IAEA Training Material on Radiation Protection in Radiotherapy

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PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIOTERAPIA
Parte 10 Buenas Prácticas incluyendo Protección
Radiológica en EBT Conferencia 3 (cont)
Planificación del Tratamiento en Radioterapia
2
B. Planificación del tratamiento
computarizada
3
El proceso de planificación del tratamiento
4
Una nota sobre la planificación del tratamiento
inversa
Datos del paciente escaneo en CT, contornos
Datos del haz calidad de la radiación, PDD,
perfiles, ...
Localización del tumor y estructuras críticas
Definición de niveles de dosis y restricciones de
dosis
Optimización computada de la colocación de la
fuente o el haz
Muchas iteraciones para encontrar la solución
óptima
Simulación virtual
Cálculo de la dosis
Preparación de la hoja de tratamiento y registro
y verificación de los datos
5
Planificación del tratamiento en computadora
6
Terminal de planificación
sólo una computadora con un software altamente
especializado y complejo.
ADAC Pinnacle
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B. Planificación del tratamiento
computarizada

• i) Algoritmos de cálculo de la dosis
• ii) Un recorrido rápido a través de un sistema de
  planificación
• iii) Herramientas de evaluación
• iv) Trabajo en red y salida
• v) Compra de un sistema de planificación

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i) Elementos del cálculo de la dosis

• Algoritmo de cálculo de la dosis
• Codificación e implementación del software
• Datos del haz
• Configuración clínica (opciones de entrada de
  datos, hoja de evaluación, dispositivos de
  impresión)

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Elementos del cálculo de la dosis

• Algoritmo de cálculo de la dosis
• Codificación e implementación del software

• Típicamente no hay control de usuario para estas
  características, sin embargo es esencial que el
  usuario
• Se familiarice con la física del algoritmo
• Este conciente de su implementación y de los
  posibles atajos del software
• Ha probado el algoritmo para la mayoría de los
  escenarios posibles de tratamientos

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Elementos del cálculo de la dosis

• Algoritmo de cálculo de la dosis
• Codificación e implementación del software

La no familiarización con la configuración de los
sistemas de planificación de los tratamientos ha
contribuido significativamente al más reciente
accidente de radioterapia en Panamá (compare con
el Reporte del OIEA)

• Típicamente no hay control de usuario para estas
  características, sin embargo es esencial que el
  usuario
• Se familiarice con la física del algoritmo
• Este conciente de su implementación y de los
  posibles atajos del software
• Ha probado el algoritmo para la mayoría de los
  escenarios posibles de tratamientos

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Métodos de cálculo

• Fotones
• Kilovoltaje (superficial/ortovoltaje)
• Megavoltaje (Co-60, aceleradores lineales)
• Electrones
• Braquiterapia

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Fotones

• Kilovoltaje
• Cálculo manual a partir de datos medidos o tablas
  mejoradas (Ej. BJR Suplemento 25, 1996)
• Megavoltaje)
• Métodos basados en corrección
• Métodos basados en el modelo

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Métodos de cálculo de la dosis para fotones de
alta energía

• Métodos basados en corrección
• Reorganiza los datos en agua
• Calcula las correcciones del contorno
• Calcula las correcciones por inhomogeneidad

• Métodos basados en el modelo
• Desarrolla un modelo para cada haz (puede ser
  necesario más de un modelo)
• Propaga el modelo dentro del conjunto de datos
  del paciente

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Métodos de cálculo de la dosis para fotones

• Métodos basados en corrección
• Enfoque convencional
• Los datos medidos son utilizados para crear datos
  que (con un poco de suerte) son adecuados para el
  tratamiento del paciente

• Métodos basados en el modelo
• La mayoría de los sistemas de planificación
  recientes lo usan
• Los datos medidos son utilizados solamente para
  poner a punto y verificar el modelo del haz
• Ejemplos Superposición/convolución Cálculos con
  el método de Monte Carlo

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Algunos comentarios sobre los algoritmos basados
en el modelo

• El cálculo es a partir de los primeros principios
• Las correcciones utilizadas (Ej. por
  inhomogeneidades) típicamente no tienen
  equivalente en la planificación manual
• Las unidades monitor calculadas sin referencia
  directa a los datos medidos
• Mejor desempeño en pacientes complejos que en
  una cubeta de agua
• La verificación y la QA es más esencial!!

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Cálculo de la dosis debida a electrones

• Cálculo manual
• Pencil beam (Haz a lápiz) (2D ? 3D)
• Evolución espacial de fase
• Métodos de Monte Carlo

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Cálculos por Monte Carlo

• El patrón de oro
• Calcula los recorridos de partículas utilizando
  decisiones aleatorias
• La incertidumbre depende del número de partículas
  se necesitan millones
• El uso de la computadora es intenso

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ii) Recorrido por un sistema de
planificación comercial...

• Una serie de pantallas del Theraplan Plus
• Un ejemplo, fundamentalmente para ilustrar una
  sesión de planificación

Muchos módulos y opciones
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Todo comienza creando un paciente
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La anatomía del paciente debe definirse

• Puede ser
• Contornos
• Escaneos en CT
• Puede ser
• Un corte
• Muchos cortes
• Aquí se crearon 21 cortes en 1 cm de distancia

21
Creación de los contornos externos en todos los
cortes esto no se requiere si se dispone de un
escaneo CT
22
Creación de los órganos internos
23
El contorno del paciente se llena con las
estructuras del blanco (CTV) y otros órganos de
interés
24
Se agregan puntos de interés (estos podrían ser
puntos de referencia dosimétricas y puntos de
dosis pertinentes para los efectos en las
estructuras normales
25
Se agregan las inhomogeneidades

• Si es apropiado
• Aquí una baja densidad se asocia al pulmón
• En caso de un escaneo en CT es típico que estas
  se creen automáticamente por el sistema

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(No Transcript)
27
Haciendo del CTV un volumen blanco de
planificación (PTV) con la inclusión de los
márgenes
28
El CTV se convierte en PTV...
29
Se agrega el haz de radiación...
30
(No Transcript)
31
(No Transcript)
32
La red de cuadrículas para el cálculo de la dosis

• Determina con que detalle se calcula la
  distribución de la dosis
• Usualmente de 2 a 5 mm
• Depende de la situación del tratamiento
• El tiempo de cálculo aumenta dramáticamente

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La visualización en 3D de la colocación del haz
puede ayudar a identificar las estructuras en el
campo.
34
Cálculo de la dosis
35
Cálculo de la dosis
36
Cálculo de la dosis
37
(No Transcript)
38
Adición de un modificador del haz- aquí es una
cuña dinámica de 45 grados
39
Puesta en marcha la corrección por inhomogeneidad
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Vista desde el ojo del haz

• Una herramienta útil
• Verde el haz
• Azul y rojo el blanco
• Rosado una estructura crítica
• Permite darle forma al haz y la creación de
  bloques

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(No Transcript)
42
(No Transcript)
43
Opciones de presentación de la dosis
44
Un tercer haz con colimador multiláminas
bloqueando
45
Información de los haces
46
Dosis a los puntos de interés
47
(No Transcript)
48
(No Transcript)
49
Normalización donde conectamos una distribución
de dosis con la dosis absoluta...
50
Una administración de dosis compleja en un arco
de 90 grados...
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iii) Otras herramientas de planificación

• Visualizaciones tridimensionales
• Histogramas Dosis Volumen
• Simulación virtual
• Radiografías reconstruidas digitalmente

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De dos dimensiones a tres

• Introducción de datos en 3D
• Visualización en 3D
• Colocación del haz de forma no coplanar
• Cálculos de la dosis en 3D con computadoras
• Nuevas herramientas de evaluación (DRRs, DVH)

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Visualización de las isodosis puede ser
compleja y en 3D
54
Herramientas para exponer la dosis
55
Histograma dosis volumen
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Radiografías reconstruidas digitalmente

• Mejor definición del blanco
• Darle forma al haz
• Punto de referencia para el tratamiento (lo que
  la computadora piensa está ocurriendo realmente)

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Dibujo de los contornos y localización ?
simulación virtual
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todo esto necesita verificación

• Las dimensiones y los volúmenes concuerdan?
• La orientación se preserva en la transferencia
  de imagen? (puede ser difícil de distinguir la
  parte izquierda y la derecha en un escaneo de
  cerebro!)
• No olvidar las herramientas rutinarias reglas
  de madera o de plástico pueden achicarse

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Pregunta rápida

• Qué ventajas tendría la planificación del
  tratamiento en tres dimensiones sobre los métodos
  bidimensionales?

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iv) La planificación como parte de una red
61
Transferencia de datos y trabajo en red
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Proteger la red de otros (cortafuego!) y además
permitir accesos ej. para diagnósticos remotos
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Salidas para el tratamiento y documentación

• Plan de isodosis
• DVH, DRR
• Hoja del tratamiento
• Bloques, MLC
• Compensadores, IMRT
• Verificación de los datos

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NBS, apéndice II.31

• Los titulares registrados y los titulares
  licenciados deberán mantener y hacer accesibles,
  según se requiera, durante el período que
  especifique la autoridad reguladora (en RT esto
  puede ser hasta 30 años)
• Los registros deben incluir
• una descripción del volumen blanco de
  planificación
• la dosis al centro del volumen blanco de
  planificación y las dosis máxima y mínima
  administradas
• las dosis a otros órganos de interés
• el fraccionamiento de la dosis
• el tiempo total de tratamiento

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Ejemplos de datos a conservar Visualización de
las isodosis
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necesidad de mantener registros electrónicos

• Se requiere menos espacio
• Potencialmente más fáciles de acceder
• Problemas con el hardware y el software
• Quién aún puede leer discos de 5¼ pulgadas?
• Quién puede acceder a documentos hechos en
  WordStar que sólo tienen 10 años?
• Se mantiene no sólo el plan sino además los
  datos del haz que se utilizaron para obtener el
  plan?

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Sumario de las herramientas de planificación

• Haga uso de todas las herramientas de diagnóstico
  disponibles para la planificación
• Mejoras dramáticas en la computación
• Nuevas herramientas de evaluación
• Trabajo en red
• Mantenimiento de registros

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v) Compra de un sistema de planificación de
los tratamientos

• Evaluación de la necesidad
• Solicitud de información
• Demostraciones/presentaciones
• Presupuesto?
• Criterios de selección

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Consideraciones

• Sistemas existente?
• Técnicas especiales (estereotacticas,
  braquiterapia HDR, TBI,)
• Carga de trabajo, números de terminales de
  trabajo
• Necesidad de visualización/evaluación clínica
  (DRRs, DVH,
• Unidades de tratamiento disponibles (MLC, cuña
  dinámica, IMRT, )

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Hardware típico

• Procesador memoria disco duro
• Disquetes, cinta, CD ROM, disco óptico
• Teclado, ratón, mando (joystick)
• Monitor y tarjeta gráfica de alta resolución
• Impresora láser, ploter a color
• Tarjeta de red

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Software típico

• Entrada de datos físicos incluyendo la
  braquiterapia
• Utilidad para la entrada de datos de los
  pacientes
• Gestor de archivos para los expedientes de los
  pacientes
• Herramientas para los contornos
• Pantalla de video para colocación interactiva del
  haz
• Cálculo de la dosis
• Visualización de las isodosis
• Impresiones, documentos de archivo y copias de
  seguridad

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Documento de oferta (J van Dyk)

• Objetivos
• Definiciones
• Resumen aspectos esenciales
• Regulaciones, normas, código de práctica
• Garantías del vendedor
• Referencias/informaciones del vendedor
• Compra/pago
• Instalación/aceptación

• Especificaciones
• Hardware
• Software
• Interfase/red
• Cálculos/software de planificación
• Documentación/capacitación
• Servicio/partes
• Requisitos ambientales energía, aire
  acondicionado

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Sumario de la compra

• Evaluar primero las necesidades
• Evaluar los recursos disponibles (personal,
  capacitación, equipamiento)
• Evaluar presupuesto en curso!

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Pregunta rápida

• Por favor estime el costo de un sistema moderno
  de planificación de los tratamientos en 3D
  incluya la inversión y los costos que se
  comprometen.

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Por favor estime el costo de un sistema moderno
de planificación de los tratamientos en 3D
incluya la inversión y los costos que se
comprometen.

• Inversión
• HardwareUS 150,000.-
• SoftwareUS 200,000.-

• Costos que se comprometen por año
• Hardware US 40,000.-
• Mantenimiento del software US 20,000 (sin
  características nuevas!)

Estimados muy, muy aproximados!