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Tesi etd-09252016-114103


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
FIERRO, CHRISTIAN
email address
christianfierro90@gmail.com,Christianfierro90@gmail.com
URN
etd-09252016-114103
Title
Processo di implementazione di una procedura di QA in radioterapia con trattamenti VMAT basato sull'utilizzo di un sistema di acquisizione EPID e del software Dosimetry Check
Struttura
FISICA
Corso di studi
FISICA
Commissione
relatore Dott. Tana, Luigi
Parole chiave
  • dosimetry check
  • fisica medica
  • vmat
  • epid
  • radioterapia
Data inizio appello
17/10/2016;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Negli ultimi anni, nell'ambito radioterapico, hanno assunto un'importanza sempre maggiore i programmi di garanzia di qualità (Quality Assurance) ovvero, l'insieme di procedure sia organizzative che tecniche in grado garantire un certo standard di qualità di una prestazione. Nel particolare, l'obiettivo di procedure oncologiche quali la moderna VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) è quello di massimizzare quanto più possibile la distribuzione di dose terapeutica nella massa tumorale, minimizzando quella depositata negli organi sani ad essa circostanti con particolare attenzione ai tessuti maggiormante radiosensibili. Per tale ragione vengono periodicamente definiti, da enti quali l'ICRU (International Commission On Radiological Protection) dei protocolli standardizzati per procedure di questo tipo.

In pratica, è necessario definire una procedura di assicurazione di qualità in grado di ridurre al minimo eventuali errori, specialmente qualora si utilizzino nuove tecnologie con la necessità di individuare le criticità ad esse connesse.

Il lavoro di tesi proposto è stato svolto presso l'Azienda Ospedaliero Universitaria Pisana del S. Chiara, facendo uso dell'acceleratore lineare Varian DHX installato nella struttura e di tutte le componenti e i software ad esso correlati. Nel particolare, si è concentrata l'attenzione sull' EPID (Elecrtronic Portal Imaging Device), ovvero il rivelatore planare e sul software Dosimetry Check, in grado di restituire una distribuzione tridimensionale di dose ricostruendole da misure bidimensionali.

Nel lavoro di tesi sono state messe in evidenza ed analizzate le criticità relative all'utilizzo del sistema EPID per il controllo dosimetrico dei trattamenti radioterapici. In particolare per quanto concerne la verifica del piano di trattamento, sia in in fase pre-trattamento che durante il trattamento stesso del paziente, ovvero per la verifica in vivo della distribuzione volumetrica di dose all'interno del paziente, per mezzo del software di calcolo dedicato Dosimetry Check (DC) di recente acquisizione da parte dell'Azienda Ospedaliera.

L'obiettivo finale è l'individuazione di tutte le fonti di errore che possono influire negativamente su un processo di radioterapia a fasci esterni che riguardino sia la misura di distribuzioni di dose per mezzo dei rivelatori, sia il successivo utilizzo di software per l'elaborazione delle immagini. Consecutivamente, si vuole definire un protocollo di procedura che chiarisca come evitare che si presentino determinati errori nel processo.

Nella prima parte dell'esperienza,dopo aver testato la coerenza nella risposta lineare dell'EPID, si è innanzitutto definita una procedura di ottimizzazione delle immagini ottenute tramite lo stesso, basata sull'acquisizione in maniera corretta e opportuna delle procedure di calibrazione denominate Dark Field e Flood Field prima di ciascuna misura. Successivamente sono state effettuate una serie di misurazioni atte a valutare gli errori connessi all'EPID, sia in termini di riproducibilità temporale, sia in termini di coerenza spaziale della risposta. Tale risposta per campi di riferimento fissi, calibrati con camera a ionizzazione, è stata valutata con un sistema di conversione delle immagini EPID (SUN Nuclear EPIDose) in mappe di dose in acqua ad una profondità di riferimento, in maniera indipendente da DC.

La riproducibilità temporale della risposta rispetto al fascio standard di riferimento (area 10\times10 cm^{2}; energia 6 MV) è stata analizzata indipendentemente dalle variazioni giornaliere dell'output del Varian, confrontandola con un sistema dosimetrico a camere a ionizzazione utilizzato proprio per la verifica della risposta giornaliera dell'accceleratore ( QuickCheck SUN Nuclear).

I risultati ottenuti hanno mostrato una riproducibilità temporale nel caso di campi fissi, che si attesta entro lo 0,5%, risultando essere nello stesso ordine di grandezza della stabilità dell'acceleratore. Per quanto concerne i gli archi dinamici, si ha un'ulteriore contributo dell'errore dovuto all'instabilità meccanica del collimatore e del braccio di sostegno dell'EPID, che causa una variazione della posizione relative tra EPID e asse del fascio. Ciò si manifesta con un'incertezza nella misura di dose che al di fuori del volume di acquisizione rientra mediamente entro l'1% , e diventa quindi non trascurabile se sommata agli altri effetti. É importante considerare che sono proprio i dati al di fuori dal campo che, nel caso clinico, influiscono sulla dose somministrata agli organi e ai tessuti al di fuori dell'aera di interesse, ovvero gli organi sani da preservare.

Per quanto riguarda la coerenza spaziale della risposta sono state individuate aree affette da una variazione oscillante tra lo 0,5% e il 2%.

Nella seconda parte si è fatto uso del software Dosimetry Check che, come già accennato, è in grado di restituire, basansosi su immagini acquisite dal sistema EPID integrato nella macchina di terapia, la distribuzione di dose tridimensionale interna al paziente. L'obiettivo primario è stato quello di ottimizzare l'uso del programma, e successivamente individuare e, quando possibile, eliminare gli errori sperimentali, dovuti ad un' eventuale errata procedura e gli errori sistematici che influenzano la distribuzione di dose, e quindi conseguenti variazioni dosimetriche tra piano di trattamento e dose misurata in aria o in vivo.

In primo luogo, per evitar errori connessi alle variazioni giornaliere dei dispositivi utilizzati, è necessario che un campo di area 10\times10 cm^{2} sia acquisito in aria lo stesso giorno in cui vengono eseguite le misure in esame, che viene considerato dal sofware come riferimento di dose.

Per verificare i risultati sono state effetutate dapprima acquisizioni di campi fissi e successivamente di archi, in entrambi i casi sia in aria che in transit (ovvero frapponendo il fantoccio tra sorgente e rivelatore). Grazie all'ausilio di Dosimetry Check è possibile confrontare la distribuzione di dose, da esso misurata, con il piano di trattamento definito dal TPS (Treatment Planning System). É quindi possibile, nell'ambito del confronto tra i campi acquisiti con i corrispettivi piani di trattamento, ricavare informazioni relativamente all'analisi gamma e alla differenza percentuale tra la distribuzione di dose misurata ( da DC) e calcolata (dal TPS). Per quanto concerne i campi fissi acquisiti sia in aria che in transit, sono state riscontrate differenze nella distribuzione di dose all'isocentro al di sotto dell'1% con un'analisi gamma nella quale \sim99% dei punti passava il test. Per ciò che riguarda invece i campi ad arco la differenza nella distribuzione di dose all'isocentro risultava sempre nell'ordine dell'1% ma l'analisi gamma ha fornito risultati peggiori con circa il 60% dei punti passati.

Tra le criticità connesse con le modalità di acquisizione mediante DC si è dimostrato che la procedura necessita che le strutture interposte tra paziente e sistema di misura (acquisizione delle immagini) quali ad esempio il lettino, vengano correttemente implementate nella definizione dell'algoritmo di calcolo di cui fa uso il software. La parte finale dell'esperienza si è appunto concentrata nel particolare sulla procedura da utilizzare per trattare al meglio il lettino porta-paziente la cui struttura peculiare, ne rende difficile l'esatta modellizzazione in fase di planning. In quest'ultimo caso tuttavia i risultati non sono stati soddisfacenti, ma ciò potrebbe fungere da spunto per un futuro lavoro sull'argomento.
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