Flattening Filter Free bestralingen Uitdagingen voor de Treatment Planning en in vivo dosis verificatie
Anne Lisa Wolf en Patrick Gonzalez
Disclaimer • Alle resultaten zijn gebaseerd op de ervaringen bij het AVL: – Elekta Agility machine, Pinnacle TPS v9.6 • Andere machines en Treatment Planning Systemen kunnen mogelijk andere resultaten geven.
Deel 1: FFF & Treatment planning
Wat is FFF? • FFF=Flattening Filter Free
De lineaire versneller aka linac
In kop:
Schematische weergave van de ruimtelijke verdeling van x-rays van een dun target
Met Flattening Filter (“FF”) • Flattening filter:
Dosisprofielen:
Met Flattening Filter (“FF”) • Flattening filter: “Plat” dosisprofiel (op vaste diepte) zorgt voor: – Simpelere dosisberekening – Uniforme dosis • Nuttig voor bijv. 4 velden box techniek
Met Flattening Filter (“FF”) • Flattening filter: “Plat” dosisprofiel (op vaste diepte) zorgt voor: – Simpelere dosisberekening – Uniforme dosis • Nuttig voor bijv. box techniek
Met Flattening Filter (“FF”) • Flattening filter: “Plat” dosisprofiel (op vaste diepte) zorgt voor: – Simpelere dosisberekening – Uniforme dosis • Niet langer nodig met IMRT/VMAT & geavanceerdere hardware en software voor dosisberekeningen
Flattening Filter Free = FFF • Flattening Filter Free:
Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel minder scatter minder out-of-field dosis
Compton effect • Angular distribution
― 2.75 eV ― 60 keV ― 511 keV ― 1.46 MeV ― 10 MeV
Bundelprofielen (Elekta Agility) 10 MV FF
Veldgrootte: 3x3, 10x10, 40x40
10 MV FFF
Diepte: 10 cm
Bundelprofielen (Elekta Agility)
40x40 cm40x40 veld,10MV 10 MV FFF 40x40 10FFF met FF 200
100
-300
-200
-100
0
Offaxis (mm)
100
200
300
Met dank aan Thijs Perik
Bundelprofielen (Elekta Agility) 5x5 cm veld, 10 MV FFF met FF
100
50
-300
-200
-100
0
100
200
300
Offaxis (mm)
Met dank aan Thijs Perik
Bundelprofielen (Elekta Agility) 10x10 cm veld, 10 MV FFF met FF
100
50
-300
-200
-100
0
100
200
300
Offaxis (mm)
Met dank aan Thijs Perik
Bundelprofielen (Elekta Agility) 40x40 cm veld, 10 MV FFF met FF 100
50
-300
-200
-100
0
100
200
300
Offaxis (mm)
Met dank aan Thijs Perik
Bundelprofielen (Elekta Agility) • FFF, 6 MV, 3x3
• 6 MV, 3x3 110% 100% 95% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
Bundelprofielen (Elekta Agility) • FFF, 6 MV, 10x10
• 6 MV, 10x10 110% 100% 95% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
Bundelprofielen (Elekta Agility) • FFF, 10 MV, 3x3
• 10 MV, 3x3 110% 100% 95% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
Bundelprofielen (Elekta Agility) • FFF, 10 MV, 10x10
• 10 MV, 10x10 110% 100% 95% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
Bundelprofielen (Elekta Agility) • FFF, 10 MV, 20x20
• 10 MV, 20x20 110% 100% 95% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
Voorbeeld 1: Long hypo • 3 x 18 Gy • Kleine tumoren • VMAT • Geschikt of ongeschikt?
Voorbeeld 1: Long hypo () Flattened beam
140% 130% 120% 110% 100% 95% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
FFF beam
Voorbeeld 1: Long hypo () • Winst afstraaltijd voor hypolong: gemiddeld 7 min gemiddeld 2 min • Plannen zeer vergelijkbaar met “normale” bundel Planning Toestel Fysica /
Voorbeeld 2: Mamma • 16 x 2.66 Gy • Groot doelgebied (gehele mamma) • Schampende (halve) velden + IMRT • Geschikt of ongeschikt?
Voorbeeld 2: Mamma () Flattened beam
FFF beam 107% 103% 100% 95% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%
10% Schampend+IMRT, gelijk # segmenten, FFF meer ME in segmenten
Voorbeeld 2: Mamma () • Mamma: – Te veel segmenten nodig voor homogene dosis – Lage dosis relatief weinig winst toestel Onnauwkeurigheid & hogere afstraaltijd (meer ME’s nodig, meer segmenten, meer beweging leafs) Planning Toestel Fysica
Voorbeeld 3: Hersenen • 1x24Gy/18Gy/15Gy • Eén of meerdere kleine doelgebieden • VMAT • Geschikt of ongeschikt?
Voorbeeld 3: Hersenen ( / ) • Hangt af van de gebruikte techniek & aantal laesies! – 1 kleine laesie: – Meerdere laesies, elk eigen isoc: – Meerdere laesies, 1 isoc, kleine afstand: 107% – Meerdere laesies, 1 isoc, grote afstand: 2 isocs
25 Gy
1 isoc
103% 100% 95 % 20 Gy 100% 95 % 15 Gy 12.5 Gy 10 Gy 7.5 Gy 5 Gy 2.5 Gy
FF
FFF
Voorbeeld 3: Hersenen ( / ) • Winst afstraaltijd voor hypohersenen (1 laesie): gemiddeld ~8 min gemiddeld 3 min • Winst gaat verloren voor grote afstanden • Geschikt voor kleine laesies, dichtbij isoc Planning / Toestel / Fysica /
Om rekening mee te houden bij FFF • Bundelprofielen: voor kleine gebieden redelijk vlak, naar buiten toe snelle dosisafval • Bruikbare veldgrootte afhankelijk van wens uniformiteit dosis • Hoe meer segmenten nodig, hoe meer leafbeweging hoe minder tijdswinst op toestel • Geschikt voor kleine velden • Geschikt voor inhomogene dosis homogeniteit
FFF
Nu: Patrick Gonzalez, en de uitdagingen die hierbij afstraaltijd horen voor de fysica….
met FF
hersenen long prostaat
mamma
Grootte doelgebied
Deel 2: EPID in vivo dosimetrie voor FFF
E(lectronic) P(ortal) I(magining) D(evice)
• EPID is geen dosimeter • De EPID beelden bevatten wel dosisinformatie
EPID dosimetrie: De AvL methode 1: plan
2: meting
EPID
4: vergelijken
3: reconstructie
EPID
Klinisch gebruik van EPID dosimetrie Number of EPID dosimetry verified plans per year 6000
4000 non IMRT/VMAT 3000
VMAT IMRT
2000 1000
20 14
(e
xp ec te d
)
20 13
20 12
20 11
20 10
20 09
0
20 08
number of plans
5000
year
Voorbeeld: klinisch rapport
Uitdagingen voor EPID dosimetrie
• Wat gebeurt er met de gevoeligheid van de EPID tijdens een FFF bestraling?
Verzadiging van de EPID 6 MV FFF
10 MV FFF
Dosis blijft constant!
Uitdagingen voor EPID dosimetrie
• Hoe gaat de EPID dosimetrie met hele kleine bestralingsvelden om?
Calibratie vanaf veldgrootte 3x3 cm^2
3x3 cm^2
Veldgrootte
Een voorbeeld: hypo hersenen
Hele kleine segmenten ( ong. 1cm)
Transmissie: ‘Het kleine velden probleem’
Wijkt af!
Veldgrootte
Resultaten
• •
Standaardprocedure voor velden vanaf 3x3 cm^2 Aangepaste calibratie voor kleine velden
EPID dosimetrie voor kleine velden • Doel is calibratie ook tot 1x1 cm^2 veldgrootte te doen – Kleine velden metingen; vergelijk van diamantkamer metingen met EPID metingen – Dit is onderdeel van actief onderzoek!
Acknowledgments • • • • • • • • • •
Thijs Perik Frits Wittkamper Eugène Damen Gijs Franssen Angela Tijhuis Emmy Lamers Amber Duijn Peter de Ruiter Folkert Koetsveld Tomas Janssen
• • • • • •
Roel Rozendaal Hanno Spreeuw Igor Olaciregui-Ruiz Anton Mans Rene Tielenburg Ron Vijlbrief
