Dose Uniforme Equivalente EUD. Gisele Pereira, MS University Hospitals Case Western Reserve University School of Medicine

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Flávio Faro di Castro
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1 Dose Uniforme Equivalente EUD Gisele Pereira, MS University Hospitals Case Western Reserve University School of Medicine

2 Como avaliar um bom planejamento? Qual DVH é melhor? 2 DVHs podem ter a mesma dose média mas diferentes dose máx. 2 DVHs podem ter a mesma dose máx. mas diferente dose média Same maximum dose Slide from Olga Green, PhD Washington University in St. Louis

3 Como avaliar um bom planejamento? Gol: Eliminar tumor sem causar danos nos tecidos normais Critério de avaliação Quantidades físicas Dose Dose Volume Histograma (DVH) Correlacionar com respostas biológicas DVH é um substituto de respostas biológicas

4 CritérioDose Objetiva Parâmetros dosimetricos (físicos): Dose Min/Max Dose média Função Objetiva Limites de dose-volume F = Σ(T D i ) 2 + Σw j ΣH (D k -N j ) (N j D k ) 2 Não mais que volume x de uma estrutura pode structure can exceder que y dose Relacionados com o resultado (biológico)

5 Critério Dose -Volume Nível de refinamento do critério dose Resposta não é só função da dose mas também do volume Qual o melhor DVH?

6 IMRT TPS Função Objetivo Restrições dosimétricas (parâmetros físico) : Prós: interpretação simples, pode ser aproximadamente relacionado a entrega convencional Contras: difícil de obter restrições de dose e volume adequados de literatura (dados muito limitados) Maior problema: efeito biológico de duas distribuições de dose pode variar muito obedecendo mesma restrição simples.

7 Critério Dose Volume Biológico Novos modelos para predizer a resposta biológica Empregar índices como: TCP Probabilidade do controle tumoral NTCP Probabilidade de complicação do tecido normal EUD Dose uniforme equivalente Vários modelos prevendo índices Simples e críticos Medical College of Virginia usou EUD como argumento de função de dose resposta para IMRT

8 EUD Dose Equivalente Uniforme Representa a dose que é equivalente (em termos do mesmo nível de probabilidade de controle local e complicação) para uma dada distribuição de dose não uniforme.

9 EUD Brahme propôs p/ pequenas inomogeneidades de dose a dose efetiva pode ser a dose média Altas inomogeneidades usa-se dose min. Modelo EUD é baseado na suposição que 2 distribuições de dose no alvo são biológicamente equivalente se eles causam sobrevida no mesmo número de clonagens

10 Definição do EUD Fração de sobrevida SF (D) = (SF 2 ) D/2Gy SF (Di) = 1/N Σ (SF 2 ) D/2Gy

11 O parâmetro a a é um parâmetro do modelo sem unidade que é específico ao orgão de risco ou tumor a = 1, a = 0, a =, a =, EUD torna-se a dose média (tecidos normais com grande volume e paralelos. Ex: fígado, parótida e pulmão) EUD é igual a média geométrica EUD é igual a dose máxima (Ex: medula) EUD é igual a dose mínima (tumor)

12 Planejamento baseado em Biologia Dose Uniforme Equivalente (EUD) Para tecidos normais, o EUD representa a dose uniforme, que conduz para a mesma probabilidade de lesões como a distribuição da dose não homogéneo analisado. Para os tumores do EUD representa a dose uniforme, que conduz para a mesma probabilidade de controle local como a distribuição não uniforme da dose real.

13 Planejamento de IMRT c/ DVH

14 Planejamentocom EUD

15 Planejamento com EUD

16 (a) a > 1 (b) a = 1

17 Porque EUD é melhor? Por definição, existe um infinito número de DVHs que levam para o EUD do órgão, função de custo com EUD pode levar direto ao resultado desejado. Pode achar soluções que não está aparente para o usuário Pode achar o melhor resultado e não apenas o resultado aceitável Achaoresultadomaisrápidoefácil Slide from Olga Green, PhD Washington University in St. Louis

18 Soluções no Sistemas de Planejamento: Ex. Pinnacle Planejamento com Philips Pinnacle: linha solida plano baseado em DVH traço: EUD para vários valores de a

19 Mensagem para planejamento biológico Potencial para: Melhora eficiência Melhora rendimento Melhora os planos Menos usuário dependente

20 Report of AAPM Task Group 166 Short report published in Medical Physics, vol 39, No. 3, 2012

21 EUD na Braquiterapia

22 ICRU Report 38: Pontos de Referência A, B, Reto e Bexiga

23 Planejamento com filmes ortogonais PA Lateral

24 Planejamento 3D

25 GEC-ESTRO WORKING GROUP Em 2000, GEC-ESTRO decidiu promover planejamento 3D com imagem para braquiterapia de câncer cervical Um grupo de trabalho foi fundado para definir terminologias e volumes alvos References: Recommendations from Gynaecological (GYN) GEC-ESTRO Working Group (I): concepts and terms in 3D image based 3D treatment planning in cervix cancer brachytherapy with emphasis on MRI assessment of GTV and CTV. Haie-Meder C, Pötter R, Van Limbergen E, et al.; Gynaecological (GYN) GEC-ESTRO Working Group. Radiother Oncol Mar;74(3): Recommendations from gynaecological (GYN) GEC ESTRO working group (II): concepts and terms in 3D image-based treatment planning in cervix cancer brachytherapy-3d dose volume parameters and aspects of 3D image-based anatomy, radiation physics, radiobiology.pötter R, Haie-Meder C, Van Limbergen E, et al. GEC ESTRO Working Group. Radiother Oncol Jan;78(1):67-77.

26 Braquiterapia guiada por imagem (IGBT) MRI (T2-W) com aplicadores in situ Orgãos de risco delineados com o aplicadores CT não é adequado devido ao baixo contraste e incertezas (CTV c/ maiores volumes que causam uma menor dose) Planejamento baseado em dose - volume (DVH)

27 Dyk et al

28 GEC-ESTRO Definição do alvo (GTV) Gross Tumor Volume (diagnóstico): GTV d Extensão macroscópica do tumor no diagnóstico Baseado em exame clínico e MRI MRI: Sequências de T2 Gross Tumor Volume (brquiterapia): GTV B1, b2.. Extensão macroscópica do tumor no dia da braquiterapia, baseado em exame clínico e MRI Se pacientes tratadas somente com braqui, GTVd = GTVb

29 GEC-ESTRO Definição do alvo, continuação: Alto risco CTV b Representa áreas com doença macroscópica significante Inclui todo o cervix e áreas com tumor extra cervical no dia do tratamento Nenhuma margem é adicionada Ambos GTV e CTV devem receber alta dose

30 GEC-ESTRO WORKING Group Risco Intermediário CTV doença microscópica Englobam CTV HR com uma margem Tumor <4 centímetros Anterior 5mm / posterior (não em bexiga / reto) 10 milímetros superior / inferior e lateralmente Doença mais extensa Baseado em GTVD, sobreposto a imagens obtidas em tempo de braquiterapia Sem expansão PTV

31 GEC-ESTRO -Volumes Alvos

32 GEC-ESTRO -Doses Qual dose os volumes clínicos devem receber? GEC recomenda uma dose de ~85 Gy no GTV e HR CTV Doses adequadas para erradicar doença macroscópica A dose de ~60 Gy no IR CTV é recomendado Doses adequadas para erradicar doença microscópica

33 GEC-ESTRO Dose Reporting Transição de prescrição do ponto de dose para dosevolume Dose no ponto A (direito, esquerdo, média) D100, D90 para GTV, HR CTV, IR CTV Dose na bexiga, reto para os pontos de referência do ICRU D0.1cc, D1cc, D2ccpara os órgãos de risco (reto, sigmoide, bexiga) A dose mínima do volume mais irradiado no órgão em risco D100, D90 e Dméd entregues no GTV para HDR e IMRT foram reportados e convertidos em dose total com frações equivalentes a 2Gy (EQD2) Planilha de conversão no website da sociedade americana de braquiterapia (ABS)

34 Dose Total: EQD2 Nucletron Tx using interstitial needle (Fx 3-5)

35 Dose nos órgãos de risco Órgãos de risco (bexiga, reto, sigmoide e intestino) D0.1cc, D1cc, D2cc, D5cc, D10cc A dose mínima recebido pelo volume do tecido mais irradiado Se 5cc ou superior, contorno que representa a espessura da parede do órgão D2cc Reto Gy D2cc Sigmoide Gy D2cc Bexiga Gy D2cc Intestino??? Volume Alvo D90 > 90%

Dose nos órgãos de risco Esse tipo de prescrição não leva em consideração movimento dos orgãos e mudança no formato do tumor Dose volume com IGBT analisa somente distribuição de

36 Dose nos órgãos de risco Esse tipo de prescrição não leva em consideração movimento dos orgãos e mudança no formato do tumor Dose volume com IGBT analisa somente distribuição de dose e DVH na fração A dose total é super estimada A adição de DVH para IMRT e IGBT é incerto Tentativa de solução: Fusão deformada Uso do EUD Pode ser mais robusto Já é de uso para IMRT

38 Avalia EUD Planejamentos com prescrição por dose volume GEC-ESTRO Utiliza o D2cc para estabelecer valores de EUD Compara os 2 métodos: EQD2 e EUD

39 EUD Dose é sempre equivalente para 2Gy por fração Parametro a 12 para reto 8 para bexiga α/β = 3 OAR α/β = 10 tumores (α =0.3Gy -1 ) d = 2 Gy Representa a dose que é equivalente (em termos do mesmo nível de probabilidade de controle local e complicação) para uma dada distribuição de dose não uniforme.

40 Valores de EUD D2cc Reto Gy D2cc Bexiga Gy EUD: Total Reto 67.8 Gy Bexiga 74.5 Gy Fração Reto 4.0 Gy Bexiga 6.0 Gy

41 Contras: EUD A maioria dos sistemas de planejamento de braquiterapia não calculam o EUD E uma técnica empírica que e baseada no critério 2cc que e baseada nas tabelas do Emami Mas e um parâmetro de comparação

42 Conclusões EUD é considerado seguro e eficiente na braquiterapia Uma alternativa do critério D2cc EUD tem a vantagem de considerar a distribuição de dose no volume do OAR EUD é menos sensitivo ao contorno portanto é possível usar CT

43 Obrigada!

44 Biology-based Treatment Planning Equivalent Uniform Dose (EUD) Two dose distributions are equivalent if the corresponding biological/clinical outcomes are equivalent

45 IMRT TPS Objective Functions Ideally: Incorporate Biological Outcome in Optimization Biological Optimization: TCP Tumor Control Probability Pros: directly expresses what we re trying to do (kill tumors!), significantly penalizes cold spots, rewards tumor sub-volume boosts Cons: typically doesn t account for differences between GTV/CTV/PTV, has a nearly zero slope over much of the curve, so difficult to optimize on, tumor regression is typical, making TCP predictions problematic. NTCP Normal Tissue Complication Probability Pros: directly expresses what we re trying to avoid Cons: like TCP, difficult to use in optimization; would like to reduce damage Slide well from below Olga NTCP Green, PhD whenever Washington possible University in St. Louis

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