Nozioni
di
RADIOTERAPIA
per
TSRM
Università degli Studi di Napoli
Federico II
1
DOSIMETRIE
2
I tecnici di radiologia medica collaborano
direttamente con i medici radioterapisti e il
servizio di fisica sanitaria nelle:
Operazioni dosimetriche e di
radioprotezione, anche
inerenti al trattamento.
3
Dosimetria in vivo
Consiste nell’utilizzo di apposite
sonde dosimetriche che
permettono, nel corso della
seduta di trattamento, di verificare
sia la dose erogata dalla
macchina, che quella
effettivamente assorbita dai
tessuti e dagli organi inclusi nel
piano di cura.
4
MOSFET AutoSense
Dosimetry System
5
I dosimetri maggiormente utilizzati per la
realizzazione delle dosimetrie in vivo
sono quelli a termoluminescenza (TLD).
Il loro principio di funzionamento è
basato sulla capacità di alcune sostanze,
quali il fluoruro di litio, di catturare
elettroni nel corso dell’irradiazione e di
rimetterli sotto forma di radiazione di
luminescenza.
6
L’intensità della radiazione
luminosa, proporzionale alla
energia assorbita, viene misurata
da un apposito dispositivo
contenuto nel dosimetro stesso, il
quale opera la conversione da
energia luminosa a dose assorbita
sulla base di fattori di correzione
che richiedono un’accurata
calibrazione
7
Altri tipi di dosimetri sono quelli a
semiconduttori (al solfuro di cadmio),
basati sulla capacità di ridurre la
propria resistenza elettrica quando
vengono colpiti da radiazioni
ionizzanti.
I dosimetri a semiconduttori hanno il
grosso vantaggio di permettere una
rilevazione della dose in tempo reale.
8
Nel caso in cui tra la dose prescritta e la
dose misurata si dovesse riscontrare una
disomogeneità superiore al 5%, si dovrà
ricontrollare il set-up del trattamento.
Studi in questo senso hanno dimostrato
che i più frequenti errori sono dovuti sia
alla inaccuratezza del set-up, sia all’errore
degli algoritmi utilizzati per il calcolo della
dose, che spesso non tengono conto delle
disomogeneità tissutali in grado di alterare
sensibilmente la trasmissione delle
radiazioni in profondità
9
Fantoccio ad acqua e
camera di ionizzazione
10
TECNICA
CON
EMICAMPO
Tecnica degli emicampi
12
IORT
13
CON L’ESPRESSIONE “RADIOTERAPIA
INTRAOPERATORIA” (IORT)
SI INTENDE UN TRATTAMENTO
RADIOTERAPICO ESEGUITO “A CIELO
APERTO”, NEL CORSO DI UN INTERVENTO
CHIRURGICO, CON SOMMINISTRAZIONE DI
UNA DOSE SINGOLA DI RADIAZIONI
La IORT viene utilizzata soprattutto per
la mammella.
E’ usata anche per il trattamento di
alcune forme tumorali del pancreas,
dello stomaco, delle strutture
retroperitoneali, dell’utero, della
vescica e della prostata.
Inoltre può essere usata per i tumori
mediastinici e polmonari oltre che per i
tumori endocranici sopratentoriali e del
distretto cervico-facciale.
15
L’esecuzione della IORT comporta
una stretta collaborazione tra:
. chirurghi
. anestesisti
. patologi
. personale della sala operatoria
. radioterapisti
. fisici sanitari
. tecnici di radioterapia
16
APPARECCHIATURE CHE POSSONO
ESSERE IMPIEGATE PER ESEGUIRE
TRATTAMENTI DI IORT

APPARECCHIATURE PER RX-TERAPIA
 ACCELERATORI LINEARI “TRADIZIONALI”
 ACCELERATORI LINEARI TRADIZIONALI
INSTALLATI IN BUNKER “DEDICATI”
 ACCELERATORI LINEARI MOBILI “DEDICATI”
 APPARECCHIATURE PER BRACHITERAPIA
(192Ir)
LE TRE ALTERNATIVE
1
BUNKER
“TRADIZIONALE”
2
3
PAZIENTE
IN ANESTESIA
BUNKER “DEDICATO”
LINAC + SALA OP.
SALA OPERATORIA
“TRADIZIONALE”
MACCHINA
RADIOGENA
VANTAGGI / SVANTAGGI
1 - QUALITA’ RADIOTERAPICA OTTIMALE
- RISCHI PER IL PAZIENTE
(INFEZIONE - PROLUNGAMENTO DELL’ANESTESIA”
- SCARSISSIMA “PRODUTTIVITÀ”
2 - GLOBALMENTE OTTIMALE
- SCARSA PRODUTTIVTÀ
- COSTI ALTISSIMI
3 - IL MIGLIOR COMPROMESSO
- PROBLEMI DI RADIOPROTEZIONE




NOVAC 7 è un acceleratore
lineare di elettroni dedicato
alla IORT
Può essere impiegato in una
normale sala operatoria
E’ mobile e può essere
facilmente bloccato
Può produrre fasci di elettroni
di 4 differenti energie nominali:
3, 5, 7, 9 MeV

Per poterlo utilizzare in
condizioni di sicurezza sono
necessari un accurato test di
accettazione e un rigoroso
programma di controllo della
qualità
L’apparecchiatura è mobile
rispetto a quattro assi:
 Azimuth
 Elevazione
 Inclinazione
 Rotazione
Mobilità
L’acceleratore è montato in una struttura
motorizzata, che può essere movimentata all’interno
della S.O. e avvicinata molto lentamente al paziente;
ciò è reso possibile da una rotella, la cui direzione è
indicata da una freccia
Rotazione azimutale di ± 45°
attorno a un asse verticale
-45°
+45°
Elevazione in un piano verticale
nell’intervallo -30° / + 60°
-30°
+60°
Inclinazione della “testata”
nell’intervallo di ± 45°
-45°
+45°
Rotazione della testata
nell’intervallo di ± 45°
-45°
+45°
APPLICATORI PIANI
40 mm
60 mm
SSD = 80 cm
80 mm
100 mm
SSD = 100 cm
APPLICATORI
Per ogni diametro del fascio sono disponibili
3 “angoli terminali” dei collimatori
0°
22.5 °
45 °
Test di accettazione
Parametri da controllare







Stabilità (costanza dell’emissione)
Energia dei fasci (curve DPP)
Profili dei fasci (simmetria e omogeneità)
Curve di isodose
Dose (MU-n. di impulsi /Gy - dose rate)
Rad. dispersa
Mobilità, allarmi, messa a terra
Radiazione dispersa
L’acceleratore produce una
piccola quantità di
radiazione dispersa,
che può essere facilmente
schermata
… la sorgente principale
è il paziente, che si comporta
come un “bersaglio” per il fascio
e converte in raggi X lo 0.3 - 0.5 %
dell’energia degli elettroni
TBI
31
Irradiazione Totale Cutanea

Target
Epidermiti cutanee e
dermatiti superficiali
 Tipo di radiazione
elettroni da 2/4 MeV
 SSD
3-5 mt
 Distribuzione di dose Isodose 95% a 2mm
Isodose 85% a 10/14 mm
Isodose 10% a 25/30 mm
 Dose rate
2500 cGy/min a 100 cm
32
33
34
STEREOTASSI
35
La stereotassi è una particolare tecnica
di radioterapia che consente di
somministrare, in un’unica o in poche
frazioni, una elevata dose di radiazioni
ad un volume bersaglio limitato,
utilizzando un fascio molto piccolo e
ben collimato.
Può essere eseguita a livello del cranio
(intracranica), o del torace, dell’addome
e della pelvi. (extracranica).
36
La Radioterapia Stereotassica
richiede un alto livello
di competenza,
grande organizzazione e
un approccio rigorosamente
interdisciplinare tra radioterapisti,
fisici sanitari e tecnici di
radioterapia che agiscono a
stretto contatto.
37
L’indicazione terapeutica al
trattamento stereotassico
nasce da una discussione
collegiale tra:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Radioterapista
Neurologo
Neurochirurgo
Chirurgo
Oncologo
Anestesista
38
Questa tecnica viene usata
soprattutto per il
trattamento di piccole
lesioni cerebrali e
necessita di accessori
specifici di
immobilizzazione del
paziente detti caschi.
39
In passato
sul capo del
paziente veniva
posizionato
un casco
localizzatore
con delle viti
speciali fissate e
bloccate fino
all’altezza del
periostio.
40
Attualmente questo casco è stato
sostituito da un sistema di
immobilizzazione non invasivo
(Stereotactic Relocatable Frame)
Questo sistema è caratterizzato da una
maschera termoplastica e da un casco
munito di una terna di coordinate
radiopache (X-Y-Z) che permettono di
individuare il bersaglio e localizzarlo
nello spazio.
41
Maschera termoplastica e
casco stereotassico
42
La precisione nella localizzazione del volume
di interesse dipende dalla precisione del
casco stereotassico.
In alcuni sistemi, per garantire una maggiore
immobilizzazione, può essere utilizzato un
morso su cui viene riprodotto con un’apposita
pasta il calco dentario del paziente.
43
Viene eseguita un TC o RMN con M.D.C.
dell’encefalo, dove appaiono rilevabili sia i
reperi radiopachi del casco localizzatore che il
bersaglio neoplastico.
Il radioterapista ed il fisico in seguito
elaboreranno il piano di trattamento per
l’irradiazione della massa.
44
Durante l’irradiazione il Gantry ruota intorno
alla testa del paziente in modo da colpire il
bersaglio da più punti, risparmiando il più
possibile i tessuti sani circostanti
45
L’ampiezza dell’area d’irradiazione è
definita dalla dimensione del
collimatore multilamellare (Multileaf)
che, attraverso il controllo
computerizzato, offre la possibilità di un
adattamento dinamico del campo
durante l’irradiazione stessa (archi
dinamici).
46
L’erogazione della dose di circa
20-30 Gy, in un’unica seduta,
viene effettuata attraverso una
decina di archi.
Al termine della seduta, al
paziente viene tolto il casco e
mandato a casa.
47
Per l’esecuzione della tecnica stereotassica
in altri distretti corporei (extracranica), in
sostituzione del casco vengono utilizzati dei
marker anatomici da applicare sulla cute del
paziente,ExacTrac, stando attenti che siano
stabili e che siano il meno possibile coinvolti
nei movimenti determinati dall’attività
respiratoria del paziente.
48
Prima di eseguire la
TAC di centraggio,
accertarsi che la slice
sia il più sottile
possibile (< 3mm)
nell’area dove si sono
posizonati i marker
anatomici.
Al termine
dell’esame,trasferire
le immagini al TPS:
BrainSCAN
49
Trasferimento dati e pianificazione
•Localizzazione dei marker anatomici
e verifica della loro posizione
scorrendo le immagini TAC
•Fusione delle immagini se richieste
•Contornazione del PTV e degli OAR
•Studio TP (conf beam,IMRT,arc
dinamic
• Verifica della dose
•Rappresentazione 3D della Dose
•Trasferimento del TP al linac e
al sistema “ExacTrac” per
posizionare il paziente
Componenti dell’ExacTrac
• L’ ExacTrac comprende un
sistema di telecamere a
infrarossi e videocamera
integrate in un
alloggiamento in carbonio.
• Sistema è installato sopra
la parte terminale (ai piedi)
del lettino
• Non è necessaria una
calibrazione delle
telecamere e della
videocamera.
• Finestra di dialogo relativo
al posizonamento del
paziente
• Lettino
51
ExacTrac
• Il sistema determina la
posizione del paziente
in base al rilevamento
ottico dei marker
riflettenti a raggi
infrarossi.
• Dopo aver caricato
• i dati del paziente,
• l’ ExacTrac
automaticamente
attiva le modalità di
posizionamento del
paziente
52
• La finestra contiene:
due viste, Top View e
Right Laser View,
l’indicatore Match
Accuracy (calcola la
similarità tra i
marker anatomici
rilevati dalle
telecamere a
infrarossi e quelli
acquisiti durate le
scansioni TAC);
• 3 indicatori di
posizione del
paziente;
• 3 indicatori della
posizione del tavolo
ExacTrac monitor
53
ExacTrac:principi del rilevamento dei marker
• Tutti i segnali provenienti dai
marker sono elettronicamente
registrati sul chip della
telecamera CCD, intersecandosi
nel PUNTO FOCALE .
• ExacTrac calcola la posizione
3D dei marker utilizzando
entrambi i p. focali delle CCD.
1CCD è in grado di calcolare
una linea virtuale sulla quale si
trova il marker (parte dalla
posizione del marker sul chip
del CCD e passa attraverso il
fuoco).
54
L’altra telecamera determina il rimanente grado di
libertà nel punto di intersezione delle due linee
virtuali.
In questo modo si calcola l’esatta posizione 3D del
marker.
55
IMRT
56
1. Modalità di esecuzione
La IMRT è una forma evoluta della RT conformazionale
(3DCRT) che aggiunge alla conformazione
geometrica, la modulazione in fluenza; questa si
determina generalmente attraverso l’uso di
software specifici di pianificazione indicati con il
termine di “inverse planning”.
La fluenza viene ottimizzata, per ogni fascio, sui
differenti spessori di target visti nella proiezione
bidimensionale del campo (BEV), tenendo conto dei
vincoli di dose e dose-volume definiti all’interno del
modulo di pianificazione inversa
57
La caratteristica fondamentale che la distingue dalle
altre tecniche conformazionali è la possibilità di
ottenere distribuzioni di dose con una forma concava.
Quindi non solo si conforma la distribuzione delle dosi
elevate alla forma del target, ma si conformano anche
le basse dosi alle strutture a rischio.
Le tecniche di esecuzione si possono dividere
sostanzialmente in due categorie:
1. Statica: modulazione della fluenza tenendo fisso il
gantry (campi statici)
2. Arco: modulazione della fluenza durante il
movimento del gantry (con arco terapia)
58
Della prima categoria fanno parte tutte le
modalità di irradiazione effettuate con
MLC statico
sequenze di campi multipli statici conformati:
SMLC-IMRT o segmental IMRT (step and shoot)
59
Della seconda categoria fanno parte le tecniche
ad arco con MLC dinamico cioè
la IMAT (Intensity Modulated Arc Therapy) e la
Tomoterapia seriale ed elicoidale che combinano
il movimento del gantry, al quale è applicato un
collimatore multilamellare rettangolare, con il
movimento di traslazione del lettino.
60
Generalmente la modulazione d’intensità è ottenuta
usando archi sovrapposti: gli archi principali si
conformano sul BEV completo del target, gli archi
successivi schermano la zona del target in
sovrapposizione con gli OAR (organi a rischio).
Per ottenere una buona uniformità di dose sul PTV e
rispettare i limiti di dose sugli OAR viene ottimizzato il
“peso” di ogni segmento di arco utilizzato, come
risultato del processo di pianificazione inversa
(es. AMOA arc modulation optimization algorithm).
61
Dotazione essenziale per l’esecuzione della IMRT
Tutte le tecniche suddette (ad eccezione del
Cyberknife), per essere facilmente realizzabili nella
pratica clinica, utilizzano un MLC. Inoltre la
pianificazione del trattamento necessita di un sistema
IP e di un sequencer.
Il sequencer deve tradurre le intensità di fluenza
determinate dal modulo di Inverse Planning in
intensità di dose erogabile dall’MLC tenendo conto sia
delle
restrizioni nel movimento che della dose trasmessa e
diffusa dal sistema delle lamelle.
I migliori risultati si ottengono se il sequencer è
incorporato nel modulo di ottimizzazione interattiva e
non applicato successivamente all’ottimizzazione 62
Tomoterapia
63
E’ stata la prima tecnica IMRT ad arco
sviluppata (NOMOS Corporation):
sistema MIMiC
(multileaf intensity modulating collimator).
Il collimatore ruotando una o più volte intorno al
paziente irradia una sottile sezione dello stesso,
mentre il lettino di trattamento rimane fisso
durante l’irradiazione; (tomoterapia seriale)
64
Schema di Tomoterapia con
acceleratore lineare e detettore
Sistema di collimazione del fascio
65
L’apparecchiatura è costituita da un gantry
circolare che racchiude un rilevatore Tac
accoppiato ad un acceleratore lineare.
Questo è generalmente da 6 MeV e la sorgente
può ruotare, guidata dal computer, in modo
continuo attorno al paziente, che a sua volta
può muoversi contemporaneamente sul piano
orizzontale, in coordinamento con il
movimento della sorgente.
66
Sull’uscita radiante dell’acceleratore
è posto un collimatore a lamelle
dello stesso tipo del MIMiC
che con il loro rapido movimento
provvedono a modulare e scomporre
il fascio di radiazione.
Dimensioni:
5 cm x 40 cm 64 lamelle di larghezza 6.25 mm
spessore lamelle 10 mm
67
Collimatore multilamellare
68
Dal lato opposto un sistema di rivelazione allo Xeno,
provvede a raccogliere le radiazioni
che attraversano il paziente ed a ricostruire,
durante l'effettuazione del trattamento,
un’immagine in 3D
ad alta energia della regione irradiata.
La Tomoterapia si configura quindi come una
tecnica di tipo IGRT
(Radioterapia guidata dall’immagine).
La sorgente radiogena può effettuare da 1 a 10
rotazioni complete al minuto.
Durante ogni rotazione della sorgente, il collimatore
multi-lamellare può a sua volta assumere 50
differenti configurazioni di apertura.
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La risultante delle combinazioni fra le
varie posizioni angolari dei singoli
fasci di radiazioni con i movimenti
lineari del lettino del paziente,
è un trattamento continuo di tipo
rotazionale, equivalente ad un numero
elevatissimo di trattamenti statici
convenzionali di tipo IMRT
(RadioTerapia a Modulazione
d’Intensità).
70
Rispetto ai trattamenti convenzionali, la
Tomoterapia consente un'irradiazione
maggiormente accurata del bersaglio, con
migliore salvaguardia dei tessuti circostanti e
la possibilità in una stessa seduta di trattare
più di un bersaglio e con dosi più elevate e
circoscritte, con maggiore efficacia del
trattamento, minore impegno temporale della
struttura, minore impegno per il paziente e
numero di frazioni nettamente ridotto.
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Il trattamento può essere inoltre continuamente
adattato alle modifiche anatomiche
eventualmente intervenute nel paziente
fra una seduta e l'altra.
La Tomoterapia include le stesse fasi
pre-trattamento della
Radioterapia conformazionale,
ma differisce nell’acquisizione MVCT
(Megavoltage TAC) che precede la terapia.
72
La TAC effettuata viene confrontata
con la TAC di centraggio attraverso una fusione
delle immagini mediante il software del sistema
e da quest’operazione vengono calcolati i valori
di X, Y, Z e gli angoli di rotazione,
che indicano gli spostamenti della lesione
rispetto alla posizione che aveva quando è stata
effettuata la prima TAC.
Il lettino si sposta in maniera motorizzata in
modo tale da compensare gli scostamenti
X, Y e Z e di rotazione.
73
Viene emesso il fascio
con geometria elicoidale
risultante dal movimento della sorgente
e
dalla sequenza di chiusure e aperture
delle lamelle del collimatore,
risultante dal calcolo personalizzato
di distribuzione di dose,
effettuato precedentemente
dal fisico sanitario
e
memorizzata dal sistema.
74
La durata complessiva
di una seduta di trattamento
è generalmente inferiore ai 30 minuti.
Quando il piano di cura è preparato su
immagini ottenute
dalla “fusione” TAC e PET
si parla di
Tomoterapia a guida Metabolica.
75