radiation oncology, IGRT should be
viewed as an important tool for affecting specific, measurable, and clinically significant gains in
the safety of radiation therapy delivery.
International Journal of Radiation Oncology biology physics Vol 84,n3,pp596-601,2012
SBRT: Stereotactic Body Radiotherapy
• RTOG 0236 – NSCLC
– Lesões Periféricas
– 3 x 20 Gy
– SEM Heterogeneidade*
• RTOG 0813- NSCL
• Lesões Centrais
– 5 x 10 Gy
– COM Heterogeneidade
• RTOG0631 – Metástase Espinal
• RTOG 0438 – Metástase Hepáticas
IGRT obrigatório
IGRT (Image Guided Radiation Therapy)
IGRT
Workflow Aplicação no HSL
CT Planejamento
Aq. Cone Beam
Fusão CT-CBCT
(sem registro)
Registro Auto e
Ajuste Manual
LAT = -0,5 cm
LAT = 0,0 cm
LONG = -0,7 cm
LONG = 0,1 cm
VERT = -0,5 cm
VERT = 0,2 cm
CORREÇÃO E
TRATAMENTO
Aq. Cone Beam 2
FIM APLICAÇÃO:
(21 Minutos)
Espinal
RTOG0631
Espinal
RTOG0631
Espinal
RTOG0631
Espinal
RTOG0631
Espinal
RTOG0631
Espinal
RTOG0631
Image-guided Radiation Therapy for Liver Tumors Gastrointestinal
Histology Matters
Evangelia Katsoulakis, MD,* Nadeem Riaz, MD,* Donald M. Cannon, MD,w Karyn Goodman,
MD,*Daniel E. Spratt, MD,* Michael Lovelock, PhD,z and Yoshiya Yamada, MD*
Tumor hepático: Descrever segurança e eficácia dos tratamento com dose
única e hipofracionado com IGRT
IGRT Permite: Doses ablativas
46 pacientes
3 sementes ouro
24Gy -1fração
60 Gy - 3 frações
18-36Gy – 1 a 6 frações
Para reduzir o movimento do órgão foi usado uma cinta de compressão
pneumática abdominal
Utilizando fluoroscopia para determinar movimento do marcador ≤ 5mm cc
This study contributes to the accumulating evidence that high-dose focal
radiation therapy using IGRT techniques is a well-tolerated option for local
treatment of primary or metastatic liver tumors in patients for whom
surgery is not indicated or technically feasible
RTOG 0438
American Journal of Clinical Oncology ORIGINAL ARTICLE, 2013
Pulmão
14.4
início
23.4
32.4
43.2
54
GyGy
Respiratory-Gated
Un-Gated
Gated
Courtesy of P. Keall
SUPPLEMENTAL MATERIAL
Practical Radiation Oncology (2013)
Assuring Safety and Quality in Image Guided Delivery Of
Radiation Therapy
David A. Jaffray, Ph.D.a, Katja M. Langen, Ph.D.b, Gikas Mageras, Ph.D.c,Laura A. Dawson, M.D.
d, Di Yan, D.Sc.e, Robert Adams, Ed.D. f, Arno J. Mundt, M.D.g ,Benedick Fraass, Ph.D.h
Este relatório é parte de uma série de white papers que abordam a segurança do
paciente, encomendado pela American Society for Radiation Oncology (ASTRO)
Conselho de Administração como parte do alvo da ASTRO com a campanha de
segurança
Foi aprovado pela Associação Americana de Físicos em Medicina, Associação
Americana de dosimetrists e da Sociedade Americana de Tecnólogos Radiológica.
O documento também foi revisto e aprovado pelo Colégio Americano de Radiologia
na Comissão de Radiação Oncológica
Assuring Safety and Quality in Image Guided Delivery
Radiation Therapy
IGRT performance is affected by the entire treatment process from (1) accurate target delineation, to (2)
margin selection consistent with the image guidance procedure to be used, and (3) the review and approval of IG
images. There are additional points in the process where attention is also required. These include (4) the point of
information transfer between planning and IGRT, (5) use of the correct procedure for image guidance, and (6)
developing documentation that the image guidance technique is working as anticipated. Adaptive radiation
therapy will result in this process becoming dynamic with information from IGRT returning to the planning process.
SUPPLEMENTAL MATERIAL
Practical Radiation Oncology (2013)
Assuring Safety and Quality in Image Guided Delivery Of Radiation Therapy
David A. Jaffray, Ph.D.a, Katja M. Langen, Ph.D.b, Gikas Mageras,
Ph.D.c,Laura A. Dawson, M.D. d, Di Yan, D.Sc.e, Robert Adams, Ed.D. f, Arno J. Mundt, M.D.g ,Benedick Fraass, Ph.D.h
É evidente aumento significativo na tecnologia de IGRT
Não é tão evidente que também tem havido um investimento
correspondente em:
•
controle de qualidade
•
trabalho na elaboração do paciente específico
•
treinamento necessário para a equipe operar esses sistemas
de forma segura e eficaz
final