verifica dei margini ctv-ptv mediante effettuazione di tc - INFN-LNS

VERIFICA DEI MARGINI CTV-PTV MEDIANTE EFFETTUAZIONE DI CT
RIPETUTE PER TRATTAMENTI RADIOTERAPICI DI NEOPLASIE
POLMONARI CON TECNICHE DI LOCALIZZAZIONE STEREOTASSICA
Sergio Boni *, Silvia Ricci*, Giampiero Frezza**, Fabrizio Salvi**, Claudio Degli Esposti**,
Raffaella Romagnoli*, Marcella Palombarini*.
* Fisica Sanitaria Ospedale Bellaria, AUSL Città di Bologna; **UO Radioterapia Ospedale Bellaria, AUSL Città di Bologna
Introduzione
Il Planning Target Volume (PTV), impiegato nella pianificazione di trattamenti radioterapici affinché tutti i tessuti inclusi nel Clinical Target Volume (CTV) ricevano effettivamente la dose prescritta, si ottiene espandendo il CTV con margini che tengono conto di tutte le possibili variazioni geometriche e inaccuratezze: variazioni di forma e dimensioni dei tessuti che contengono il CTV, movimenti di tali tessuti o del paziente, variazioni nelle caratteristiche geometriche dei fasci, inaccuratezze di riposizionamento (1, 2). La adeguatezza dei margini può essere valutata verificando, da un
punto di vista dosimetrico, l’effetto del riposizionamento del paziente.
Materiali e Metodi
Presso l’U.O. di Radioterapia dell’Ospedale Bellaria di Bologna viene impiegato, dal maggio 2001,
un dispositivo sviluppato presso il Karolinska Hospital (3, 4) e commercializzato dalla ditta ELEKTA
(stereotactic body frame - SBF), che consente la localizzazione, mediante reperi di tipo stereotassico, di volumi bersaglio situati in distretti extra-craniali. Nel nostro centro sono state trattate lesioni
del polmone, primitive o secondarie, situate alla periferia dell’organo, di diametro non superiore a
5 cm. Un cuscino a vuoto personalizzato fissato all’interno del dispositivo consente un riposizionamento del paziente. La accuratezza viene migliorata mediante l’impiego di due sistemi a laser, solidali con il frame stesso, che devono essere di volta in volta riallineati su piccoli tatuaggi, sullo
sterno e sulle gambe del paziente, effettuati al momento della prima localizzazione.
L’SBF permette di associare ad un punto interno al target (ad esempio l’isocentro del trattamento)
coordinate stereotassiche facilmente riproducibili. Esse sono ottenute mediante la localizzazione
computerizzata di reperi, visibili in ogni fetta TC, che corrispondono all’immagine di alcuni inserti
in rame, integrati nel frame in posizione geometrica nota.
Nel presente studio vengono presi in esame dati provenienti dai primi 12 pazienti trattati presso
l’ospedale Bellaria (per un totale di 14 target) affetti da tumori polmonari localizzati. Per essi sono
stati realizzati trattamenti stereotassici in 5 frazioni da 800 cGy, prescritti all’isodose 80% (isodose
di riferimento) della dose all’isocentro.
Le scansioni CT, per la realizzazione del piano di trattamento, sono state acquisite con slices di
spessore 5 mm prese a distanze di 5 mm (1.4 s per rotazione), sulle quali i volumi sono stati delineati seguendo la procedura di seguito descritta. Il radioterapista delinea, mediante un software dedicato, il GTV (gross tumor volume) su tutte le slices nelle quali esso risulta individuabile. Il CTV
viene successivamente determinato sul TPS, mediante un processo di espansione, con margini di 35 mm, definiti sulla base di indicazioni cliniche (CTVplan). Infine viene determinato il PTV mediante analogo processo di espansione sul TPS con margini differenziati: 5mm in direzioni anteroposteriore e latero-laterale e 10mm in direzione longitudinale.
Tali margini sono stati definiti sulla base di valutazioni relative a:
1. accuratezze dei movimenti isocentrici del sistema gantry-lettino,
2. misurazioni dei movimenti d’organo effettuate mediante l’impiego di simulatore tradizionale e di
immagini acquisite, in fase di trattamento, mediante EPID (Electronic portal immaging device).
La distribuzione di dose, pianificata in modo tale che l’isodose di riferimento contenesse il PTV, è
stata ottenuta con 4-7 campi fissi, isocentrici, coplanari o non coplanari, conformati con MLC.
Precedentemente alla prima seduta di trattamento è stata effettuata una seconda scansione CT, limitatamente alla regione contenente il target, con il fine di valutare il riposizionamento dello stesso rispetto ai reperi stereotassici e, conseguentemente, la adeguatezza dei margini utilizzati fra CTV e
PTV. Sulla seconda serie CT sono stati ridefiniti, con la stesse modalità sopra descritte, GTV e
CTV (denominati: GTVsim e CTVsim); il piano di trattamento è stato poi esattamente riprodotto posizionando i fasci in base alle coordinate stereotassiche determinate nel piano di trattamento originale
(prima serie di slices) e si è infine calcolato il DVH del CTVsim. In questo modo si è ottenuta una
valutazione dell’effetto degli errori di posizionamento sulla copertura dosimetrica del target. Il piano è semplicemente “simulato” ai fini della valutazione del riposizionamento, poiché il paziente non
è stato poi effettivamente trattato in quella posizione.
Si è confrontata la copertura del CTV (target coverage – TC), definita come percentuale di volume
di CTV contenuta entro l’isodose di riferimento (80%) nel piano di trattamento (TCplan) e nel piano
“simulato” (TCsim), realizzato sulla seconda serie CT.
Poiché un valore elevato di TC (vicino o pari al 100%) è ottenibile anche in situazioni in cui
l’isodose di riferimento si estenda ampiamente oltre il volume target, a scapito dei tessuti sani, si è
introdotto un parametro che permette di valutare anche il grado di conformitá della distribuzione di
dose al PTV sul piano di trattamento. Si è impiegato un indice (conformity number – CN) definito
come il rapporto fra il volume di PTV contenuto entro l’isodose di riferimento (PTVref) e il volume
complessivo del PTV, moltiplicato per il rapporto fra il PTVref e il volume dell’isodose di riferimento (Vref) (5, 6).
CN = (PTVref/PTV) * (PTVref/Vref)
Il primo fattore descrive la copertura dosimetrica del PTV, mentre il secondo è legato alla dose deposita sui tessuti sani. I CTVplan e CTVsim sono stati delineati dal medesimo medico radioterapista,
al fine di non introdurre effetti legati alla variabilità inter-operatore. La variabilità intra-operatore è
stata valutata calcolando la differenza di volume fra la prima e la seconda serie CT.
Risultati
I risultati sono riportati i tabella 1.
La differenza di volume media fra CTVsim e CTV, dovuta a variazioni intra-operatore nella delineazione del target, è stata di –2 cc rispetto al volume definito in fase di planning, con una deviazione
standard (SD) di 5cc. Rispetto ad un volume medio di CTV di 31cc, questa variazione è dell’ordine
del 5%.
Il CN del PTV nei trattamenti presi in esame è compreso fra 0.58 e 0.88, con un valore medio di
0.71 (SD 0.08), valori confrontabili con quelli riportati in letteratura (5,6).
La copertura del CTV nel piano di trattamento originale (TCplan) è sempre 100%, mentre nel caso
simulato TCsim è compreso fra il 68% e 100%. Si è riscontrato un TCsim < 95% in 3 casi su 14 totali
(21%). Riguardo al valore minimo (68%), mediante una co-registrazione delle due serie di immagini CT si è potuto verificare la presenza di una errato riposizionamento del paziente all’interno del
frame: nel secondo caso risultava infatti una rotazione di circa 4° del paziente rispetto al frame e un
conseguente spostamento laterale del target di quasi 1 cm. In letteratura sono riportati metodi per eliminare errori di riposizionamento di questo tipo procedendo ad effettuare, sul paziente, più di una
coppia di tatuaggi in regione sternale. Ciò è possibile in quanto il laser che traguarda i tatuaggi può
essere spostato lateralmente, lungo la guida. Ad eccezione di questo specifico caso, i valori di TCsim
sono risultati variare dal 86 % al 100%.
Tabella 1.
Totale CT di check =
Analisi statistica
Riproducibilità del CTV
CTVmean=
Diff. Volumimean (cc) =
Diff. Volumimedian (cc) =
SDdiff.Volumi
31,44
-1,64
-2,88
4,76
CN della distribuzione di dose relativa al PTV
0,58
CNmin =
CNmax =
CNmean =
CNmedian =
Diff. Volumimean % =
Diff. Volumimedian % =
CTVmax =
CTVmin =
-5,22
-9,14
68,52
7,21
SDCN
0,08
0,88
0,71
0,71
TC del CTV nel piano di trattamento e nel piano simulato
1,000
SDTCplan
TCplanmean =
TCplanmedian =
TCplanmin =
TCsimmean=
TCsimmedian=
TCsimmin=
TCsimmax=
num. pz con TCsim< 95% =
14
1,000
0,999
0,958
0,996
0,682
1,000
3
0,000
SDTCsim
0,089
% pz con TCsim< 95% =
21
Conclusioni
I risultati hanno permesso di verificare la adeguatezza dei margini impiegati da CTV a PTV nella
quasi totalità dei casi esaminati (eccetto un singolo caso per il quale si è riconosciuto un errore nel
riposizionamento al momento della effettuazione della CT di verifica).
I valori calcolati per gli indici impiegati (TCsim e CN) sono risultati corrispondenti a quelli che si
trovano in letteratura.
Poiché la valutazione di un singolo riposizionamento per paziente non fornisce sufficienti informazioni relative alla statistica di riposizionamento, si è deciso di proseguire lo studio con la effettuazione di un numero maggiore di CT ripetute (una per ogni frazione del trattamento): ciò sarà reso
possibile dalla disponibilità di un TC simulatore dedicato alla attività di radioterapia, di prossima
installazione presso nostro centro.
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