Embed Size (px)
DESCRIPTION
A Comparison of Cyberknife & Novalis - Ozgehan Onay
Citation preview
Fiz.Uzm.Özgehan OnayCerrahpaşa Tıp Fakültesi
06/02/2012
CyberKnifeVe
Novalis
CyberKnife
1990'lı yıllarda Dr.John Adler ve ekibi geliştirilmeye başladı,2008 vers 82009vers 8.52010 CyberKnife VSI vers 9
Stanford universitesi amerikada dr.john adler ve arkadaşlarıtarafından geliştirildi, accuracy inc.,2001 yılında amerikada insan üzerindeki kullanımı yasal prosedürü tamamladı(amerikan food and drink) ve ilk olarak Norris Cancer Hospital Unit’de (Southern California) kullanımına başlandı.
A. Tedavi Odası• (1) tedavi manipülatörü (robot)• (2) tedavi manipülatörü Taşınabilir Kumanda’sı(Teach Pendant). RoboCouch® HastaKonumlandırma Sistemi’nin ayrı bir Taşınabilir Kumanda’sı mevcuttur.• (3) hasta konumlandırma sistemi (standart tedavi yatağı veya opsiyonel RoboCouchSistemi)• (4) Hedef Konumlandırma Sistemi (TLS)• (5) doğrusal hızlandırıcı (LINAC)B. Ekipman OdasıBakınız Şekil 7 “Modülatör (MOD), Modülatör Kumanda Şasisi (MCC) ve İkili Ekipman Rafı”sayfa 1-13.• (6) Güç Dağıtım Birimi (PDU)• (7) Acil Durdurma Kumanda Şasisi (ESCC)• (8) modülatörler (MOD ve MCC)• (9) soğutucu• (10) tedavi manipülatörü denetleyicisi• (11) Hedef Konumlandırma Sistemi Kumanda Şasisi (TLSCC)• (12) Arayüz Kumanda Şasisi (IFCC)
• Cyberknife ta şuana dek 2 farklı model robot kol kullanılmıştır. Bunlardan ilk kullanılanı endüstriyel bir robot olan Japonyada üretilen Fanuc robot diğeri ve şuanda kullanılanı ise Almanya da üretilen Kuka Kr 240 model robottur.
.Cyberknife ın ağırlığı 1586 kg ve tedavi yatağı yaklaşık 453 kg dır.
.CyberKnife Sisteminin diğer linac cihazlarının aksine dalga klavuzunun boyu oldukça kısadır. Bu tür LINAC lara MINAC'ta denilmektedir.
.CyberKnife sisteminde ise X-band kullanılmaktadır. Dalga klavuzu bu sayede daha küçüktür ve sadece robota takılı olan baş kısmının içindedir.
.Kaynak noktası linak odak noktasının konumudur. Yön noktası ise genellikle hedef volümün içerisindedir.
.Her bir kaynak noktasına nod ve nodların tüm dizilişine yol seti (path set) denir.
.Yön noktaları, ışın oluşturma modunda otomatik olarak, izosantrik ya da non-izosantrik olarak tayin edilir.
.Kullanıcı kritik organlardan geçen ışınları durdurmayı seçebilir.Bu, gözdeki lens ya da tiroid glandı gibi radyoduyarlı yapılardaki doz iletimini azaltmak için kullanılabilir.
.Doz dağılımı ters planlama metodu ile elde edilir.
.Görüntü alma aralığı hedef konumun stabilitesine bağlı olarak tedavi boyunca ayarlanabilir.
.Robotik kol en son görüntü çiftlerinden edilen küçük düzeltmeleri kompanse eder.
.Büyük düzeltmeler söz konusu olduğunda tedavi otomatik olarak durur.
9.5GHz X-bandı magnetron (1.5MW pulsed magnetron, California Tube Labratuarı,PM-1100X),
duran dalga modeli,çift yanlı hızlandırıcı dalga kılavuzu,
400/600/800/1000cGy/dk doz hızlı,
6MV tedavi ışını.
Elektron ışın demetinden 1 m uzaklıkta %0.1 sızıntı.Küçük boyutlu tasarım eğici magnet gerektirmeyen bir konfigürasyon sağlamaktadır.
Işın düzleştirici filtre yok.
• 60 ± %2 doz derinliği; 40 mm çapında alan büyüklüğü için; SSD 800 iken ve derinlik 100mm iken (Dmax = 15 ± 2 mm)
• < %2 asimetri
İris kolimatörDiyaframın aralığı tamamen kapalı iken 0,025cmtamamen açıldığında ise 6,8 cm kadar gelebilmektedir.İris kolimatör sayesinde tedavi büyük oranda hız kazanmaktadır.
Generate Simulation Plan
Perform Simulation
Review Simulation Results
Generate Treatment Plan
Deliver Treatment
X-Ray Görüntüleme Sistemi
İki X-ray kaynağı tavana monte edilmiştir.2,5mm Al eşdeğerinde filtrasyona sahiptir.
37,5kW Röntgen jeneratörleri: 40-125 kV, 25-300mA, 1-500ms(tedavi odasında veya ekipman odasında)
Işınlar dikeyden 45º açı ile, kare X-ray alanlara yansıtılarak X-ray dedektörleri aydınlatılır.
Bu ışınların kesiştiği merkezi eksen noktasında X-ray alan boyutu yaklaşık 15x15 cmdir.
Amorf silikon fotodiodların üzerine direkt olarak bırakılan, parıldayan sezyum iyodürden meydana gelen düz X-ray dedektör levhaları zemine düz bir şekilde monte edilmiştir.
Bu levhalar yüksek çözünürlükte X-ray görüntüsü üretir.(16 bit çözünürlükle 1024x1024 piksel).
KRANYAL İZLEME YÖNTEMİ
Bu metod intrakranyal hedefler için kullanılır.
Görüntü, yüksek kontrast kemik bilgisi kullanılarak elde edilir.
6D denmesinin nedeni, düzeltmelerin 3 translasyonel hareket (x,y,z) ve 3 rotasyonel hareket için yapılmasıdır.
Tedavi boyunda belirlenen ışın aralıklarında görüntü alınır ve bu görüntüler planlama bilgisayarından gelen DRR’lar ile karşılaştırılır.
Bu metod omurga içindeki ya da omurga yakınındaki hedefler için kullanılır.
6D izleme yönteminde olduğu gibi görüntü elde etme, yüksek kontrast kemik bilgisine dayanmaktadır.
İzlenecek iskelet yapısı, tedavi planı esnasında CT görüntülerinde referans noktası olarak belirlenir. Referans noktası, hedefe yakın ve yeterli iskelet özellikleri taşıyan bir bölgeden seçilmelidir. Bu algoritma, bir dikdörtgen izleme gridinin 81 noktasında alınan görüntüleri kullanarak, rotasyonal ve doğrusal yönlerdeki yer değişim miktarlarınıhesaplar.
X-SIGHT SPINE İZLEME
FİDUCİAL MARKER İZLEME :
Yumuşak dokudaki hedefler için kullanılır ( prostat, pankreas karaciğer gibi).
X-sight akciğer izleme metoduna uygun olmayan akciğer tümörleri için de kullanılır.
Radyopak fiducial markırlar lezyon içine ya da yakınına konur. ( bir iç çerçeve referansısağlar).
0.8-1.2 mm çapında ve 3.6 mm uzunluğunda silindirik altın sidler sıkça kullanılır.
3 ile 5 arasında markerlar yerleştirilir ve markerların konum stabilizesi için implantasyondan bir hafta kadar sonra CT çekilir.
Planlama CT taramasında, markırlar belirlenir ve bunların konumu DRR görüntülerinde tanınır.
Akciğer tümörlerini, fiducial marker olmaksızın izlemek için bu metod kullanılır.
Diğer izleme yöntemlerinden farklı olarak hasta hizalama ve tümör izleme iki aşamada yapılır.
Bu izleme yöntemine, akciğer tümörüne yakın olan omurga bölgesi kullanılarak hasta pozisyonu belirlenerek başlanır.
Hasta hizalama tedavi başında yalnızca bir kere yapılır.
Hasta hizalandıktan sonra, tedavi masası omurga merkezinden tümör tedavi merkezine doğru hastayı hareket ettirir.
Bu hareketten sonra, tümör referans konumuna daha yakın olacaktır.
Tümör görüntüdeki diğer objelerden ayırt edilmelidir, yani kontrast farkı olmalıdır.
Tümörün görünebilmesi için iki temel faktör vardır, bunlar kontrastı etkileyen boyut ve konumudur. (eğer X-ray görüntüsünde tümör omurga ve mediasten gibi radyopak yapılar üstüne gelmişse, bu kontrastı etkiler).
Bu izleme algoritması periferik ve apex akciğer bölgesine yerleşen çapı 15mmden büyük tümörler için idealdir.
X-SIGHT AKCİĞER İZLEME
Bu sistem nefes alma ile hareket eden tümörleri gerçek zamanda izleme olanağısağlar.
Hedefin hareketi ile tedavi ışın demetinin hizalanması tedavi boyunca ışın demetinindinamik olarak hareket etmesi ile sağlanır.
Temel sistem konsepti, tümör konumu ile harici marker konumunun arasındaki bağlantı modeline dayanır.
Solunum döngüsünde farklı fazlardaki tümör hareketi ile dış marker pozisyonlarınıaynı zamana uydurarak bir lineer, quadratik ya da 4.dereceden polinomal bağlantımodeli oluşturulur.
Tedavi boyunca tümör konumu, bu modeli kullanarak dış marker pozisyonu ile tayin edilmektedır ve bu bilgi lineer hızlandırıcının tümör ile dinamik bir şekilde hareket etmesi için kullanılır.
EŞ ZAMANLI NEFES İZLEME
Hastaya giydirilen bir yeleğe eklenen 3 optik marker dış sinyal üretir.
Bu markerların 3 boyutlu konumu yaklaşık olarak 30 Hz frekansla stereo kamera sistemi ile ölçülür.
Her bir marker için ayrı bir bağlantı modeli vardır. Her model hedef konumu için bir ölçüm alır ve son pozisyon tahmini için bu bireysel ölçümlerin ortalaması alınır.
Model tarafından tahmin edilen hedef konumu ile görüntülerden elde edilen gerçek konum karşılaştırılır.
Bağlantı hatası (gerçek konum ve tahmin edilen konum arasındaki mesafe) hesaplanır ve grafik olarak gösterilir.
Işın izleme algoritması, ölçülen ışın demeti verilerine dayalı hızlı bir doz hesaplama metodu sağlar.
Heterojenite düzeltmesi efektif yol(path) uzunluğu kullanılarak yapılır.
Alternatif olarak, Monte Carlo doz hesaplama algoritması her bir tedavi ışın demeti simulasyonu için, linak kafasını temsilen bir ölçüm tabanlı sanal kaynak kullanır.
Doz Hesaplama Algoritmaları
Optik menenjiom
208 pozisyon •5 fraksiyon(seans) •Süre: 40 dakika
CyberKnife Routine QA Procedures
• daily
• • Linac Output• Various voltages and currents• Robot perch position• Safety interlocks• Test coincidence of treatment
beam with imaging center (AQA)
Montly QA
• • Beam Energy• Flatness/symmetry/penumbra• Robot pointing• End-to-end test
quarterly QA
• • Laser/radiation coincidence• Imaging system alignment
Anually QA
• • Spot check beam data• Treatment planning systembeam data and calculation checks.
Günlük out-put kontrolü kuşkafesi fantomunda iyon odası ile alınıyor.
Antropomorfik baş boyun fantomu, 2.5” Ball Cube in cranium forfiducial and skull tracking QATest için küreselhedef ve bes farklı yerde markır içeren antropomorfik kafa fantomu veya beden fantomlarıkullanılabilir.
Fudicial tracikng + skul tracking= klinik doğruluk
Geometrik doğruluğa katkıda bulunan her bir bileşenin doğruluğu bağımsız olarak test edilebilmesine karşın, tedavi planlamasının ve verilişinin toplam sistem hatasından bahsetmek daha anlamlıdır.
TSE ( total system error ), bir antropomorfik fantom içindeki küresel hedefin içine birbirine dik olarak konulan iki radyokromik filmler ile ölçülür.
Bu fantoma tüm tedavi işlemi uygulanır.
TSE filmden ölçülen doz dağılımının merkezi ile hedefin geometrik merkezi arasındaki kaymadır.
Tek ısın demeti ile günlük ısın hedefleme dogrulugunutespit etmek için kullanılan bir testtir.
Qa!!!!!
Tedavi esnasında robotun pozisyon düzeltmesi ve hasta set-up’ı,görüntüleme sistemlerine ve izleme algoritmasına baglı
-Örnegin X-sight spine tracking algoritması,ilgilenilen bölge içerisindekiiskelet yapılarının pozisyonunu DRR ile karsılastırıyor ve 6D sapmalarıveriyor.
-Halen X sight tracking QA’i için kullanılan sadece 1 C-spine fantomu var.Dolayısıyla hasta pozisyonunu kullanılan görüntüleme parametreleri ilegerçekten dogru hesaplandıgını kontrol eden bir QA programı mevcutdegil.
-Ortogonal X-ray sistemlerini kontrol edebilecek bir QA programı yok.
-X sight lung tracking algoritması QA protokolu henüz yok.
-Kısaca CyberKnife sistemin bu komponentini kontrol edebilecek yeni QAphantom ve protokollerine ihtiyaç vardır.
1.Jel dozimetri hacim bagımlılıgı ve doku esdegerinden üretildiginden iyi sonuçvermekte2.Pin-point iyon odası penumbra bölgesinde yüksek dozlar ölçmekte vepenumbra genisligini arttırmaktadır. İ�çinde hava olması en önemli problemdir.Hava içindeki elektron aralıgı su içindeki e- aralıgından büyük oldugundan busonuç teorik olarak beklenir.Bazı arastırmacılar sadece bu nedenle küçük alandozimetrisi için uygun olmadıgını belirtmektedirler.3.DOSI:Silikon diod ile küçük alan dozimetrisi iyi,ispatlanmıs ve basittir.Pozisyonlama hatası yapılabilir.Ayrıca doku esdegeri olmamasından gelenproblemler vardır.4.Diamond dedektör bu tip ölçümlerde favori iyon odasıdır.Çünkü dokueş degeridir.Pozisyonlamak ve efektif noktasını bulmak oldukça zordur.
Solunum hareketi olmaksızın klinik verilere bağlı ölçüm onuçları
Solunum hareketi fantom tabanlı doğrlukuk ölçümleri
monte carlo dose calculation
6MVCone (4mm-15mm)Rounded end mMLC-m3 modelmicro-MLC system (BrainLAB, Gmbh, Germany andVarian Associates, USA)
Amorf silikon detektör(40kv-150kv/10mA-320mA)512x512 pixel (0,4x0,4 pixel size)
Circular cone arcs,Fixed shape beams,Fixed shape conformal arcs,Dynamic shape conformal arcs,Dinamik IMRT (mMLC),Statik IMRT (mMLC)
İplan algoritması:Dynamically Penalized Likelihood (DPL) inverse planning algorithm
dose hesabı: Pencil Beam ve Monte Carlo dose calculation
26 çift mMLC tungsten ( 3.4% Ni and 1.6% Fe) ortada 14lif 3mmsonraki 6 lif 4,5mmsonraki 6 lif 5,5mmmaksimum alan açıklığı 10x10 cm
Cone (4mm-15mm)
Novalis, Brain Lab Klinik İşleyiş Şeması
