optimisation service passant de la RT3D à l`IMRTArcthérapie

Optimisation du service passant de
la RT3D à l’IMRT/Arcthérapie
J. Mazurier
Clinique Pasteur- ATRIUM
Toulouse
Etapes de la chaîne de traitement
en IMRT
Positionnement
Immobilisation
(1)
Validation plan
(5)
Acquisition
images
(2)
Transfert
Réseau-CQ
(6)
Délinéation
+ prescription
(3)
Planification
traitement
(4)
CQ pré-traitement
Vérification
position
(7)
In-vivo
Traitement IMRT
(8)
Et la qualité…
Pré-requis
Pré-requis
Avant de débuter l’IMRT: Maîtriser la RTC3D
• 1. Equipement
–
–
–
–
•
Upgrade des accélérateurs
EPID et/ou systèmes d’imagerie nécessaires
Equipement de dosimétrie (fantômes, détecteurs, logiciels d’analyse)
Systèmes d’immobilisation, de repositionnement
2. Système de planification de traitement et réseau
– TPS performant (contourage, fusion d’images, optimisation, séquencement,
calcul de dose)
– Réseau adapté
•
3. Temps / personnel / organisation avec procédures claires
– Chaque étape prend plus de temps qu’en 3D
– Plus de personnel impliqué: organisation précise et définition des rôles
•
4. Formation
– Personnel formé régulièrement (interne et externe) et documentation approprié
Société Suisse de Radiologie et de Physique Médicale, QA IMRT
Temps/patient IMRT
Tâche
Temps
Délinéation et Prescription
Planification
Création fantômes dans TPS
Export des plans
QA measurement
Analyse
Double vérification du dossier
30 min à 2h
1 à 3h
15 min
15 min
30 min
30 min
15 min
TOTAL
3h à 8h
- Consensus d’une moyenne de 4h de temps additionnel/3D
- Peut être plus long pendant la phase d’apprentissage
- Peut être moins selon des programmes QA
- Diminue avec le temps (regroupement QA, …)
Présentation Palta J. Université de Floride
Consultation
Simulation virtuelle
Personnel impliqué
Contours - prescription
Planification
- Nombreuses recommandations (IAEA
2008, PRO 2011,
ESTRO 2008, SFPM 2010, ACR 2003,
ASTRO 2007,…)
Validation
QA
Repositionnement
Traitement
Evaluation
Positionnement
Immobilisation
(1)
Position de traitement - scanner
Cale pieds et repose genoux afin d’éviter
les rotations
• Positionnement:
– Sur le dos, à plat
– Mains sur la poitrine
– Cale ORL rouge sous la tête
– Combifix repose genoux+ talons au
fond du cale pieds
• Scanner (et séances):
– Régime alimentaire sans résidu
donné au patient avant le scanner
– Instructions pour aller aux toilettes
avant de partir de la maison
– Boire au moins 3 verres d’eau
pendant le trajet
– 1 CBCT/jour pour vérifier ces
remplissages
Ex: ATRIUM, Toulouse
Mouvement patient pendant la séance
•
•
Etudier le repositionnement inter séance et le mouvement pendant
la séance (IMRT= temps potentiellement plus longs)
Mouvement augmente avec le temps - Peut être minimisé mais pas
éliminé
Kim, IJROBP 2003
Acquisition
images
(2)
Délinéation
+ prescription
(3)
Acquisition images
•
•
Acquisition des images scanner
du patient en position de
traitement
Etablir des protocoles
d’acquisition pour le scanner:
– Position patient selon les
localisations
– Paramètres (séquenciel ou
hélicoïdal, pitch, kV, mAs,
durée…)
– Résolution spatiale
– Emploi des produits de contraste
– …..
•
CQ régulier pour le suivi des
performances (mécanique,
imagerie, Nombre de Hounsfield)
Contours ++
•
Sur la console de simulation virtuelle, le radiothérapeute contoure les
organes cible et à risque => Information anatomique complète 3D
• Délégation de tâche?
Attention aux artéfatcs qui peuvent mener à un mauvais contourage
Attention: Mauvais contourage = mauvais plan de traitement (+ qu’en 3D)
IRM
Scanner
Contours, fusion d’images
• En IMRT, délinéation organes ++++/3D:
– Optimisation réalisée uniquement sur PTVs
contourés
– OAR évités uniquement si contourés
⇒ Attention aux doses délivrées dans les
tissus sains non contourés
• Sur images scanner, variation interobservateurs moyenne de 53% (Chao KS
et al. IJROBP (2007)
• A l’aide de la fusion scan-IRM, la
concordance entre contours effectués par
différents opérateurs est améliorée de 36
à 64% (CTV) Rash, Radiat. Oncol. 2010
Contourage (effectué au scanner par médecin, OAR et
volumes dosimétriques par manipulateur et dosimétriste)
•
•
•
•
•
•
•
CTV1= 46Gy sur prostate
+ VS + ganglions pelviens
CTV2= 80Gy sur prostate
Vessie (au moins 200cc),
paroi
Rectum (vide) 2 cm de
part et d’autre du CTV1
Têtes fémorales
Grêle
Création volumes pour
l’optimisation (ex:PTV1rectum, couronnes, points
chauds, …)
-Traité en 2 temps différents => 2 plans de traitement
- marges de 1 cm et 0.5 vers rectum pour la prostate => PTV2
- marges de 1 cm pour les gg => PTV1
Ex: ATRIUM Toulouse
Définition des volumes
Volume tumoral macroscopique
(GTV)
Volume-cible clinique CTV
= GTV + extensions cliniques
Volume-cible interne ITV
= CTV + Marges mouvement interne
Volume-cible planifié PTV
= ITV + marges repositionnement patient
OAR
Organe à risque OAR
OAR + marges = PRV
Marges
•
Distinguer: mouvement organe (pendant la séance) et le
repositionnement au fil des séances => à évaluer dans chaque service
• Comment les combiner?
Planification
traitement
(4)
Cf « spécificité des TPS en IMRT »…
Place du TPS en IMRT
Immobilisation patient
Imagerie 3D
Contours
>> 3D
Informations anatomiques
Externe, cible, OAR >> 3D
Paramètres faisceaux
Energie, angle, taille, …
Contraintes Dose/volume
Chaque organe (cible, OAR)
Optimisation matrice de fluence
Fluence réelle
Sequencement => mvt des lames
Fluence délivrable
Calcul distribution de dose
Transfert sur réseau R/V
Images de contrôle
Transfert sur le contrôleur MLC
Irradiation
Influence caractéristique lames
Organiser les volumes
•
Eviter les zones de chevauchement ou les distinguer et leur donner
des contraintes séparées (selon les TPS, les habitudes)
Mise en place des faisceaux (RA)
Pelvis:
• 2 arcs en sens inverse
(horaire et anti-horaires)
• Colli=30°
• Taille à déterminer
manuellement (proche de
12 ou 15 cm de large)
pour avoir une bonne
modulation
• Faisceaux
positionnement (kVs et
CBCT)
• Prescription 46Gy
Prostate:
• 1 arc Colli=30°
• Prescription 34Gy
Optimisation-Dosimétrie (RA)
Priorités:
• PTV1-rect
1
• PTV2 (sinon risque de
sous dosage)
2
• NTO
3
• Rectum
4
• Vessie
5
Le radiothérapeute détermine si un
organe est à épargner ou non ainsi
que les priorités des différents PTVs
et OARs en fonction de l’histoire de
la maladie
Optimisation-Dosimétrie (IMRT)
Matrice de fluence
Paramètre de lissage des fluences
Fonction objectif
Optimisation (ex RA)
• 1ère optimisation: Seulement PTVs,
moelle et TC, et NTO (tissus normaux)
• Si les contraintes sont remplies, on
continue l’optimisation sans reprendre
depuis le début en ajoutant d’autres
OAR progressivement (parotides, sous
max, CB, mandibule, …)
• Un calcul depuis le début est ensuite
relancé
Ex Varian: Pour les tissus sains= Normal
Tissue Objective (NTO)
Defines maximum dose
level as a distance
dependent dose fall-off
•
Interactive
– Manual prescription of fall-off
function may be modified during
optimization
•
Automatic
– Penalty issued for points having
higher than mean dose at given
distance
61 61
59 59
57 57
55 55
Dose
Dose
•
53
51
49
53
51
49
47
47
45
0
45
0
50
50
100
150
100
150
200
200
Angle
Angle
ln, Mar 25, 2013
250
250
300
300
Slide 24
350
350
Protocoles dosimétrie
Validation plan
(5)
Evaluation
•
L’évaluation de la dosimétrie
s’effectue sur les DVH ainsi que
sur les isodoses
•
•
Point max – valeur, localisation
PTV: V95=95% et V98=90% - dose
médiane= dose prescrite
OAR : Quantec – SFRO - littérature
•
Evaluation
- Contraintes diverses (Quantec, études,
SFRO, biblio, …)
- Validation des plans puis dénormalisation
Pour prendre en compte les CBCT (0.6Gy)
Procédures validation: check-list
Transfert
Réseau-CQ
(6)
CQ pré-traitement
Export du plan IMRT via le réseau
• Une fois le plan de traitement validé, il est exporté sur le
réseau
• Dossier complété (notes positionnement, …)
• double calcul d’UM
• Double vérification du dossier de traitement
• Calcul dans les fantômes pour la vérification prétraitement
Préparation dossier informatisé
Important car erreur systématique possible…
• Procédure différente si export vers réseau OU si base de données
commune entre TPS et réseau
• Faire une analyse de risque de l’export et du dossier informatisé:
–
–
–
–
•
paramètres du traitement exportés automatiquement
éléments à rajouter dans le dossier,
gestion des séances (quel plan à quel moment?)
gestion des images, …
Contrôler régulièrement sur la machine la cohérence avec paramètres
exportés (AFSAPS: 1f/an)
⇒ Double vérification des
dossiers informatisés avant
traitement
Ex: Préparation du dossier
Check List « 1ère séance » au poste de traitement
Contrôle qualité des plans de traitement
L’ IMRT nécessite pour chaque nouveau patient un contrôle qualité des
plans de traitement avant la mise en route du traitement c.a.d
vérification de la concordance entre:
 matrices de dose calculées par le TPS dans un fantôme (plan
hybride)
 matrices de dose mesurées sous l’accélérateur
Matrices
de fluence
plan patient:
(mouvements
des lames, UM,
géométrie)
Plan hybride
dans fantôme
Comparaison matrices
doses (calcul vs mesure)
Deux méthodes de vérification de dose 2D
Faisceau par faisceau: Détecteur 2D ⊥ axe pour chaque faisceau,
bras à 0°± mesure avec chambre d’ionisation
mesure
calcul
Comparaison pour chaque faisceau
Globale: Détecteur 2D // ou ⊥ axe pour l’ensemble des faisceaux avec
leurs orientations de bras °± mesure avec chambre d’ionisation
Détecteurs 2D-3D disponibles
EPID
IBA
Film + Scanner
Mapchek2
Delta4
Octavius PTW
Archeck
Validation des plans de traitement
• Différentes évaluations peuvent être menées:
– Concordance de la dose/UM mesurée et calculée en un point 1D
 dosimétrie par chambre d’ionisation CI adaptée = référence
 Choix du point de mesure délicat…
– Concordance des matrices de dose/UM en 2D
 Nécessité d’obtenir des matrices de dose mesurées non normalisées
en un point mais exploitables en dose/UM
(films calibrés en dose via une CI de référence, matrices de CI, …)
– Concordance des matrices de doses relatives en 2D
 Matrices de dose mesurées normalisées en un point (axe du faisceau, point max,
…). Choix du point de normalisation délicat
Conclusions pour la validation des
plans de traitement IMRT
•
Mesure
– Détecteur 2D adapté permettant de mesurer des doses OU en relatif+CI
– Précision différente selon détecteurs
•
Logiciel:
– Recalage si possible et dose absolue (pas de normalisation)
– le + d’outils possibles (au moins gamma index ou le NAT)+quantitatifs
•
Valeur des critères (analyse sur site)
– En 1 D: point choisi dans une zone forte dose-faible gradient => écart <4-5%/
faisceau
– En 2D, mode absolu:
- ORL : 95% points > 5%-3mm + évaluation qualitative - Tolérable jusqu’à 80%
(réf) ,au-delà, chercher explication
- 3%-3mm (matrices) possible
- Prostate: 95% points >3%-2mm (films) ou 3%-3mm (matrices) – 2mm avec
matrices possible si résolution et réponse détecteur prise en compte (idem ORL)
Vérification
position
(7)
In-vivo
Distribution dose et positionnement
•
incertitude de repositionnement cause un flou sur la distribution de
dose
•
Une erreur de positionnement/ TPS cause un shift d ’isodoses
Ex:Mouvement prostate
•
Beaucoup d’études sur le mouvement de la prostate en mm dans les 3 directions
Impact of Geometric Uncertainties on Dose Calculations for
IMRT of Prostate - Runqing Jiang. Thesis (2007 Canada)
Effet du mouvement dans les régions de
gradients de dose élevés
•
Ex Prostate: Gradients de dose (Gy/cm) très élevés en IMRT vers le
rectum => max=3Gy/cm
Convolution du gradient de dose
avec l’incertitude géométrique
•
Un algorithme de déconvolution permet d’obtenir à l’issue de l’optimisation
une fluence tenant compte des incertitudes geométriques.
Repositionnement prostate
-kV/kV = Détecter les erreurs de positionnement MAIS ne « voit » pas la
prostate (sauf si grains), ni remplissage rectum et vessie
Identique = bascule conforme
Différent = bascule non conforme
Prostate et CBCT quotidien (ex Toulouse)
Cas d’un traitement pelvis IMRT/RA :
• KVant préalable pour vérifier la bascule
• Vérifier remplissage rectum et vessie (au moins identique au scanner). Le cas
échéant faire descendre le patient pour qu’il aille aux toilettes et boive 2 verres
d’eau, puis le reprendre 20 min après.
• Recalage prostate et Vérification du décalage os < 1cm
Importance du respect du remplissage vessie et
rectum de scanner au traitement
Cas problématique
• Rectum plein
• Vessie vide
prostate: CBCT quotidien
Cas d’un traitement prostate ou prostate + VS IMRT
• idem que pelvis
• Recalage sur la prostate
Guide recalage prostate
Check-list disponible au poste de tt:
• Sur kV:
– Vérifier bascule
• Sur CBCT-sagittal:
– Vérifier remplissages
– Vérifier contour externe
– Adapter la base de la vessie (tête-pieds et HT)
• Sur CBCT-axial:
– Sur le niveau de coupe des VS, adapter la HT – si besoin le T-P
– Faire défiler les coupes pour adapter le haut du rectum avec
l’isodose 95%
– Vérifier que CTV2 entoure la prostate
– ……..
Importance du respect du remplissage vessie et
rectum de scanner au traitement
DVH cumulés : Rectum ok / Vessie ok en cumulé, mais pb certains jours
apprentissage
Importance du respect du remplissage vessie et
rectum de scanner au traitement
Cas problématique : Rectum ok mais PB sur contraintes Vessie
Mr Baxxxx, 76Gy, recalage manip
• RAS en fin de traitement
Après période apprentissage
DOSE CBCT / QUALITE IMAGE (V1.3)
CBCT STANDARD DOSE FOV45
PELVIS
CBCT LOW DOSE FOV45
DStandardDose = 5*DLowDose
( ~5cGy )
( ~1cGy )
CT BALISTIQUE FOV50
CBCT STANDARD DOSE FOV15
CBCT LOW DOSE FOV15
Protocoles CBCT : notion de dose
Protocole Pelvis
Protocole Low dose thorax
•
•
•
Dpelvis = 5*DLowDoseThorax
( ~5cGy )
( ~1cGy )
Dose délivrée par CBCT = 1cGy en low
dose thorax
Pris en compte dans la dosimétrie
(environ 45 CBCT/traitement = 50 cGy
de moins sur la prescription)
Chaque semaine faire le point sur le
nombre de CBCT et en informer la
physique et le médecin pour décision à
prendre :
–
–
–
–
Pas bon candidat pour IMRT
Réduire d’une séance le TTT
Refaire scanner et IMRT en
conséquence
…
Prise en compte de la dose due à l’imagerie
- Imagerie 2D kV considérée négligeable car 1mGy/image
- Imagerie CBCT prise en compte dans la dosimétrie en dénormalisant les
plans:
- 1er temps 46Gy => - 23x (1.5cGy /CBCT )= -0.35Gy
- 2ème temps 34 Gy => - 17x (1.5cGy /CBCT) = -0.26Gy
=> Imparfait mais adaptée pour la routine
CTDIw=1/3 CTDIc+2/3CTDIp
Importance CBCT quotidien
BUT: Eviter les sur-dosages au rectum et à la vessie et les sousdosages à la prostate
PROBLEMES:
- études à postériori car besoin de recontourer les organes sur
tous les CBCT, récupérer les DVH, les analyser
- phase d’apprentissage importante – vérifier le transfert de
compétence médecin-manip
ORGANISATION:
- 12 mois: recalage effectué par radiothérapeutes
- Puis formation des manipulateurs par radiothérapeutes (3 mois)
- Evaluation dosimétrique des changements anatomiques - A
posteriori …
=> Quelque soit le stade du traitement, toujours vérifier et respecter les
remplissage rectum et vessie
Dosimétrie in-vivo et IMRT
•
Dosimétrie in vivo peut être effectuée de 2 façons:
– Dosimètre dans le patient (invasif)
– Dosimètre contre ou a distance du patient (noninvasif)- un modèle mathématique permettant de
calculer la dose dans le patient
•
•
•
La dose à l’entrée renseigne sur les erreurs d’UM,
DSP, positionnement, …
La dose de sortie renseigne sur l’influence du
patient (hétérogénéités,…)
Les détecteurs utilisés:
–
–
–
–
•
Diodes
TLD
MOSFET
EPID
En IMRT, les gradients de dose élevés rendent la
mesure in-vivo ponctuelle difficile (mais pas
impossible…)
EPID
Thèse L. Berger, Toulouse 2006
EPID
⇒ allégement des CQ IMRT
⇒ Evolution pour RA
Travaux 1ère année thèse Jérémy Camilleri, INSERM/Oncorad garonne
Méthode rétroprojection NKI :
Approche 2D
EPID
(1) Calcul plan
(2) Mesure
dose EPID
(3) Reconstruction dose
dans plan isocentre
CT patient
(4) Comparaison des plans et
reconstruction de la dose reçue
par le patient
Présentation Ben J. Mijnheer , NKI
Méthode rétroporjection NKI :
Approche 3D
(1) Calcul plan
(2) Mesure
dose EPID
(3) Reconstruction dose
dans plusieurs plans pour
tous les angles de bras
CT patient
(4) Comparaison des plans et
reconstruction de la dose reçue
par le patient
Présentation Ben J. Mijnheer , NKI
In vivo 3D en routine…
Traitement IMRT
(8)
CBCT et ORL (ex Toulouse)
•
•
Pdt 1 an, CBCT hebdo (Anatomie) pour les RA
Finalement, CBCT à 40 Gy et replanification si écarts trop importants
Re-évaluation pdt tt
•
•
•
•
Selon l’avis du médecin sur ce CBCT de
réevaluation => nouveau scanner de dosimétrie
Fusion rigide effectuée sur ce nouveau scanner
afin d’évaluer les pb de repositionnement
Une fusion élastique (Smart Adapt) est ensuite
effectuée afin de recontourer rapidement tous
les organes (temps médecin diminué ++)
En général, amaigrissement:
– ↓ PTV (modification du GTV)
– ↑ Moëlle et glandes salivaires (moyenne
+11%)
Re-évaluation pdt tt
•
La dosimétrie précédente peut être modifiée simplement en
diminuant le nbre d’UM de chaque arc et en ré-évaluant les DVH
(amaigrissement « uniforme » du patient )
• Sinon la dosimétrie est entièrement refaite en considérant la dose
totale pour les DVH (la majorité des cas…) car pas de possibilité
de sommer simplement 2 DVH d’un même organe sur 2 scanners
différents => difficulté à évaluer la dose réellement reçue pdt tout
le tt
Suivi de la qualité…
Documentation/ formation
•
•
•
•
•
Formation adéquate pour tous les acteurs (interne et/ou externe)
Distribution des rôles
Procédures IMRT (pour toute la chaîne)
Check-list
Suivi des performances du matériel
A multi-center evaluation of a
standardized test protocol
•
Le Radiological Physics Center (RPC) effectue
des tests d’accréditation pour l’IMRT (adoptés
pour bcp d’essais cliniques). En 2006:
– 155 centres ont effectué des tests IMRT avec un
phantôme ORL
– 54 (35%) n’ont pas passé les critères 7% de dose
dans les régions de faible gradient et/ou 4mm
dans les régions de haut gradient
•
En 2008, 558 irradiations, 28% n’ont pas passé
les critères (seulement 70% centres passent les
critères du 1er coup)
•
Task Group 119 (AAPM) a alors développé une
série de tests pour la mise en service de l’IMRT
(plannification, irradiation et critères
d’évaluation) représentatifs des traitements
cliniques courants ( prostate, ORL et peri-spinal)
AAPM TG 119 - IMRT commissioning
Conclusion
Sources d’erreurs à toutes les étapes =>
- Etude préalable pour définir matériel, méthodes, acteurs
- Etude préalable sur le repositionnement
- Nécessite d’organisation claire - Etude de risques
- Nécessité de formation (interne et externe)
Positionnement
Immobilisation
(1)
Validation plan
(5)
Acquisition
images
(2)
Transfert
Réseau-CQ
(6)
CQ pré-traitement
Délinéation
+ prescription
(3)
Planification
traitement
(4)
Vérification
position
(7)
In-vivo
Traitement IMRT
(8)