Caractérisation des CT Breath Hold en plani cation 4D au Cyberknife

Transcription

Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Caractérisation des CT Breath Hold en planication
4D au Cyberknife
Étude sur 53 patients atteints d'une tumeur pulmonaire
Dominique Mathieu, étudiant en médecine à l'UdeM (M1),
supervisé par Jean-François Carrier et Charles Martel
Département de radio-oncologie, 2 août 2012
Département de radio-oncologie
CT Breath Hold en planication 4D
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Cas poumons au Cyberknife
Planication
But du projet
Sommaire
1
Introduction
Planication
But du projet
2
Méthodologie
Évaluation du mouvement
Base de données
Patients
3
Résultats
BH près de l'expiration
BH dans la trajectoire naturelle
Mouvements osseux
4
Discussion
Impacts dosimétriques
Conclusion
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
R
)
Le système de radiochirurgie robotisée Cyberknife (Accuray
permet d'intégrer le mouvement induit par la respiration au sein
d'un traitement stéréotaxique hypofractionné (SBRT).
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
Types de traitements
Tracking (Fiducials
ou
Xsight Lung)
La localisation précise de la tumeur au cours de l'irradiation avec le
système de suivi respiratoire Synchrony
Marqueurs radio-opaques implantés près de la tumeur.
Tumeur pulmonaire, visible sur les images kV.
Figure: Traitement de type Tracking [2]
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
Types de traitements
Internal Target Volume (Xsight Spine)
L'ajout de marges autour du volume cible pour englober toutes les
positions de la tumeur dans un Internal Target Volume
Figure: Traitement de type ITV [2]
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
Planication
1
2
CT 3D Breath Hold utilisé pour le calcul de dose.
CT 4D ciblé sur le volume cible an d'évaluer le mouvement.
Figure: Principe du CT 4D avec acquisition rétrospective [2]
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
Planication
Cas idéal :
1
CT 4D ciblé
Fréquence respiratoire entre 10 et 20 resp/min.
Respiration constante en fréquence et en amplitude.
Respiration naturelle.
2
CT 3D Breath Hold
BH près de l'expiration au repos (Critère no 1).
Position de la tumeur durant le BH à l'intérieur de sa
trajectoire naturelle (Critère no 2).
Pas de mouvements osseux (Critère no 3).
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
Planication
Cas idéal :
1
CT 4D ciblé
2
CT 3D Breath Hold
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
Planication
Cas idéal :
1
CT 4D ciblé
2
CT 3D Breath Hold
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
Planication
Cas idéal :
1
CT 4D ciblé
2
CT 3D Breath Hold
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
Planication
Cas idéal :
(a) IN → EX
(b) BH → EX
Figure: Fusion des scans de planication du cas 46 IN EX BH
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Planication
But du projet
But du projet
Revoir rétrospectivement les scans de planication de traitement de
tumeur pulmonaire au Cyberknife d'une cinquantaine de patients et
évaluer les bénéces potentiels du système ABCHES.
(a) Cadran avec curseurs
ajustables
(b) Leviers thoracique et abdominal
Figure: Système de monitoring de la respiration ABCHES [3, 5]
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Base de données
Patients
Sommaire
1
Introduction
Planication
But du projet
2
Méthodologie
Base de données
Patients
3
Résultats
Mouvements osseux
4
Discussion
Conclusion
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Base de données
Patients
An d'évaluer les mouvements naturels et ceux induits par le
BH, des recalages rigides ont été eectués avec le logiciel
Syntegra à la console EBW2.
Tumeur.
Sternum.
Vertèbres.
Têtes humérales (gauche et droite).
La phase expiratoire (
EX) du CT 4D est dénie comme image
de référence.
BH) et la phase inspiratoire (IN) du CT 4D
Le CT 3D BH (
sont recalés sur la référence pour chaque structure.
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Base de données
Patients
Base de données
Donnée
démographiques.
Stade TNM.
Tracking.
Paramètres de
respiration.
Type de coaching.
Paramètres des images.
Position de référence.
Valeurs des recalages.
.
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Base de données
Patients
Patients
Genre
Age
(ans)
Loca
Track
Abch
H
29
moy
72
LS ou LM
36
Lung
16
F
24
min
44
LI
17
Fiducials
15
max
88
Spine
20
Autres
2
tot
53
53
**Scans de planication réalisés entre 10/2011 et 06/2012.
53
12
12
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Sommaire
1
Introduction
Planication
But du projet
2
Méthodologie
Base de données
Patients
3
Résultats
Mouvements osseux
4
Discussion
Conclusion
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Mouvement tumoral
Groupe LI : mouvement naturel moyen
11 mm (max 35 mm).
1 mm g-d.
2 mm ant-post.
10 mm sup-inf.
Groupe LS : mouvement naturel moyen
5 mm (max 12 mm).
1 mm g-d.
2 mm ant-post.
3 mm sup-inf.
=⇒
Pour la composante
sup-inf
du mouvement, la tumeur se
dirige caudalement en inspiration et vice versa.
=⇒
11 cas (20%) présentent un mouvement de plus de
10 mm (8
cas LI et 3 cas LS).
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Mouvement tumoral
Mouvement naturel total pour le groupe LI et LS
40
LS
LI
Abches
Mouvement naturel total (mm)
35
30
25
20
15
10
5
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53
patients
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Critère no 1 : BH près de l'expiration
LS
LI
Abch
MVT≥ 10 mm
EX
25 (69%)
10 (59%)
9 (75%)
5 (45%)
IN
11
7
3
6
tot
36
17
12
11
Table: Position de la tumeur en BH par rapport à l'expiration naturelle en
incluant kBHk ≤ 3 mm
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Critère no 1 : BH près de l'expiration
Cas 12 (LSD)
(a) IN → EX
(b) BH → EX
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Critère no 2 : BH dans la trajectoire naturelle
Figure: Méthode pour calculer la trajectoire naturelle de la tumeur
(données brutes)
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Figure: Méthode pour calculer la trajectoire naturelle de la tumeur
(données traitées sous Matlab, avec δk et δ⊥ xés à 3 mm)
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
LS
LI
Abches
MVT≥ 10 mm
naturelle
27 (75%)
13 (76%)
9 (75%)
7 (64%)
extérieur
9
4
3
4
tot
36
17
12
11
Table: Position de la tumeur en BH par rapport à sa trajectoire naturelle
(avec δk et δ⊥ xés à 3 mm)
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
No
Loca
Track
Abch
kMVTk
d⊥
dk
(mm)
(mm)
(mm)
2
LSD
F
X
9,7
10,5
-
3
LSD
L
-
11,7
4,7
-
4
LSD
F
X
3,6
-
3,1
5
LID
F
X
21,9
6,4
-
12
LIG
-
-
35,0
3,9
-
17
LSD
S
-
2,1
3,7
-
19
LIG
F
-
13,6
5,3
-
Table: BH à l'extérieur de la trajectoire naturelle (δk et δ⊥ à 3 mm)
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
No
Loca
Track
Abch
kMVTk
d⊥
dk
(mm)
(mm)
(mm)
21
LSG
L
-
3,4
6,3
3,3
29
LSD
F
-
5,6
4,3
-
31
LSD
L
-
4,9
3,1
-
33
LID
F
-
5,8
6,4
3,9
37
LSG
L
-
5,5
4,6
-
47
LSG
L
-
6,0
3,9
5,9
Table: BH à l'extérieur de la trajectoire naturelle (δk et δ⊥ à 3 mm)
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Cas 2 (LSD,
Fiducials,
Abches,
d⊥
≈ 10 mm)
(a) IN → EX
(b) BH → EX
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Cas 5 (LID,
Fiducials, d⊥
≈ 6 mm)
(a) IN → EX
(b) BH → EX
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Cas 17 (LSD,
Xsight Spine, d⊥
≈ 4 mm)
(a) IN → EX
(b) BH → EX
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Cas 21 (LSG,
Xsight Lung, d⊥
≈ 6 mm)
(a) IN → EX
(b) BH → EX
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Critère no 3 : Mouvements osseux
5 cas du groupe LS (14%)
avec un déplacement d'une
tête humérale
≥ 5 mm.
2 cas avec un déplacement
≥ 10 mm.
1 cas avec une trajectoire
non naturelle en BH (7
mm).
1 cas Abches (6 mm).
.
Figure: Fusion des scans de planif du
cas 22 EX BH
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Points importants
Près de 65% des BH sont situés près de l'expiration naturelle
(Critère no 1).
Ce pourcentage est plus élevé pour le groupe Abches (75%).
Près de 75% des BH sont situés à l'intérieur de la trajectoire
naturelle (Critère no 2).
Ce pourcentage est le même pour le groupe Abches.
Des diérences de plus de 5 mm ont été observées chez six
patients (max d⊥ ≈ 10 mm).
Une étude avec un plus grand échantillon pourrait être
conduite pour démontrer un avantage à utiliser le Abches pour
assurer la conformité des Breath Hold.
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Mouvements osseux
Respect des trois critères
LS
LI
Abches
MVT≥ 10 mm
OUI
17 (47%)
8 (47%)
6 (50%)
3 (27%)
NON
19
9
6
8
tot
36
17
12
11
Table: Portion des BH de planication respectant les trois critères de
conformité.
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Sommaire
1
Introduction
Planication
But du projet
2
Méthodologie
Base de données
Patients
3
Résultats
Mouvements osseux
4
Discussion
Conclusion
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Tracking (Fiducials
ou
Xsight Lung)
Le BH est utilisé pour la
dosimétrie.
Les phases extrêmes du CT
4D sont recalées (tumeur)
sur le BH pour l'ajout des
contours an de considérer
les rotations et déformations.
Risques si le BH nous éloigne
d'un OAR.
Figure: BH marginal en traitement
Tracking
.
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Tracking (Fiducials
ou
Xsight Lung)
Cas 2 : LSD, Fiducials, 60 Gy
en 3 fractions.
BH marginal (d⊥
≈ 10 mm).
Ajout d'une bronche souche
ctive.
Contraintes sur OAR
Dmax = 30 Gy
et
V15 < 4 cc.
Recalage de doses sous MIM.
.
cas 2 EX BH OAR
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Tracking (Fiducials
ou
Xsight Lung)
Figure: Isodoses calculées en planication à partir du BH,
Dmax = 26, 76 Gy et V15 = 3, 57 cc IPTV
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Tracking (Fiducials
ou
Xsight Lung)
Figure: Isodoses recalées sur la position naturelle en expiration,
Dmax = 38, 5 Gy et V15 = 7, 45 cc IPTV
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
DVH de l'OAR ctif pour les deux calculs de dose
12
BH (D
= 28,76 Gy)
max
11
EXP (D
= 38,5 Gy)
max
10
9
Volume (cc)
8
V15 = 7,45 cc
7
6
5
V15 = 3,57 cc
4
3
2
1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
Dose (Gy)
36
38
40
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Le BH est utilisé pour la
dosimétrie.
Les phases extrêmes du CT
4D sont recalées (os) sur le
BH pour l'ajout des contours.
Le BH marginal peut
augmenter le IGTV.
Figure: BH marginal en traitement
ITV.
.
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Cas 17 : LSD, Xsight Spine,
60 Gy en 3 fractions.
BH marginal (d⊥
≈ 4 mm).
Nouveau contour du IGTV
sous Eclipse en excluant le
BH.
.
cas 17 EX BH
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
IGTV en incluant le BH
(rouge)
IPTV = 19, 6 cc
IGTV en excluant le BH
(vert)
IPTV = 15, 7 cc (↓ 20%)
.
Figure: BH de planif du cas 17
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Mouvements osseux
Plusieurs champs traversent
la structure osseuse durant le
traitement et non sur le scan
de planication.
.
Figure: BH avec déplacement osseux
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Quelques approches
Nouveau BH planication.
Pour un traitement Tracking
Dosimétrie sur le BH de planication avec le PTV recalé sur
une phase du CT 4D.
Ajout de marge sur les volumes des OAR.
Pour un traitement ITV
Exclusion du BH pour le contour du ITV.
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Conclusion
L'analyse 4D en planication au Cyberknife permet :
De quantier le mouvement naturel d'une tumeur.
D'éclairer l'équipe sur le type de traitement à privilégier.
D'identier des conditions particulières en BH qui pourraient
inuencer la dosimétrie.
Autres pistes d'étude
Réaliser la même étude avec un plus grand échantillon Abches.
Établir s'il y a une corrélation entre les mouvements osseux et
la position de la tumeur.
Quantier l'impact dosimétrique d'un BH marginal chez un
plus grand nombre de cas.
Importer les traces respiratoires durant le BH de planication.
Introduction
Méthodologie
Résultats
Discussion
Conclusion
Remerciements
Les physiciens du groupe Poumon : Jean-François Carrier,
Charles Martel, Guy Charron, Danis Blais, Karim Boudam,
Jean-Philippe Gariépy, Robert Doucet.
Mathieu Charette.
Dre Marie-Pierre Campeau.
Appendix
Références
Annexe
Références I
Yao Fun-Sun
Anesthesiology : Problem-Oriented Patient Management.
Edition 6, 2007.
Danis Blais
Radiothérapie guidée par imagerie (`IGRT').
Département de radio-onco du CHUM, 11 novembre 2010.
Groupe Poumon
Projet d'évaluation du système d'entraînement respiratoire
ABCHES
Département de radio-onco du CHUM, 30 mars 2010.
Appendix
Références
Annexe
Références II
Dominic Béliveau Nadeau et al.
Clinical implementation of an algorithm for pulmonary SBRT
image-guidance
Département de radio-onco du CHUM.
Hiroaki Onishi et al.
A simple respiratory indicator for irradiation during voluntary
breath holding : a one-touch device without electronic
materials
Department of Radiation Oncology, Yamanashi University.
Appendix
Références
Annexe
Mouvement tumoral
Amplitude du mouvement naturel dans chaque direction
40
Mouvement naturel (mm)
38
36
34
G−D
A−P
S−I
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53
patients
Appendix
Références
Annexe
Cas 2 (LSD,
Fiducials,
Abches,
d⊥
≈ 10 mm)
(a) IN → EX
(b) BH → EX
Appendix
Références
Annexe
Cas 2 (LSD,
Fiducials,
Abches,
d⊥
≈ 10 mm)
(a) IN → EX
(b) BH → EX
Figure: Fusion des scans de planication du cas 2, déplacement du
sternum ≈ 1, 5 mm IN EX BH

Caractérisation des CT Breath Hold en plani cation 4D au Cyberknife

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