Innehåll. 1. Bakgrund 2. Grundläggande dosimetri 3. Radiobiologi 4. Radioterapiprocessen 5. Klinisk dosimetri 6. Behandlingsoptimering

Transkript

1

2 Innehåll 1. Bakgrund 2. Grundläggande dosimetri 3. Radiobiologi 4. Radioterapiprocessen 5. Klinisk dosimetri 6. Behandlingsoptimering

3 1. Bakgrund

4 4

5 Cancer 5

6 Cancer Antal cancerfall 2012: Beräknad 5-års överlevnad 72% 6

7 SBU utredningen 7

8 Strålbehandling har en viktigt roll, och kan inte ersättas av annan behandling ges till nästan hälften av alla cancerpatienter under något sjukdomsskede kombineras ofta framgångsrikt med kirurgi eller medicinsk behandling med cytostatika/hormoner ges ibland som ensam terapi, antingen i syfte att bota sjukdomen (kurativ behandling) eller att lindra dess verkningar (palliativ behandling) är en billig behandlingsform! 8

9 Strålbehandling har biverkningar, och omgivande frisk vävnad måste därför skyddas är en komplicerad och teknologiskt avancerad process med många steg, anpassad till varje enskild patient är ett lagarbete med en lång rad specialister, onkologer, kirurger, radiologer, sjukhusfysiker, onkologisjuksköterskor, och ingenjörer 9

10 Regelverk Socialstyrelsen, om tex nationella riktlinjer kompetensbeskrivningar Läkemedelsverket, om tex radioaktiva läkemedel Strålsäkerhetsmyndigheten Strålskyddslagen SFS 1988:220 utfärdades för att skydda människor, djur och miljö mot skadlig verkan av strålning Tillsynsmyndighet är Strålsäkerhetsmyndigheten, som därmed har rätt att utfärda föreskrifter SSMFS 2008:33 om medicinsk strålbehandling 10

11 2. Grundläggande dosimetri

12 Strålslag Elektromagnetisk strålning Fotonstrålning (~ 4-20 MV) Röntgen Gamma Partikelstrålning Elektroner (~ 4-20 MeV) Protoner, alfa, joner Neutroner 12

13 The treatment unit - linac

14 Linac gantry

15 Treatment head

16 Simplified beam geometry Electron beam Target Primary collimator Flattening-filter Ion chamber Wedge Y-jaws (MLC) X-jaws

17 Beam-shaping device

18 Radiation field analysis Semiconductors

19 Depth dose - photons x10 cm 2, SSD=100 cm MV 6MV 10MV 18MV Dos Djup (cm) 19

20 Depth dose - electrons 20x20 applikator, FHA=100 cm Dos (%) MeV 6 MeV 8 MeV 10 MeV 12 MeV 15 MeV 18 MeV 20 MeV 22 MeV Djup (cm) 20

21 Reference dosimetry Measurable broad-beam quantity Water tank

22 In the radiotherapy clinic

23 International measurement system

24 Primary standard laboratory 0,00024 ºC ~ 1 Gy

25 Primary standard laboratory 0,00024 ºC ~ 1 Gy

26 Reference dosimetry protocols ~ 1.5% uncertainty

27 3. Radiobiologi

28 Biological effect

29 Radiation damage of biomolecules repair viable cell mis-repair mutation cancer not repaired cell death From Folkard

30 Survival, S Cell survival vs. dose D (Gy)

31 Cell survival and oxygen hypoxia O 2

32 Cell survival and LET

33 Fractionated radiotherapy Single dose Fractionation

34 Total absorbed dose

35 Serial and parallel organs From: Ågren Cronqvist et al, 1995

36 Medulla 1.00 Spinal cord Endpoint : Myelitis/necrosis NTCP v= 1.00 v= 0.75 v= 0.67 v= 0.50 v= 0.33 v= Dose (Gy)

37 NTCP lunga 1.00 Lung Endpoint : Pneumonitis NTCP v= 1.00 v= 0.75 v= 0.67 v= 0.50 v= 0.33 v= Dose (Gy)

38 The therapeutic window Probability Tumour control (TCP) Complications (NTCP) P TCP ( 1 NTCP)

39 4. Radioterapiprocessen

40 Radiotherapy process Skiktröntgen (CT) Fixation Inritning av tumör och riskorgan Dosplanering Verifikation Behandling 40

41 Example of a good fixation

42 Gross tumor volume (GTV) Example: oesophagus cancer

43 Clinical Target Volume (CTV)

44 Planning Target Volume (PTV)

45 Planning Target Volume (PTV)

46 Dirk Verellen et al Nature Reviews Cancer

47 Organs At Risk

48 More OARs: Left lung

49 More OARs: Right lung

50 More OARs: Heart PTV overlapping OAR

51 OAR

52 Dose distribution

53 ICRU reference point

54 Dose Volume Histogram (DVH) ICRU recom: -5% to +7% OK Differential DVH

55 Cone-beam CT Elekta Synergy, XVI (X-ray Volume Imaging) Varian, OBI (On-Board Imager)

56 Information from imaging

57 Matching CT data

58 Dancing prostate

59 Intra-fractional movement Max.Inspiration Min.Inspiration PTV Lung tumour example

60

61 5. Klinisk dosimetri

62 Incidents and accidents

63 2D measurements

64 2D measurements Dose matrix from TPS Measured dose on array Error in dose calculation!

65 3D measurements From Sofie Ceberg

66 In vivo measurements

67 Placing tube in patient

68 Imaging and localisation Lead marker position TLD position ISO

69 Comparing with treatment plan

70 6. Behandlingsoptimering

71 Forward calculation!!

72 Inverse calculation???

73 Rotational techniques Elekta TomoTherapy

74 Decision variable

75 Optimized beam intensity

76 Realisation using MLC

77 Step and shoot Leaf A Leaf B Per Engström 2007

78 Step and shoot Intensity Step wise modulation Per Engström 2007 Position

79 Dynamic MLC Leaf A Leaf B Intensity Continuous modulation Position Per Engström 2007

80 Prostata treatment Accumulerad absorberad dos i patienten Slide: courtesy of Anton Mans (NKI, Amsterdam)

81 Multiple targets and risk organs

82 Multiple objectives

83 Trade-off for different systems Dynamic (Varian) Step-and-shoot (Nucletron) TomoTherapy

84 Example: Total marrow irradiation

85 Example: Cranio-spinal irradiation

86 Example: Multiple targets

87 Be ware of hot- and cold-spots 58 Gy

88 Intra-fractional motion Static tumour Moving tumour

89 The low dose bath Låg dos till stor volym av Tomo och IMRT. Väga risken av framtida maligniteter mot en bättre behandling? Svårt värdera den ökade relativa risken av sekundära maligniteter.

90 It makes a difference!

91 Radiotherapy with protons and ions

92 Radiotherapy with protons and ions Från Jonas Johanssons avhandling 2006

93 Spot scanning Scanning proton beam

94 Dose planning for spot scanning at PSI 95

95 96

96 Diameter ca 10 m, vikt ca 120 ton Gantry

97 Heidelberg: Isocentric proton & ion gantry 98

98 Proton gantry in Boston

99 Swedish national center (2015)

100

101 Thank you!