Validação do uso de cone-beam computed tomography de kilovoltagem de um LINAC para a realização de estudos dosimétricos

Mestrado em Radioterapia

Radioterapia adaptativa: utilização do cone-beam computed tomography para o cálculo de dose em radioterapia

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde - Ramo de especialização: Terapia com Radiações

Desvios de posicionamento: uma condicionante da precisão em radioterapia

Barreiras para a precisão em radioterapia: delimitação de volumes, erros de posicionamento, movimento dos órgãos. Revolução imagiológica na monitorização do tratamento: radiografia, EPID, CONE-BEAM CT. Objectivo do estudo: quantificar desvios de posicionamento em doentes com patologias de cabeça e pescoço e próstata nos tratamentos de Radioterapia.

Desvio de posicionamento em radioterapia para patologias de cabeça e pescoço e próstata: revisão de literatura

Introdução – Numa era em que os tratamentos de Radioterapia Externa (RTE) exigem cada vez mais precisão, a utilização de imagem médica permitirá medir, quantificar e avaliar o impacto do erro provocado pela execução do tratamento ou pelos movimentos dos órgãos. Objetivo – Analisar os dados existentes na literatura acerca de desvios de posicionamento (DP) em patologias de cabeça e pescoço (CP) e próstata, medidos com Cone Beam Computed Tomography (CBCT) ou Electronic Portal Image Device (EPID). Metodologia – Para esta revisão da literatura foram pesquisados artigos recorrendo às bases de dados MEDLINE/PubMed e b-on. Foram incluídos artigos que reportassem DP em patologias CP e próstata medidos através de CBCT e EPID. Seguidamente foram aplicados critérios de validação, que permitiram a seleção dos estudos. Resultados – Após a análise de 35 artigos foram incluídos 13 estudos e validados 9 estudos. Para tumores CP, a média (μ) dos DP encontra-se entre 0,0 e 1,2mm, com um desvio padrão (σ) máximo de 1,3mm. Para patologias de próstata observa-se μDP compreendido entre 0,0 e 7,1mm, com σ máximo de 7,5mm. Discussão/Conclusão – Os DP em patologias CP são atribuídos, maioritariamente, aos efeitos secundários da RTE, como mucosite e dor, que afetam a deglutição e conduzem ao emagrecimento, contribuindo para a instabilidade da posição do doente durante o tratamento, aumentando as incertezas de posicionamento. Os movimentos da próstata devem-se principalmente às variações de preenchimento vesical, retal e gás intestinal. O desconhecimento dos DP afeta negativamente a precisão da RTE. É importante detetá-los e quantificá-los para calcular margens adequadas e a magnitude dos erros, aumentando a precisão da administração de RTE, incluindo o aumento da segurança do doente. - ABSTRACT - Background and Purpose – In an era where precision is an increasing necessity in external radiotherapy (RT), modern medical imaging techniques provide means for measuring, quantifying and evaluating the impact of treatment execution and movement error. The aim of this paper is to review the current literature on the quantification of setup deviations (SD) in patients with head and neck (H&N) or prostate tumors, using Cone Beam Computed Tomography (CBCT) or Electronic Portal Image Device (EPID). Methods – According to the study protocol, MEDLINE/PubMed and b-on databases were searched for trials, which were analyzed using selection criteria based on the quality of the articles. Results – After assessment of 35 papers, 13 studies were included in this analysis and nine were authenticated (6 for prostate and 3 for H&N tumors). The SD in the treatment of H&N cancer patients is in the interval of 0.1 to 1.2mm, whereas in prostate cancer this interval is 0.0 to 7.1mm. Discussion – The reproducibility of patient positioning is the biggest barrier for higher precision in RT, which is affected by geometrical uncertainty, positioning errors and inter or intra-fraction organ movement. There are random and systematic errors associated to patient positioning, introduced since the treatment planning phase or through physiological organ movement. Conclusion – The H&N SD are mostly assigned to the Radiotherapy adverse effects, like mucositis and pain, which affect swallowing and decrease secretions, contributing for the instability of patient positioning during RT treatment and increasing positioning uncertainties. Prostate motion is mainly related to the variation in bladder and rectal filling. Ignoring SD affects negatively the accuracy of RT. Therefore, detection and quantification of SD is crucial in order to calculate appropriate margins, the magnitude of error and to improve accuracy in RTE and patient safety.

IGRT com CBCT: o impacto na precisão em radioterapia

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde.

Avaliação da distribuição de dose no CTV-PTV através de imagem guiada em doentes com carcinoma da próstata

Mestrado em Radioterapia.

Evaluating deviations in prostatectomy patients treated with IMRT

Aim - To evaluate the deviations in prostatectomy patients treated with IMRT in order to calculate appropriate margins to create the PTV. Background - Defining inappropriate margins can lead to underdosing in target volumes and also overdosing in healthy tissues, increasing morbidity. Material and methods - 223 CBCT images used for alignment with the CT planning scan based on bony anatomy were analyzed in 12 patients treated with IMRT following prostatectomy. Shifts of CBCT images were recorded in three directions to calculate the required margin to create PTV. Results and discussion - The mean and standard deviation (SD) values in millimetres were −0.05 ± 1.35 in the LR direction, −0.03 ± 0.65 in the SI direction and −0.02 ± 2.05 the AP direction. The systematic error measured in the LR, SI and AP direction were 1.35 mm, 0.65 mm, and 2.05 mm with a random error of 2.07 mm; 1.45 mm and 3.16 mm, resulting in a PTV margin of 4.82 mm; 2.64 mm, and 7.33 mm, respectively. Conclusion - With IGRT we suggest a margin of 5 mm, 3 mm and 8 mm in the LR, SI and AP direction, respectively, to PTV1 and PTV2. Therefore, this study supports an anisotropic margin expansion to the PTV being the largest expansion in the AP direction and lower in SI.

Otimização da imagem em tomografia computorizada no exame de tórax

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Imagem Digital.

Medições de dose no cristalino e na tiróide em tomografia computorizada: projecto

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Protecção Contra Radiações

Otimização do co-registo metabolismo-morfologia em estudos de PET/CT com 18F-DG de nódulos pulmonares: comparação de dois protocolos - 4D vs CT lento

Mestrado em Medicina Nuclear - Área de especialização: Tomografia por Emissão de Positrões.

Avaliação do desempenho de um sistema híbrido de tomografia por emissão de positrões e tomografia computorizada

Mestrado em Medicina Nuclear.

The use of non-standard CT conversion ramps for Monte Carlo verification of 6 MV prostate IMRT plans

Monte Carlo (MC) dose calculation algorithms have been widely used to verify the accuracy of intensity-modulated radiotherapy (IMRT) dose distributions computed by conventional algorithms due to the ability to precisely account for the effects of tissue inhomogeneities and multileaf collimator characteristics. Both algorithms present, however, a particular difference in terms of dose calculation and report. Whereas dose from conventional methods is traditionally computed and reported as the water-equivalent dose (Dw), MC dose algorithms calculate and report dose to medium (Dm). In order to compare consistently both methods, the conversion of MC Dm into Dw is therefore necessary. This study aims to assess the effect of applying the conversion of MC-based Dm distributions to Dw for prostate IMRT plans generated for 6 MV photon beams. MC phantoms were created from the patient CT images using three different ramps to convert CT numbers into material and mass density: a conventional four material ramp (CTCREATE) and two simplified CT conversion ramps: (1) air and water with variable densities and (2) air and water with unit density. MC simulations were performed using the BEAMnrc code for the treatment head simulation and the DOSXYZnrc code for the patient dose calculation. The conversion of Dm to Dw by scaling with the stopping power ratios of water to medium was also performed in a post-MC calculation process. The comparison of MC dose distributions calculated in conventional and simplified (water with variable densities) phantoms showed that the effect of material composition on dose-volume histograms (DVH) was less than 1% for soft tissue and about 2.5% near and inside bone structures. The effect of material density on DVH was less than 1% for all tissues through the comparison of MC distributions performed in the two simplified phantoms considering water. Additionally, MC dose distributions were compared with the predictions from an Eclipse treatment planning system (TPS), which employed a pencil beam convolution (PBC) algorithm with Modified Batho Power Law heterogeneity correction. Eclipse PBC and MC calculations (conventional and simplified phantoms) agreed well (<1%) for soft tissues. For femoral heads, differences up to 3% were observed between the DVH for Eclipse PBC and MC calculated in conventional phantoms. The use of the CT conversion ramp of water with variable densities for MC simulations showed no dose discrepancies (0.5%) with the PBC algorithm. Moreover, converting Dm to Dw using mass stopping power ratios resulted in a significant shift (up to 6%) in the DVH for the femoral heads compared to the Eclipse PBC one. Our results show that, for prostate IMRT plans delivered with 6 MV photon beams, no conversion of MC dose from medium to water using stopping power ratio is needed. In contrast, MC dose calculations using water with variable density may be a simple way to solve the problem found using the dose conversion method based on the stopping power ratio.

Relatório de estágio de natureza profissional em PET/CT: Clinical Imaging Sciences Centre, Sussex

Mestrado em Medicina Nuclear - Ramo de especialização: Tomografia por Emissão de Positrões

Contributo para o estabelecimento de níveis de referência de diagnóstico locais em tomografia computorizada nos exames de crânio e tórax em adultos

Atualmente a Tomografia Computorizada (TC) é o método de imagem que mais contribui para a dose coletiva resultante de exposições médicas. Este estudo pretende determinar os valores de Índice de Dose de TC (CTDI) e produto dose-comprimento (DLP) para os exames de crânio e tórax em adultos num equipamento de TC multidetetores; e efetuar uma análise objetiva e subjetiva da qualidade da imagem. Determinaram-se os valores de CTDI e DLP utilizando uma câmara de ionização e fantomas de crânio e tórax. Efetuou-se ainda uma análise objetiva e subjetiva da qualidade da imagem com o fantoma Catphan® 500 e observadores, respetivamente. Os resultados obtidos foram superiores relativamente às Guidelines europeias no protocolo de crânio (CTDIvol = 80,13 mGy e DLP = 1209,22 mGy.cm) e inferiores no protocolo de tórax (CTDIvol = 8,37 mGy e DLP = 274,71 mGy.cm). Na análise objetiva da qualidade da imagem, à exceção da resolução de baixo contraste no protocolo de crânio, todos os outros critérios analisados estavam em conformidade com a legislação. Na análise subjetiva da qualidade da imagem existiu uma diferença estatisticamente significativa entre as classificações atribuídas pelos observadores às imagens nos parâmetros avaliados (p = 0,000-0,005).

Níveis de referência em diagnóstico em tomografia computorizada para planeamento em radioterapia

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde- Ramo de especialização: Terapia com Radiações