Present the basics steps for planning IMRT with CAT3D. The use of constrains for OAR and OHT. Setting the parameter for PTVs. CAT3D is a TPS developed by Mevis Informática Médica LTDA. Brazil

1. Planejamento de IMRT no CAT3D : Caso de teste
PTV na forma de “C” com OAR interno ao PTV
Volume do “tecido” é um cubo de 300x300x300 mm3 . PTV em vermelho e OAR em azul.
(O IMRT é particularmente útil em PTV côncavos. Estritamente falando, PTVs convexos não necessitam IMRT)

2. Quantos campos utilizar? O mínimo número
de campos capaz de satisfazer as restrições
do PTV e OAR indicadas pelo médico.
Podemos começar com o mínimo razoável e
aumentar caso não seja atingido o objetivo.
Que ângulos utilizar? Uma boa idéia de
partida são campos equi-espaçados,
evitando campos paralelos e opostos, por
isso na grande maioria das vezes é número
impar.
Vamos começar testando 5 campos a cada
72 graus.

3. Para cada campo certifique-se que o tamanho
seja suficiente para atingir todo o PTV com uma
folga de vários mm (5 a 10 mm). Isto deve ser
feito com o BEV/DRR de cada campo.

4. IMRT menu Init IMRT
Modalidade da entrega
(delivery method)

5. Normalizando para atingir 100% no isocentro. Estado inicial da distribuição antes da optimização de fluxo

6. Abrir a janela de parâmetros da optimização
de fluxo.

7. As condições que podemos definir para uma ROI são "Equal" ou "Below". Usamos a condição de "Equal" para tratar
com ROI que definem alvos, e queremos que eles sejam atingidos por fortes doses de radiação ionizante e de forma
homogênea. Usamos a condição de "Below" para ROIs que definem órgãos ou estruturas anatômicas que
necessitamos proteger da radiação ionizante.
Para o caso de ROIs alvo, caso o desvio da dose seja superior ao valor definido como "Tolerance“, a penalização
matemática será aumentada pelo CAT3D. Não recomendamos valores "Tolerance" inferiores a 6%.
No caso de OAR, tem a condição de "Below“, a dose que se define em "Dose %" é valor máximo permitido dentro
dessa ROI, o objetivo do CAT3D nestas ROIs é evitar que a dose seja superior a este valor. Voxels com valores de dose
maior que o desejado são penalizados matematicamente. Nestas ROIs o valor de "Tolerance" não é considerado nos
cálculos.
O valor da penalização matemática por infringir alguma das condições de dose é definido pelo parâmetro "Weight" .
O valor "Weight" toma valores entre 0.0 e 1.0, sendo que com 0.0 não se penaliza nada e essa condição perde toda
importância na otimização.
O parâmetro "Priority" permite resolver o conflito da superposição de ROIs. Caso um mesmo voxel seja parte de duas
ROIs presentes na tabela de otimização, a ROI com maior valor de prioridade ficará com esse voxel para efeitos da
otimização e a outra ROI não incluirá o dito voxel. Se o valor de prioridade das duas ROIs que compartilham voxels for
o mesmo, os voxels serão incluídos duplamente na otimização.

8. O parâmetro "OHT Dose" define a dose máxima que se tolera sem penalização no restante das
estruturas anatômicas excluídas de toda ROI da tabela de otimização. "OHT" interpreta-se como
tecidos que são do resto da anatomia. "OHT Weight" é peso da penalização por ultrapassar o valor de
dose definido em "OHT Dose".
O parâmetro "Gradient" serve para evitar mapas de fluxo com vales e bicos muito agudos que são
dificilmente conseguidos na prática (tanto pelo modulador, quanto pelo MLC). Nossa recomendação é,
deixar sempre ligado o parâmetro "Gradient Priority", e no "Gradient Penalization" deixar 5 para
moduladores e 10 para MLC (valores default).
O botão de "Print" pode ser usado para imprimir as condições de otimização, inclusive, pode abrir esta
janela, imprimir o último que foi feito e depois dar ESC para não mudar nada, apenas imprimir.
Depois que tudo está configurado adequadamente pode clicar em OK.

9. Cria os beamlets para todos os campos, alguns deles
não batem nenhum PTV e podemos eliminar esse
antes de otimizar
Com os beamlets úteis cria-se a matriz do modelo.
Matriz para guardar a fração de dose de cada beamlet
a cada voxel controle do problema.
(1726 beamlets foram descartados, poupamos memória da matriz e tornamos a convergência eficiente, 440 MBytes)

10. Resultado sem ainda incluir OAR
na otimização! A penalização de
OHT foi o único critério até agora.

11. Vamos tentar diminuir a dose no OAR.
Inicialize a IMRT, normalize novamente para
atingir 100% no isocentro ou em algum ponto
dentro do PTV.
Incluímos o OAR na janela de parâmetros para
optimizar o fluxo.
Solicitamos dose no OAR menor que 50% com
peso 0.02 .
No próximo slide compararemos o resultado
com e sem inclusão do OAR.

13. A dose no centro do OAR passou de 76.7% para 51.8%.
Parece que pioramos a homogeneidade do PTV.
Um ponto quente foi criado fora do PTV, encostado nele, mas já invadindo OHT.
O DVH pode complementar esta avaliação qualitativa :

14. Melhoramos muito a restrição do OAR, mas pioramos a homogeneidade do PTV

15. Podemos e devemos explorar condições
intermediárias, relaxando a restrição do OAR.
Exemplo: O resultado deste DVH corresponde
a fixar a dose máxima do OAR em 60% e o
peso da penalização em 0.01 .
Caso este resultado para o OAR passe os
critérios determinados pelo médico, seria
interesante ficar com esta solução. Com ela
melhoramos a cobertura do PTV e diminuímos
regiões quentes em OHT.
Caso esgotemos os recursos, podemos pensar
em aumentar o número de campos.
Lembrando que muitos campos elevam o
custo do tratamento e aumentam a
complexidade do mesmo.

16. Resultado com 7 campos a cada 51.43 graus.
OAR com dose máxima de 50% e peso de 0.01.
Melhora na homogeneidade do PTV e OAR menos
atingido.
Maior custo, tempo e complexidade do tratamento.
É importante verificar se é necessário, ou se uma
solução com 5 campos bastaria.
3D da iso-superfície de 96% com cobertura boa do
PVT.

17. Dica : Criar ROI auxiliar expandida do PTV ou de OAR, segundo a necessidade. A ROI verde foi uma
expansão de apenas 1 mm ao PTV e melhorou significativamente sua cobertura.
Note que todo o PTV ficou dentro de 96% e o OAR com dose menor que 62%.

18. Observe os mapas de fluxo criados, pode descobrir existência de vales ou
picos de difícil fabricação (ou impossível de conseguir em Step&Shot).
Mostramos o mapa de fluxo do campo 1 (90 graus) com proteção central
para poupar OAR. Ao lado direito 3D do modulador correspondente.

19. Exportando moduladores

20. CAT3D e IMRT. Controle da Qualidade e o modulo de densitometria fílmica.

21. Arquivo da curva sensitométrica.
Nome do arquivo: Densitometry.txt
Pasta do planejamento ou pasta do CAT3D.
Exemplo.
rem DOSE
PIXEL_VALUE_FROM_SCANNER_MICROTEK
rem Paciente : Fulano de Tal
POINT = 0.0 254
POINT = 0.1 201
POINT = 25.0 157
POINT = 50.0 105
POINT = 75.0 74.5
POINT = 100.0 57
POINT = 125.0 42.5
POINT = 150.0 33.5
POINT = 175.0 23.5
POINT = 200.0 15.5
POINT = 225.0 11.5

22. Fazer exposição de cada
campo. Digitalize cada
campo, salve em TIFF, sem
compactar. Utilizar as
mesmas condições da curva
de calibração e mesmo
scanner. Utilizando o
programa GIF2IMG.EXE
converter cada TIFF a IMG do
CAT3D.
Crie um novo plano de
tratamento com cada filme
em modo IMG.
No menu da densitometria
selecione “Dose value from
film densitometry”.
Ver proxima imagem.

24. Na figura anterior se ativou o modo “profile”, com F8.
Observe que o valor do pixel agora consta como “Pd” . Significa que a densidade do pixel foi
transformada a dose mediante a curva sensitométrica.

25. Importe os campos do tratamento de IMRT. Desligue todos os campos menos um. Oriente o gantry e a mesa
até conseguir que o eixo central do campo seja perpendicular ao plano do film e coincida com o isocentro sobre
o film.

26. Profile de dose planejada versus densitometria
Plano
Densitometria

27. Profile de dose planejada versus densitometria
Plano
Densitometria

28. Gamma function 3% / 3mm

29. Caso com Gafchromic EBT2

30. Gafchromic EBT2.
3% / 3 mm
99.99 % pass
(Gafchomic tem mais ruido?)

31. Muito Obrigado!
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