Gerenciamento do Movimento do Paciente Simulação

(1)

Gerenciamento do

Movimento do Paciente

Simulação

Gisele C Pereira, M.S. Medical Physicist

Department of Radiation Oncology UH Case - Seidman Cancer Center

Case Western Reserve University School of Medicine

(2)

Porque se precisa avaliar o

movimento do tumor ?

Movimento respiratório aumenta:

Tamanho aparente do tumor

Tamanho de campo

(3)

CT com respiração livre

Static _Dynamic _Dynamic

(4)

CT com respiração livre

Inhale Exhale Tumor CT Couch Image Image Plane

(5)

(6)

Técnicas de radioterapia -RTOG 0617

Necessário avaliação do movimento do tumor

Dose prescrita no PTV – 95% do PTV recebe a dose prescrita

Correção de heterogeneidade

PET ou PET/CT para planejamento e incentivado IMRT

Movimento do tumor (1 das técnicas abaixo e necessário) Método ITV (inspiração/expiração c/ fusão ou 4DCT) Breath hold (máx inspiração / expiração)

Gating

(7)

Images courtesy MCV

Free Breathing Expiration Correlated Trigger

Correlação Respiratória do CT

(8)

Movimento do Tumor

Movimento respiratório é o maior movimento intra-fração

4DCT é uma técnica para acompanhar o movimento de intra-fração

Existem várias técnicas para levar em

consideração o movimento respiratório, que

podem ajudar a reduzir a margem nos tumores em movimento

Gating,

Tracking (rastreamento),

ITV (volume alvo interno) - outro conceito para explicar movimentos internos

(9)

Avanço do CT Multi-slice – providenciou 4DCT

(20 mm)

(24 mm)

(32 mm)

(10)

Multislice CT

Uma rotação - multíplas imagens Uma rotação – uma imagem

(11)

Termos e nomenclatura

Técnicas de 4DCT disponíveis

Dispositivos disponíveis para seguir o sinal:

RPM Bellow

Aquisição de imagens

Análise do sinal respiratório Reconstrução das imagens

(12)

Termos utilizados no 4DCT

CT

Axial e helical Multi-slice Colimador Tamanho do detector Pitch Resolução temporal

4DCT

Forma da onda Marcador (tag) Separação (binning) Fase Amplitude MIP MinIP AvgIP Sub-fase

(13)

Como funciona o 4DCT?

Super-amostragem de imagens em todas as posições de interesse ao longo do eixo paciente

Cada imagem é marcado com sinais respiratórios As imagens são classificadas retrospectivamente com base nos sinais respiratórios correspondentes Muitos conjuntos de CT 3-D são obtidas, cada uma correspondendo a uma fase de respiração especial

Juntos, eles constituem um conjunto de 4-DCT, que abrange todo o ciclo da respiração

(14)

Ciclo de respiração é o ciclo entre cada

inalação

Em cada posição da mesa as imagens

serão adquiridas para cada fase

respiratória

As imagens serão finalmente divididas

para cada fase respiratória (0%

inspiração, 50% expiração)

O resultado é um CT para inspiração,

expiração e entre eles.

(15)

(16)

Nomemclatura

Gráfico do padrão de respiratório do paciente A avaliação depende dessas informações:

• Marca (tag) – pontos vermelhos onde indica o começo da ciclo respiratório

• Fase - é uma série de imagens que representam a

anatomia em um determinado lugar no ciclo respiratório. •Linha verde a fase que esta sendo vista

(17)

Ciclo Respiratório

Inhale Exhale Phase A m p lit u d e

A imagem pode ser separada

(binning) com base em fase ou em

amplitude

0%

(18)

Forma da onda

Locais da Fase

Ponto vermelho (tag) é sempre fase 0%

Fase de inspiração completa é 0%, se tag está no auge de cada respiração

Fase de 50% leva dados de metade do caminho entre as duas marcas para cada respiração

Fase de 40% a partir de dados leva 40% da distância entre as duas marcas para cada respiração

(19)

Pitch

Velocidade do movimento da mesa

CT

(20)

(21)

Pitch – 4DCT

(22)

RPM Bellow

Fluxo de trabalho de 4DCT Aquisição de imagens

(23)

Técnicas de 4DCT

Prospectivo

Acionamento automático ou manual

Mais simples e melhor para a aquisição de uma única fase Ex: Inspiração (breath hold) ou ABC

(24)

Técnicas de 4DCT

Prospectivo

Aquisição desencadeada em uma

determinada fase para cobrir um volume Imagem com máx Ins/Exp

Requer treinamento do paciente e cooperação

Requer paciente ser capaz de prender a respiração de ~ 30 segundos

Uso do equipamento ABC (Active Breathing Coordinator)

(25)

Técnicas de 4DCT

Retrospectiva

Mais eficiente para a aquisição de múltiplas fases simultaneamente com grandes volumes

Correlação respiratória de dados para a seleção de fase a ser utilizado para o tratamento

Os dados colocados em “bin” de acordo com a correlação de data e hora do traço respiratória

(26)

Técnicas de 4DCT

(27)

RPM Bellow

(28)

Dispositivo Respiratórios

“Surrogate”

Dispositivos para medir o ciclo

respiratório:

Bellows – Cinto pneumático com variação de pressão baseado na circunferência do abdômen

RPM – Pequeno e leve refletor que é seguido oticamente pela câmera de infra vermelho (IR)

(29)

(30)

(31)

Respiratory Surrogate

(32)

Respiratory Surrogate

(33)

Sistema Bellows vs RPM para 4DCT

RPM Altura do abdômen 2 modos: Prospectivo Retrospectivo Pode ser usado no Linac Consiste em varias partes Bellows Circunferência do abdômen 2 modos: Prospectivo Retrospectivo Usado no CT somente Consiste em 2 partes

(34)

RPM Bellow

Análise do sinal respiratório

Reconstrução das imagens

(35)

Amplitude

Definido pela “profundidade” da respiração

Fase

Definido por um processo periódico

Inspiração e expiração são divididos nos ângulos de 0 – 360 graus

(36)

Meio da Inspiração Definido pela % do volume

Definido pelo tempo entre os picos de

inspiração e expiração

(37)

Comparação entre fase e

amplitude

Fase Binning AMP Binning

0% fase, AMP “Binning” proporciona melhor imagens que a fase

(38)

Fase Binning AMP Binning

50% fase, AMP “Binning” proporciona melhor imagens que a fase

Slide from Hua Li, PhD – Washington University in St. Louis

Comparação entre fase e

amplitude

(39)

Amplitude x Fase

Slide from Dan Low, PhD – Washington University in St. Louis

A

(40)

RPM Bellow

Análise do sinal respiratório

Reconstrução das imagens

(41)

Intensidade de projeções

MIP MinIP

(42)

Reconstrução de Imagem - MIP

Inhale Exhale Phase A m p lit u d e

O algoritmo de reconstrução do CT vai olhar para o

pixel com a máxima intensidade em cada parte do ciclo de respiração e criar um único conjunto CT chamado MIP

MIP demonstra toda a trajetória do tumor (ITV)

0%

(43)

MIP (maximum intensity projection)

Corte de CT na mesma posição de mesa para diferentes fases do ciclo respiratório

0% 75% 50% 25% MIP Inh Exh 0% 50% ITV

(44)

(45)

MIP

(46)

Perigos do MIP

Limitação para delimitação alvo:

onde fundo e tumor tem HU semelhante, o tumor não está

claramente definida Ex: medida Caudal do ITV pode não estar

correto, devido a sobreposição com diafragma

(47)

Perigos do MIP

(48)

Mensagens sobre o MIP para

levar para casa

É uma excelente técnica:

Criação do ITV

Prevê trajetória do tumor de pulmão Diminui as margens de PTV

Se o tracking ou gating não está

disponível no acelerador linear é uma solução muito boa

(49)

CT SIMULAÇÃO

4DCT

o MIP (maximum intensity projection) o Reconstrução Inspiração / Expiração

(50)

Reconstrução Insp/Exp

Utilizado em áreas onde a diferença de contraste é pequeno Tumores abdominais e tecido normal Max inspiração e max expiração

Contornos das duas fases e somados

(51)

(52)

Mensagens sobre o Insp/Exp para

levar para casa

É uma excelente técnica:

Se o tumor tem a mesma densidade

que os tecidos adjacentes

Prever movimento tecido normal (ex:

rins, fígado e etc. ...)

Contornos são feitos em ambos os

conjuntos do CT e somados

Mas não prevê a trajetória do órgão /

tumor

(53)

Mensagem para levar para casa do

4DCT

4DCT é uma melhoria óbvia para

radioterapia de câncer de pulmão

Implementação do ITV com MIP (4DCT)

ou em max insp/exp necessita um

pequeno esforço com um significativo

retorno

Intergrupo - RTOG 0617 pode demonstrar

o efeito de 4DCT

(54)

Mensagem para levar para casa do

4DCT

O processo e as ferramentas para a

implementação existem

Implementação dependente de

equipamentos de cada departamento

Investimento em QA é essencial

Próximo passo pode ser a inclusão de

tracking/ gating durante os tratamentos

(55)

Obrigada!

Agradecimentos

Olga Green, PhD Lakshmi Santanam, PhD Hua Li, PhD Dan Low, PhD Jeff Bradley, MD Sasa Mutic, PhD

(56)

(57)

Processo do 4D CT

Free breathing conventional helical

scan

Acquired first – in a case that 4D scan can not be completed

Used primarily to reproduce historic experience with total lung volume

Secondary consideration is that this can be a longer scan

Better DRRs

Overall less data to store and process (some planning systems can not handle a lot of data)

(58)

4D CT Process

Create 4D Planning Dataset MIP

INH & EXH

Fuse the dataset to the free

breathing plan as secondary images Modify ITV to properly describe the tumor movement

(59)

Phase Reconstruction Options

User Defined 8 Equally Spaced