Utveckling av metoder och programvara för oberoende dosberäkning och riskuppskattning inom konventionell extern strålbehandling och IMRT 1Fredrik Nordström,

En presentation över ämnet: "Utveckling av metoder och programvara för oberoende dosberäkning och riskuppskattning inom konventionell extern strålbehandling och IMRT 1Fredrik Nordström,"— Presentationens avskrift:

1 Utveckling av metoder och programvara för oberoende dosberäkning och riskuppskattning inom konventionell extern strålbehandling och IMRT 1Fredrik Nordström, 2Peter Björk, 1Sven Bäck, 3Crister Ceberg, 4Ola Holmberg och 5Stefan Johnsson 1 Medicinsk strålningsfysik, Universitetssjukhuset MAS / Lunds universitet, Malmö 2 Medicinsk fysik och teknik, Mälarsjukhuset, Eskilstuna 3 Avdelningen för Radiofysik, Universitetssjukhuset i Lund, Lund 4 Avdelningen för Radiofysik, Universitetssjukhuset i Herlev, Herlev, Danmark 5 Enheten för medicinsk strålningsfysik, Länssjukhuset i Kalmar, Kalmar

2 Inledning 48 676 nya cancerfall i Sverige år 2003
Nästan hälften av alla cancerpatienter i Sverige erhåller strålbehandling Strålbehandling sker vanligen med fotoner från en linjäraccelerator

3 Inledning Fixation Bildtagning Dosplanering Behandling Simulering

4 Inledning Vid förberedelse av strålbehandling krävs att ordinerad dos och bestrålningsgeometrin överförs till maskin-parametrar Konsekvensen av att en parameter är fel kan variera mellan trivial och fatal för den enskilda patienten Studier har visat att avvikelser i absorberad dos på 5% kan ha klinisk betydelse Effektiv och oberoende kontroll av behandlings-parametrar kan vara av stor betydelse

5 Inledning Hur genomförs kontroller av parametrar (enl. FS 2000:4)?
14 § Parametrar som är av betydelse för behandlingen skall kontrolleras, om möjligt med två av varandra oberoende metoder, eller i varje fall av två personer oberoende av varandra. Kontrollerna skall bekräftas med signaturer av de båda personerna. En rimlighetskontroll skall alltid utföras. SSI FS 2000:4 Föreskrifter om medicinsk strålbehandling Hur genomförs kontroller av parametrar (enl. FS 2000:4)? Manuellt? Hur hanteras komplexa geometrier? IMRT? Oberoende? Dokumentation, uppföljning / rapportering, riskanalys? En viktig del av verifieringen av behandlings-parametrarna är en oberoende kontroll av antalet monitor enheter (MU)

6 Inledning Intensitetsmodulerad strålbehandling (IMRT) är en relativt ny metod för att leverera en integrerad 3D-dosfördelningar som är kraftigt formad efter tumörvolymen Vid IMRT är det ej möjligt att genomföra en manuell dosberäkning Alternativet har främst varit tidskrävande och kostsamma mätningar och utvärderingar

7 Inledning Fel kommer alltid att göras – “den mänskliga faktorn”
En oberoende beräkningskontroll kan identifiera fel innan de påverkar behandlingen av patienten Fel in Första beräkningskontroll Andra beräkningskontroll Automatisk transfer av parametrar Record and Verify system Diodmätning Fältbilder … … Fel ut

8 Syfte Projektet syftar till att:
konstruera ett datorprogram för att effektivisera och höja kvalitén på dosberäkningskontrollen vid konventionell strålbehandling utveckla och implementera beräkningsmetoder för oberoende kontroll av antalet MU och 2D-dosfördelningar vid IMRT identifiera och minimera potentiella risker vid IMRT genom att använda programmet för att logga avvikelser vid förberedelse av IMRT

9 Funktionalitet Ett datorprogram har konstruerats i programspråket C++ för oberoende dosberäkningar Windowsbaserat Objektorienterad programmering Modulbaserat användargränssnitt Inmatning av data sker manuellt eller via DICOM Programmet tvingar ej användaren att följa ett visst arbetsflödet

10 Funktionalitet

11 Funktionalitet Programmet stödjer:
Elekta och Varians linjäracceleratorer MU-till-dos och dos-till-MU beräkningar Statiska och dynamiska kilar Olika typer av MLC Import av CT-data via DICOM Import av DICOM RT-plan, RT-image och RT-dose Korrektion för inhomogeniteter, blockhållare Godkännande av plan Spara och öppna planer Utskrift av beräkningsresultat

12 Beräkningsmetoder PDD-tabeller TPR-tabeller
Absorberad dos PDD-tabeller TPR-tabeller SPR-metoden (Knöös et al., RTO, p201, 2001)

13 Beräkningsmetoder Absorberad dos: SPR-metoden

14 Beräkningsmetoder Absorberad dos: SPR-metoden

15 Beräkningsmetoder Sterling 1964 Standard tabell
Ekvivalent fältsida Sterling 1964 Standard tabell British Journal of radiology suppl. 25 MLC enl. ovan Xiao 1999 (Xiao et al., PMB, p1053, 1999)

16 Beräkningsmetoder Ekvivalent fältsida: Xiao 1999

17 Beräkningsmetoder 2 metoder för att beräkna EDWF
Radiologiskt djup Enhanced Dynamic Wedge Factor (EDWF) 2 metoder för att beräkna EDWF Fractional MU approximation (FMA) Erforderlig data är endast Golden STT tabell för resp. maskin och energi. Kuperman 2005 (Kuperman et al. PMB, p1256, 2005) Två ytterligare maskin- och energispecifika parametrar behöver dock bestämmas experimentellt.

18 Beräkningsmetoder Fixa gantry vinklar
IMRT Fixa gantry vinklar Den totala dosfördelningen är summan av den absorberade dosen från ett antal segment Varje segment behandlas som ett oregelbundet fält och räknas separat Antar homogen energifluens

19 Resultat Typiska tider för beräkningskontroll:
Prostata (4 fält): ca 4 min Tang.mam. (2 fält): ca 2 min

20 Resultat Konventionell strålbehandling – SPR-metoden

21 Resultat Konventionell strålbehandling – SPR-metoden

22 Resultat Konventionell strålbehandling – PDD-tabeller

23 Resultat Konventionell strålbehandling – PDD-tabeller

24 Resultat IMRT – Preliminära resultat

25 Slutsatser Konventionell strålbehandling Flexibilitet har varit ett nyckelord i utvecklingsarbetet vilket har gjort programmet lätt att implementera och anpassa till den enskilda kliniken Möjligheten att importera fältparametrar via DICOM har medfört att tiden för kontrollen har reducerats avsevärt Programmet kan ersätta konventionella manuella dosberäkningar för ökad noggrannhet och effektivitet

26 Slutsatser Intensitetsmodulerad strålbehandling Genom att anpassa modellen, så att transmissionen genom MLC tas med i beräkningen kan eventuellt underskattningen i dos korrigeras Genom att ersätta tidskrävande och kostsamma mätningar med en oberoende dosberäkning kan en betydande minskning av arbetsbelastningen innan behandling uppnås Genom att alla behandlingsparametrar loggas kan statistiska analyser visa om det finns behandlingar som är förknippade med ökad risk

27 Framtid SPR-metoden utvecklas för IMRT beräkningar
Undersöka hur effektivt RVP är som en del av ett ”multilayer” QA program för att förhindra fel En nationell databas utvecklas för identifiering av risker vid IMRT SSI?

28 Tack för visat intresse!