Ricostruzione della dose in paziente per trattamenti radioterapici: progetto DISO

by Angelo Piermattei (RM3)

Monday 28 Mar 2011, 15:00 → 17:00 Europe/Rome

131 (INFN Edicifio C)

La letteratura scientifica internazionale in tema di tecniche radioterapiche più avanzate, sollecita costantemente l’uso di procedure di controllo della dose nella neoplasia del paziente. Infatti inconvenienti di varia natura, che vanno dal non corretto funzionamento delle apparecchiature al non accurato set-up del paziente dovuto anche a cambiamenti morfologici dei tessuti, possono vanificare l’accuratezza dosimetrica del trattamento ed aumentare la tossicità agli organi critici limitrofi. Detta accuratezza dosimetrica è stabilita entro il 5%. Un dispositivo elettronico idoneo per le tecniche di controllo dosimetrico è oggi offerto dal “Electronic Portal Imaging Device” (EPID) in grado di rilevare la radiazione fotonica trasmessa oltre il paziente a seguito di un trattamento radioterapico con fasci di raggi x da linac. Il progetto DISO finanziato in ambito INFN-MED si inserisce quindi tra le ricerche per l’ottimizzazione e sviluppo di sistemi elettronici portali in grado di offrire immagini di qualità e nello stesso tempo garantire elevate caratteristiche dosimetriche utili alla ottimizzazione delle procedure di ricostruzione di dose in paziente. Va ricordato come le tecniche radioterapiche più avanzate sono fortemente diversificate a secondo della modalità di impiego dei fasci. Si parla infatti di: - campi conformati erogati con tecniche statiche (3D-CRT,Three Dimensional-Conformal Radiotherapy); - campi conformati e modulati in intensità che utilizzano ratei di fluenza fotonica variabile (IMRT, Intensity Modulated Radiation Therapy); - campi conformati erogati con tecniche dinamiche, ottenuti ruotando la testata del linac (DCAT , Dinamic Conformal Arc Therapy ); - campi conformati che seguono il movimento del target durante la fase respiratoria del paziente (4D-RT, Four Dimensional Radiaton Therapy). Il progetto DISO prevede in una prima fase la ricostruzione di dose isocentrica, ed in particolare lo sviluppo di una procedura generalizzata per la ricostruzione della dose nel punto di isocentro del trattamento con fasci 3D-CRT statici di raggi x erogati dai linac delle ditte Varian, Elekta e Siemens ed equipaggiati con sistemi portali aSi EPID. Per le tecniche radioterapiche con fasci conformati statici 3D-CRT il progetto prevede l’uso di funzioni di correlazione ottenute dal rapporto tra i segnali di transito misurati dai sistemi portali al silicio amorfo, aSi EPID, e le dosi misurate in fantocci solidi acqua equivalenti (simulanti il paziente), lungo l’asse centrale del fascio. L’accuratezza della ricostruzione dosimetrica è stata testata in studi pilota, per tecniche 3D-CRT per tumori del capo, del torace, della pelvi e della mammella ed i livelli di accuratezza del metodo sono risultati essere compresi tra il 4% e 5% in funzione del tipo di distretto anatomico interessato La procedura generalizzata evita le misure per l’implementazione “commissioning”del metodo presso i centri ospedalieri. Inoltre, al fine di ottenere il confronto dosimetrico in tempo reale (1 o 2 minuti dopo il termine dell’intera frazione radioterapica giornaliera) si intende sviluppare un software che possa interfacciarsi con i software utilizzati in un Reparto di Radioterapia per il controllo e la gestione delle informazioni. Il confronto tra il valore di dose ricostruita e quella calcolata dal sistema di calcolo (TPS), sarà visualizzato sullo schermo di un computer al termine di ogni seduta radioterapica al fine di verificarne l’accuratezza entro i livelli di tolleranza fissati. I risultati ottenuti saranno poi archiviati per una analisi dettagliata degli errori dosimetrici individuati e delle cause che li hanno generati. In conclusione il metodo prevede una semplice fase di “commissioning” e sarà in grado di fornire, alla fine del trattamento, la ricostruzione della dose all’isocentro e le distribuzioni relative di dose fuori dell’asse centrale con un’accuratezza del 5%. I risultati ottenuti dalla prima fase del progetto daranno indicazioni utili allo sviluppo di ulteriori modelli di ricostruzione di dose per quelle tecniche radioterapiche più complesse sopra citate. Per queste tecniche si prevede lo studio delle modalità di acquisizione dei segnali EPID durante l’erogazione del fascio radiante. Alcuni sistemi portali sono in grado oggi di registrare fino a 3 immagini per secondo rendendo quindi possibile il monitoraggio dosimetrico durante l’intera erogazione dinamica del fascio. In conclusione, il progetto si inserisce nell’ambito di una attività di ricerca finalizzata alla ottimizzazione dell’impiego degli EPID nel campo della ricostruzione dosimetrica in paziente durante il trattamento al fine di garantire la sicurezza ma anche il costante monitoraggio dosimetrico. Quest’ultimo aspetto è oggi particolarmente sentito per poter guidare o correggere la pianificazione dosimetrica durante il ciclo radioterapico.