Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate...

48
Flattening Filter Free bestralingen Uitdagingen voor de Treatment Planning en in vivo dosis verificatie Anne Lisa Wolf en Patrick Gonzalez

Transcript of Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate...

Page 1: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Flattening Filter Free bestralingenUitdagingen voor de Treatment Planning en in vivo dosis verificatie

Anne Lisa Wolf en Patrick Gonzalez

Page 2: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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.

Page 3: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Deel 1:FFF & Treatment planning

Page 4: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Wat is FFF?

• FFF=Flattening Filter Free

Page 5: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

De lineaire versneller aka linac

In kop:

Page 6: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Schematische weergave van de ruimtelijke verdeling van x-rays van een dun target

Page 7: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel
Page 8: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Met Flattening Filter (“FF”)

• Flattening filter: Dosisprofielen:

Page 9: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Met Flattening Filter (“FF”)• Flattening filter: “Plat” dosisprofiel (op vaste diepte) zorgt voor:– Simpelere dosisberekening– Uniforme dosis

• Nuttig voor bijv. 4 velden box techniek

Page 10: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Met Flattening Filter (“FF”)• Flattening filter: “Plat” dosisprofiel (op vaste diepte) zorgt voor:– Simpelere dosisberekening– Uniforme dosis

• Nuttig voor bijv. box techniek

Page 11: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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

Page 12: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Flattening Filter Free = FFF

• Flattening Filter Free:

Page 13: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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

Page 14: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Compton effect

• Angular distribution ― 2.75 eV― 60 keV

― 511 keV

― 1.46 MeV

― 10 MeV

Page 15: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Bundelprofielen (Elekta Agility)

10 MV FF 10 MV FFF

Veldgrootte: 3x3, 10x10, 40x40 Diepte: 10 cm

Page 16: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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

Page 17: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

-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

Page 18: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

-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

Page 19: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

-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

Page 20: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Bundelprofielen (Elekta Agility)

• 6 MV, 3x3

110%

100%

95%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

• FFF, 6 MV, 3x3

Page 21: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Bundelprofielen (Elekta Agility)

• 6 MV, 10x10

110%

100%

95%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

• FFF, 6 MV, 10x10

Page 22: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Bundelprofielen (Elekta Agility)

110%

100%

95%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

• 10 MV, 3x3 • FFF, 10 MV, 3x3

Page 23: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Bundelprofielen (Elekta Agility)

• 10 MV, 10x10 • FFF, 10 MV, 10x10

110%

100%

95%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

Page 24: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Bundelprofielen (Elekta Agility)

• 10 MV, 20x20 • FFF, 10 MV, 20x20

110%

100%

95%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

Page 25: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

• 3 x 18 Gy• Kleine tumoren• VMAT

• Geschikt of ongeschikt?

Voorbeeld 1: Long hypo

Page 26: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Voorbeeld 1: Long hypo ()

Flattened beam FFF beam140%

130%

120%

110%

100%

95%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

Page 27: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Voorbeeld 1: Long hypo ()

• Winst afstraaltijd voor hypolong: gemiddeld 7 min gemiddeld 2 min

• Plannen zeer vergelijkbaar met “normale” bundel

Planning Toestel Fysica /

Page 28: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

• 16 x 2.66 Gy• Groot doelgebied (gehele mamma)• Schampende (halve) velden + IMRT

• Geschikt of ongeschikt?

Voorbeeld 2: Mamma

Page 29: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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

Page 30: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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

Page 31: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

• 1x24Gy/18Gy/15Gy• Eén of meerdere kleine doelgebieden• VMAT

• Geschikt of ongeschikt?

Voorbeeld 3: Hersenen

Page 32: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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

Page 33: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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 /

Page 34: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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….

Page 35: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Deel 2:EPID in vivo dosimetrie voor FFF

Page 36: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

E(lectronic) P(ortal) I(magining) D(evice)

• EPID is geen dosimeter• De EPID beelden bevatten

wel dosisinformatie

Page 37: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

EPID dosimetrie: De AvL methode

1: plan 2: meting 3: reconstructie

4: vergelijken

EPIDEPID

Page 38: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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

Page 39: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Voorbeeld: klinisch rapport

Page 40: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Uitdagingen voor EPID dosimetrie

• Wat gebeurt er met de gevoeligheid van de EPID tijdens een FFF bestraling?

Page 41: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Verzadiging van de EPID

6 MV FFF

10 MV FFF

Dosis blijft constant!

Page 42: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Uitdagingen voor EPID dosimetrie

• Hoe gaat de EPID dosimetrie met hele kleine bestralingsvelden om?

Page 43: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Calibratie vanaf veldgrootte 3x3 cm^2

Veldgrootte

3x3 cm^2

Page 44: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Een voorbeeld: hypo hersenen

Hele kleine segmenten ( ong. 1cm)

Page 45: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Transmissie: ‘Het kleine velden probleem’

Wijkt af!

Veldgrootte

Page 46: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

Resultaten

• Standaardprocedure voor velden vanaf 3x3 cm^2

• Aangepaste calibratie voor kleine velden

Page 47: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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!

Page 48: Flattening Filter Free bestralingen · Flattening Filter Free = FFF Voordelen: • Hogere dose rate 6MV: 1800 vs. 530 MU/min 10MV: 2400 vs. 640 MU/min • Minder materiaal in de bundel

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