QA IMRT paciente específico con arreglo de diodos Mgter. Guillermo Alvarez 4º Congreso de Radioquimioterapia y Braquiterapia 7a Jornada de Física Médica Córdoba, Junio de 2013 Organización • Objetivos • Controles dosimétricos – Dosimetría de haz individual (field-by-field QA) – Dosimetría integral • Composición planar (Single-Gantry-Angle Composite) • Composición “3D” (Iguales ángulos que los del plan real) • Arreglos de detectores – – – – Objetivo y Tipos Características físicas y dosimétricas Software propietario Puesta en marcha • Pruebas y/o mediciones básicas • Calibración de la sensibilidad de los detectores • Calibración en dosis absoluta – Aspectos a tener en cuenta • Conclusiones Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 2 Objetivos • Describir las principales características físicas y dosimétricas que poseen los arreglos 2D de diodos. • Especificar los procedimientos básicos que deben realizarse para su puesta en marcha e implementación clínica • Evaluar su importancia como instrumento de medición en la cadena de controles de calidad paciente-específico. Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 3 Controles dosimétricos (Dosimetría de haz individual) Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 4 Controles dosimétricos (Composición Planar) Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 5 Arreglos de detectores (Objetivo) • Son sistemas dosimétricos destinados principalmente para el control de calidad en haces de fotones y electrones. • Permiten determinar y comparar distribuciones de dosis dispensadas por una unidad de tratamiento de acuerdo a una planificación asociada – Relativa – Absoluta • Por lo general vienen asociados a un hardware y software diseñados por el propio fabricante. Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 6 Arreglos de detectores (Tipos) • Arreglos de diodos – MapCHECK Modelo 1175 • 445 diodos tipo N – MapCHECK Modelo 1177 • 1527 diodos tipo N • Arreglos con cámara de ionización – 2D-ARRAY seven29 (PTW) • 729 cámaras de ionización – I’mRT MatriXX • 1020 cámaras de ionización • EPID (a-Si) Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 7 Arreglos de diodos (Características físicas y dosimétricas) Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 8 Arreglos de diodos (Características físicas y dosimétricas) • Diodos – – – – – Tipo N Diseño propietario (SunPointTM) Área activa de 0.8×0.8 mm2 Volumen activo de detección de 1.9 × 10-5 cm3 Baja pérdida de sensibilidad • Periodicidad en la calibración de sensibilidad de los diodos – 0.5%/kGy a 6 MV fotones – 1%/kGy a 6 MV Electrones – – – – Alta sensibilidad (32 nC/Gy) y estabilidad Tasa de dosis límite de 56 Gy/min Dependencia angular menor al 4% (0 - 60º) Coeficiente de temperatura 0.57%/ºC Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 9 Arreglos de diodos (Características físicas y dosimétricas) • Dos superficies de acrílico – Blindaje para las radiofrecuencias generadas por el acelerador – Buildup inherente de 2 g/cm2 ± 0.1 (1.2 cm de espesor físico) – Backscatter inherente de 2.75 g/cm2 ± 0.1 (1.97 cm de espesor físico) • Amplificadores operacionales MOSFET – Baja fuga – Alta ganancia • Tipos de radiación – Electrones: 4 MeV a 25 MeV – Fotones: Co-60 a 25 MV Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 10 Arreglos de diodos (Software propietario) Set 1 (mediciones) Set 3 (Comparación) Set 2 (planificación) Perfiles, Histogramas, etc.. Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 11 Arreglos de diodos (Software propietario) Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 12 Arreglos de diodos (Software propietario) Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 13 Arreglos de diodos (Pruebas y/o mediciones básicas) • Controlar que todo el sistema (arreglo, PID, computadora, etc.) funcione correctamente. • Verificar que todos los diodos funcionen. • Realizar la calibración de la sensibilidad de los diodos. • Calibrar en dosis absoluta. • Medir – – – – – – – Reproducibilidad Linealidad (lectura vs. UM) Factor de campo Respuesta angular Efectos de la tasa de dosis y dosis por pulso Efectos de la temperatura Pérdida de sensibilidad debida a daños por radiación Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 14 Arreglos de diodos (Pruebas y/o mediciones básicas) • Controlar que todo el sistema (arreglo, PID, computadora, etc.) funcione correctamente. • Verificar que todos los diodos funcionen. • Realizar la calibración de la sensibilidad de los diodos. • Calibrar en dosis absoluta. • Medir – – – – – – – Reproducibilidad Linealidad (lectura vs. UM) Factor de campo Respuesta angular Efectos de la tasa de dosis y dosis por pulso Efectos de la temperatura Pérdida de sensibilidad debida a daños por radiación Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 15 Arreglos de diodos (Pruebas y/o mediciones básicas) • Controlar que todo el sistema (arreglo, PID, computadora, etc.). funcione correctamente. • Verificar que todos los diodos funcionen. • Realizar la calibración de la sensibilidad de los diodos. • Calibrar en dosis absoluta. • Medir – – – – – – – Reproducibilidad Linealidad (lectura vs. UM) Factor de campo Respuesta angular Efectos de la tasa de dosis y dosis por pulso Efectos de la temperatura Pérdida de sensibilidad debida a daños por radiación Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza Bibliografía 1, 2 y 3 16 Arreglos de diodos (Calibración de sensibilidad) • Medir la respuesta diferencial entre los diferentes diodos respecto del diodo central. • Estas diferencias son almacenadas en una matriz de datos como factores de corrección, los que serán aplicados a las lecturas “crudas” de los diodos. • Durante el procedimiento de calibración se deben mantener el tamaño de campo, distancia fuente-superficie y dosis constantes. • Es un procedimiento de 6 pasos (patentado por MapCHECK). • Buildup: – No es necesario para fotones – Si es necesario para electrones • Set de archivos de calibración para cada energía de electrones Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 17 Arreglos de diodos (Calibración de sensibilidad) Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 18 Arreglos de diodos (Calibración de sensibilidad) Archivo de calibración cargado Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 19 Arreglos de diodos (Calibración en dosis absoluta) • Convertir las lecturas de los diodos a dosis absoluta mediante la aplicación de un sólo factor de calibración. • Este factor de calibración se almacena separadamente de los factores de calibración de sensibilidad. • Se puede emplear: – Una cámara de ionización trazable con un laboratorio primario. – Un planificador de tratamiento • Mantener las mismas condiciones de referencia para el posicionamiento de los diodos. • Se puede emplear buildup para la calibración. • Múltiples calibraciones pueden ser almacenadas y aplicadas a las lecturas de los diodos. Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 20 Arreglos de diodos (Calibración en dosis absoluta) Condiciones de referencia Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 21 Arreglos de diodos (Calibración en dosis absoluta) Archivo de calibración cargado Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 22 Arreglos de diodos (Algunos aspectos a tener en cuenta) • Termalizar el arreglo por lo menos 30 minutos antes de la irradiación. • Calibrar en dosis absoluta los diodos cada ves que se va a emplear el arreglo, fundamentalmente si se cambian las condiciones de referencia. • Determinar la periodicidad de la calibración de sensibilidad de acuerdo con la estabilidad del acelerador respecto de su energía, simetría y planicidad. Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 23 Arreglos de diodos (Algunos aspectos a tener en cuenta) • Análisis de los datos – Establecer criterios de aceptación – Establecer las condiciones de normalización – Observar/comparar las distribuciones medidas con las calculadas • Curvas de isodosis • Perfiles • Histogramas (%dif, DTA o Γ) • Analizar el impacto dosimétrico de las zonas que no cumplen con los criterios establecidos • Analizar la sensibilidad de los diodos con el cambio espectral del haz. • Un análisis estadístico de los resultados de los QA puede ayudar a establecer o refinar las tolerancias o criterios establecidos Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 24 Conclusiones • Es un equipo versátil y robusto para controles de calidad • Reduce la carga de trabajo y el tiempo que conllevan estos controles • Brinda información dosimétrica y espacial en tiempo real • Compara distribuciones de dosis en forma absoluta y/o relativa en muchos puntos con una sola medición Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 25 Cumpliendo las tolerancias no implica que un plan de IMRT es seguro para su dispensa. La experiencia y conocimiento de un físico medico calificado es esencial para determinar si un plan es seguro o no. Para pensar – On the insensitivity of single field planar dosimetry to IMRT inaccuracies. Kruse J. Med. Phys. 37(6), June 2010 – Per-Beam, planar IMRT QA passing rates do not predict clinically relevant patient dose erros. Nelms B. Kruse J. Med. Phys. 38(2), February 2011 – Statistical variability and confidence intervals for planar dose QA pass rates. Bailey D. Med. Phys. 38(11), November 2011 Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 26 Bibliografía [1] P. A. Jursinic, B. E. Nelms, “A 2-D diode array and analysis software for verification of intensity modulated radiation therapy delivery”, Med. Phys. 30, 870-879 (2003). [2] D. Létourneau, M. Gulam, Di yan, M. Oldham, J. W. Wong, “Evaluation of a 2D diode array for IMRT quality assurance”, Radiotherapy and Oncology 70, 199-206 (2004). [3] T. Wiezorek, N. Banz, M. Schwedas, M. Scheithauer, H. Salz, D. Georg, T. Wendt, “Dosimetric quality assurance for intensity-modulated radiotherapy”, Strahlentherapie und Onkologie 7, 468-474 (2005). [4] B. Poppe, A. Djouguela, A. Blechschmidt, K. Willborn, A. Rühmann, D. Harder, “Spatial resolution of 2D ionization chamber arrays for IMRT dose verification: Single-detector size and sampling step with”, Phys. Med. Biol. 52, 2921-2935 (2007). [5] B. Nelms, J. Simon, “A survey on planar IMRT QA analysis”, Jour. Appl. Clin. Med. Phys. 8, 76-90 (2007). [6] Qi lin Li et al, “The angular dependence of a 2-dimensional diode array and the feasibility of its application in verifying the composite dose distribution of intensity-modulated radiotion therapy”, Chinese Journal of cancer 29, 617-620 (2010). [7] J. Kruse, “On the insensitivity of single field planar dosimetry to IMRT inaccuracies”, Med. Phys. 37, 25162524 (2010). Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 27 Gracias!!!! Guillermo Alvarez - FUESMEN - Mendoza 28