Post on 03-Aug-2020
Flattening Filter Free bestralingenUitdagingen voor de Treatment Planning en in vivo dosis verificatie
Anne Lisa Wolf en Patrick Gonzalez
Disclaimer
• Alle resultaten zijn gebaseerd op de ervaringen bij het AVL:– Elekta Agility machine, Pinnacle TPS v9.6
• Andere machines en Treatment Planning Systemen kunnen mogelijk andere resultaten geven.
Deel 1:FFF & Treatment planning
Wat is FFF?
• FFF=Flattening Filter Free
De lineaire versneller aka linac
In kop:
Schematische weergave van de ruimtelijke verdeling van x-rays van een dun target
Met Flattening Filter (“FF”)
• Flattening filter: Dosisprofielen:
Met Flattening Filter (“FF”)• Flattening filter: “Plat” dosisprofiel (op vaste diepte) zorgt voor:– Simpelere dosisberekening– Uniforme dosis
• Nuttig voor bijv. 4 velden box techniek
Met Flattening Filter (“FF”)• Flattening filter: “Plat” dosisprofiel (op vaste diepte) zorgt voor:– Simpelere dosisberekening– Uniforme dosis
• Nuttig voor bijv. box techniek
Met Flattening Filter (“FF”)• Flattening filter: “Plat” dosisprofiel (op vaste diepte) zorgt voor:– Simpelere dosisberekening– Uniforme dosis
• Niet langer nodig met IMRT/VMAT & geavanceerdere hardware en software voor dosisberekeningen
Flattening Filter Free = FFF
• Flattening Filter Free:
Flattening Filter Free = FFF
Voordelen:• Hogere dose rate
6MV: 1800 vs. 530 MU/min10MV: 2400 vs. 640 MU/min
• Minder materiaal in de bundel minder scatter minder out-of-field dosis
Compton effect
• Angular distribution ― 2.75 eV― 60 keV
― 511 keV
― 1.46 MeV
― 10 MeV
Bundelprofielen (Elekta Agility)
10 MV FF 10 MV FFF
Veldgrootte: 3x3, 10x10, 40x40 Diepte: 10 cm
Bundelprofielen (Elekta Agility)
-300 -200 -100 0 100 200 300
100
200
Offaxis (mm)
40x40 10MV
40x40 10FFF
40x40 cm veld, 10 MVFFFmet FF
Met dank aan Thijs Perik
-300 -200 -100 0 100 200 300
50
100
Offaxis (mm)
Bundelprofielen (Elekta Agility)
5x5 cm veld, 10 MVFFFmet FF
Met dank aan Thijs Perik
-300 -200 -100 0 100 200 300
50
100
Offaxis (mm)
Bundelprofielen (Elekta Agility)
10x10 cm veld, 10 MVFFFmet FF
Met dank aan Thijs Perik
-300 -200 -100 0 100 200 300
50
100
Offaxis (mm)
Met dank aan Thijs Perik
Bundelprofielen (Elekta Agility)
40x40 cm veld, 10 MVFFFmet FF
Bundelprofielen (Elekta Agility)
• 6 MV, 3x3
110%
100%
95%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
• FFF, 6 MV, 3x3
Bundelprofielen (Elekta Agility)
• 6 MV, 10x10
110%
100%
95%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
• FFF, 6 MV, 10x10
Bundelprofielen (Elekta Agility)
110%
100%
95%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
• 10 MV, 3x3 • FFF, 10 MV, 3x3
Bundelprofielen (Elekta Agility)
• 10 MV, 10x10 • FFF, 10 MV, 10x10
110%
100%
95%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
Bundelprofielen (Elekta Agility)
• 10 MV, 20x20 • FFF, 10 MV, 20x20
110%
100%
95%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
• 3 x 18 Gy• Kleine tumoren• VMAT
• Geschikt of ongeschikt?
Voorbeeld 1: Long hypo
Voorbeeld 1: Long hypo ()
Flattened beam FFF beam140%
130%
120%
110%
100%
95%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
Voorbeeld 1: Long hypo ()
• Winst afstraaltijd voor hypolong: gemiddeld 7 min gemiddeld 2 min
• Plannen zeer vergelijkbaar met “normale” bundel
Planning Toestel Fysica /
• 16 x 2.66 Gy• Groot doelgebied (gehele mamma)• Schampende (halve) velden + IMRT
• Geschikt of ongeschikt?
Voorbeeld 2: Mamma
Voorbeeld 2: Mamma ()Flattened beam FFF beam
107%
103%
100%
95%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%Schampend+IMRT, gelijk # segmenten, FFF meer ME in segmenten
Voorbeeld 2: Mamma ()
• Mamma:– Te veel segmenten nodig voor homogene dosis– Lage dosis relatief weinig winst toestelOnnauwkeurigheid & hogere afstraaltijd (meer ME’s nodig,
meer segmenten, meer beweging leafs)
Planning Toestel Fysica
• 1x24Gy/18Gy/15Gy• Eén of meerdere kleine doelgebieden• VMAT
• Geschikt of ongeschikt?
Voorbeeld 3: Hersenen
Voorbeeld 3: Hersenen ( / )• Hangt af van de gebruikte techniek & aantal laesies!
– 1 kleine laesie: – Meerdere laesies, elk eigen isoc: – Meerdere laesies, 1 isoc, kleine afstand: – Meerdere laesies, 1 isoc, grote afstand:
FF FFF
1 isoc
2 isocs107%
25 Gy
103%
100%
95 %
20 Gy
100%
95 %
15 Gy
12.5 Gy
10 Gy
7.5 Gy
5 Gy
2.5 Gy
Voorbeeld 3: Hersenen ( / )
• Winst afstraaltijd voor hypohersenen (1 laesie): gemiddeld ~8 min gemiddeld 3 min
• Winst gaat verloren voor grote afstanden• Geschikt voor kleine laesies, dichtbij isoc
Planning / Toestel / Fysica /
Om rekening mee te houden bij FFF
• Bundelprofielen: voor kleine gebieden redelijk vlak, naar buiten toe snelle dosisafval
• Bruikbare veldgrootte afhankelijk van wens uniformiteit dosis• Hoe meer segmenten nodig, hoe meer leafbeweging hoe
minder tijdswinst op toestel
• Geschikt voor kleine velden• Geschikt voor inhomogene dosis
hersenen long Grootte doelgebiedprostaat
afstraaltijd
homogeniteitFFF
met FF
mamma
Nu: Patrick Gonzalez, en de uitdagingen die hierbij horen voor de fysica….
Deel 2:EPID in vivo dosimetrie voor FFF
E(lectronic) P(ortal) I(magining) D(evice)
• EPID is geen dosimeter• De EPID beelden bevatten
wel dosisinformatie
EPID dosimetrie: De AvL methode
1: plan 2: meting 3: reconstructie
4: vergelijken
EPIDEPID
Number of EPID dosimetry verified plans per year
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
(exp
ected
)
year
num
ber o
f pla
ns
non IMRT/VMATVMAT
IMRT
Klinisch gebruik van EPID dosimetrie
Voorbeeld: klinisch rapport
Uitdagingen voor EPID dosimetrie
• Wat gebeurt er met de gevoeligheid van de EPID tijdens een FFF bestraling?
Verzadiging van de EPID
6 MV FFF
10 MV FFF
Dosis blijft constant!
Uitdagingen voor EPID dosimetrie
• Hoe gaat de EPID dosimetrie met hele kleine bestralingsvelden om?
Calibratie vanaf veldgrootte 3x3 cm^2
Veldgrootte
3x3 cm^2
Een voorbeeld: hypo hersenen
Hele kleine segmenten ( ong. 1cm)
Transmissie: ‘Het kleine velden probleem’
Wijkt af!
Veldgrootte
Resultaten
• Standaardprocedure voor velden vanaf 3x3 cm^2
• Aangepaste calibratie voor kleine velden
EPID dosimetrie voor kleine velden
• Doel is calibratie ook tot 1x1 cm^2 veldgrootte te doen
– Kleine velden metingen; vergelijk van diamantkamer metingen met EPID metingen
– Dit is onderdeel van actief onderzoek!
Acknowledgments
• Thijs Perik• Frits Wittkamper• Eugène Damen• Gijs Franssen• Angela Tijhuis• Emmy Lamers• Amber Duijn• Peter de Ruiter• Folkert Koetsveld• Tomas Janssen
• Roel Rozendaal• Hanno Spreeuw• Igor Olaciregui-Ruiz• Anton Mans• Rene Tielenburg• Ron Vijlbrief