SOMATOM Confidence VB10 4D CT Cookbook Arbeitshilfe

SIEMENS HOOD05162002985417_DE Gültig ab: 21.01.2019 Healthineers Für Ein Leitfaden zur 4D-CT-Bildgebung der Lunge SOMATOM CT- ..... für die Strahlentherapieplanung Anwender SOMATOM Com 4D CT Cookbook © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4D CT Cookbook SIEMENS Healthineers Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 3 althingers 2. Atemaufzeichnungssystem 5 3. Patientenauswahl 9 4. Akquisition 12 5. Rekonstruktion 19 6. Konturierung des Zielvolumens und der Risikoorgane (OAR) 28 7. Schlusswort 35 ..... 2 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1. Einleitung SIEMENS Healthineers Mitwirkende Dr. Carsten Grohmann Yohei Watanabe Dr. Christian Hofmann Kooperationspartner – Physiker / Global Marketing Manager für Senior Scientist Predevelopment Radioonkologe Radiation Oncology CT für Radiation Oncology Siemens Healthcare GmbH Siemens Healthcare GmbH Einleitung 3 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1. Einleitung SIEMENS Healthineers Vorwort Da sich Organe bei Atembewegungen mitbewegen, können CT-Bilder des Thorax und Abdomens Artefakte enthalten, die Probleme bei der Reproduzierbarkeit und Bildauflösung verursachen. Die Organe im Thorax und Abdomen bewegen sich periodisch und wiederholt gemäß den Atembewegungen. Bildartefakte und Behandlungsrisiken lassen sich vermeiden, wenn Atembewegungen präzise erkannt werden und synchronisierte Bildgebung oder Bestrahlung möglich ist. Insbesondere bei Einsatz eines Linearbeschleunigers zur Tumorbehandlung kann es passieren, dass normales Gewebe in der Umgebung des Zielvolumens unnötig Strahlung ausgesetzt wird, wenn der Tumor sich in einem bewegten Organ befindet. Dies liegt daran, dass das Bestrahlungsfeld größer sein muss als das tatsächliche Zielvolumen, da die Organbewegung berücksichtigt werden muss. Die Bewältigung der Bewegung als Herausforderung in der Strahlentherapie ist ein Schlüsselfaktor im Kontinuum der Krebsbehandlung und der perkutanen Strahlentherapie (EBRT). Diese Broschüre beschreibt aktuelle Lösungen und bietet Tipps und Tricks zur Anwendung der 4D-Bildgebung im klinischen Alltag. Wir freuen uns auf Ihr Feedback, das uns hilft, den gemeinsamen Kampf gegen Krebs weiterhin zu unterstützen. Einleitung 4 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2. Atemaufzeichnungssystem SIEMENS Healthineers Motivation Die Bildqualität eines 4D-CT-Datensatzes hängt maßgeblich von der Genauigkeit der Scanparameter (siehe Abschnitt „Akquisition“) und einer guten Synchronisierung zwischen den Bildern und der Atemkurve des Patienten ab. Als Hilfsmittel zum Erreichen einer hohen Bildqualität werden Geräte verwendet, die die Atmung des Patienten verfolgen und aufzeichnen und diese Informationen an den Anwender und den CT-Scanner weitergeben. Atemregistrier- 5 system © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2. Atemaufzeichnungssystem SIEMENS Healthineers Technologien Atemgating/Signalerkennung Auf dem Markt sind verschiedene Atemaufzeichnungssysteme erhältlich, die unterschiedliche Technologien verwenden. Einige Beispiele: • RPM/RGSC (Varian Medical Systems) Infrarot-Tracking-Kamera in Verbindung mit einem reflektierenden Markierungsblock, der auf dem Patienten platziert wird • Anzai (Anzai Medical) Mechanische Erkennung mithilfe eines um den Patienten gespannten elastischen Gürtels mit Drucksensor • Sentinel 4D CT (C-RAD) Lasergestützte optische Erkennung von Thoraxexkursionen • GateCT (Vision RT) Oberflächenführungstechnologie mit Patientenverfolgung über eine einzelne Stereokameraeinheit Meistens werden optische Erkennungssysteme verwendet, da es manchen Patienten unangenehm ist, einen Gürtel um den Brustkorb oder Bauch gespannt zu haben oder in ein Spirometer zu atmen. Atemregistrier- 6 system © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2. Atemaufzeichnungssystem SIEMENS Healthineers Technologien Platzierung • Der Markierungsblock sollte „flach“ (d. h. nicht geneigt) positioniert sein, da die Thoraxbewegung vieler Lungenkrebspatienten nicht ausreicht, um ein sicheres und robustes Signal (Amplitude von mehr als 2-3 mm) zu erzeugen. • Der Block sollte kaudal zum Brustbein (möglichst nahe) und ausreichend nahe am Zielvolumen positioniert werden. Versuchen Sie, die beste Position zu finden, d. h. die Position, die das stärkste Signal liefert. Atemregistrier- 7 system © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2. Atemaufzeichnungssystem SIEMENS Healthineers Technologien Tipps und Tricks • Einige Systeme erfordern täglich vor der ersten Prozedur eine Genauigkeitsprüfung und bei Bedarf eine Kalibrierung. Diese Maßnahmen müssen vor dem Patientensetup auf dem Tisch durchgeführt werden. • Achten Sie darauf, dass der Markierungsblock während des gesamten Scans im verfolgten Bereich sichtbar ist. 1 2 SIEMENS Healthineers L. 1: Platzierung des 2: Lagerung des Patienten Markierungsblocks (Beispiel) * Die hier angegebenen Informationen beziehen sich auf Fremdprodukte und unterliegen daher der regulatorischen Verantwortung der jeweiligen Anbieter. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an den jeweiligen Anbieter. Atemregistrier- 8 system © Siemens Healthcare GmbH, 2019 3. Patientenauswahl SIEMENS Healthineers Motivation und Checkliste Patientenzustand Motivation Selbst mit modernen Scan- und Rekonstruktionsverfahren sind 4D-CT-Scans anfällig für Artefakte und Unsicherheiten bezüglich der beobachteten Tumorbewegung. Im ungünstigsten Fall muss der Scan abgebrochen und anschließend wiederholt werden, was zu einer zusätzlichen Dosisbelastung des Patienten führt. Die Patientenauswahl und das optionale Atemtraining sind wichtige Faktoren zur Verringerung solcher Probleme. Checkliste Patientenzustand Folgende Patientengruppen sind für eine 4D-CT weniger geeignet: ❑ Patienten, die sich bei längerem Liegen unwohl fühlen ❑ Patienten mit pathologischen Atemmustern, z. B. mit ataktischer (Biot-) Atmung, Cheyne- Stokes-Atmung ❑ Patienten mit sehr langen Atemperioden (weniger als sechs Atemzyklen pro Minute) ❑ Patienten mit häufigem starkem Husten oder sehr erschöpfte Patienten, die während der Untersuchung einschlafen ❑ Patienten, die zu schnell atmen (z. B. 30 bpm)  Training für eine angemessene Atemfrequenz erforderlich Patienten- 9 auswahl © Siemens Healthcare GmbH, 2019 3. Patientenauswahl SIEMENS Healthineers Atemkurvenauswertung und Beispiele Die Atemkurve sollte am Atemkurvenaufzeichnungssystem überwacht werden. Bei Vorliegen eines der folgenden Faktoren können viele Bildartefakte oder Interpolationen auftreten. • Ist die Amplitude zu niedrig? (3A: ideale Atemkurve, 3B: Amplitude zu niedrig) • Ist die Atmung während der 4D-Aufnahme erheblich unregelmäßig? (3C) • Hustet der Patient während der 4D-CT-Aufnahme? (3D) 3A Rabaise 3B 3C 3D 3E Phasc M Wwwww Ww Periodicity Good Pour Patienten- 10 auswahl © Siemens Healthcare GmbH, 2019 3. Patientenauswahl SIEMENS Healthineers Atemkurvenauswertung und Beispiele Tipps und Tricks • Es ist wichtig, dass das Atemmuster des Patienten relativ regelmäßig ist. Coaching kann helfen, ein regelmäßigeres Atemmuster zu erreichen, damit gute 4D-CT-Bilder erzeugt werden können. • Wird der Patient für 4D-CT gecoacht, sollte das Coaching für die Behandlungssituation wiederholt werden. Andernfalls können systematische Fehler auftreten, z. B. entspricht die im 4D-CT dargestellte Anatomie nicht der Anatomie bei der Behandlung. Wenn kein Coaching angeboten wird, bitten Sie den Patienten, sich zu entspannen und normal zu atmen. • Es wird empfohlen, vor dem Scan einen Probelauf durchzuführen, z. B. sollte vorgeführt werden, wie der Tisch sich bewegt und wie die automatische Patientenanweisung funktioniert. • Das Atemkurvenaufzeichnungssystem sollte optimal eingestellt werden – für den besten Qualitätsindikator und die beste Amplitude. Einige Systeme verfügen über eine Funktion zum Coachen des Patienten: Der Patient kann seine Atemkurve auf einem Bildschirm verfolgen und versuchen, ein bestimmtes Muster einzuhalten. • Einige Geräte bieten dem Patienten visuelles Feedback, z. B. über einen Bildschirm, der sowohl für das Training als auch während der Untersuchung genutzt werden kann. Dieses direkte Feedback könnte dem Patienten helfen, entspannt zu bleiben, und führt ihn gut durch den Atemvorgang. Patienten- 11 auswahl © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4. Akquisition SIEMENS Healthineers Motivation Die Wahl der richtigen Aufnahmetechnik und Scanparameter ist entscheidend, wenn es darum geht, Artefakte zu minimieren und die richtige Bildart für die nachfolgende Bestrahlungsplanung zu erzeugen. Im Folgenden stellen wir sowohl die prospektive als auch die retrospektive Akquisition mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen dar. Akquisition 12 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4. Akquisition SIEMENS Healthineers Sequenzieller Scan und Spiralscan 4A VARIAN Respiration rate (rpm) Min: 12 Max: 12 Avg: 12 Scale juml 4B 12 Service Duty Cycle [x] 39.4 Gated Motion fcmet aspiration Ial 2 Expiration [-] 24 Time Is Daseine Drift jong Bo Est. Respiration rate > 12 4A: Beim sequenziellen Scan (prospektiv) ist nur eine Phase 4B: Beispiel eines Spiralscans (retrospektiv); die Phasen werden rekonstruierbar nach der Akquisition ausgewählt Strahlendosis Niedriger als beim Spiralscan (da nur eine Phase rekonstruiert Höher als beim sequenziellen Scan (da mehrere Phasen wird) rekonstruiert werden) Empfindlich gegenüber Grundliniendrift1 und Änderungen in Robustheit Bewegungsmustern Weniger anfällig für Grundliniendrift Ergebnis Bewegung in einer Phase eingefroren Mehrphasenstudie (Bewegung über den gesamten Atemzyklus hinweg sichtbar)2 Wann anwenden Deep Inspiration Breath-Hold (DIBH, Atemanhalten in tiefer Mid-Ventilation, ITV-basierte Konturierung, T-MaxIP-basierte Einatmung) mit Gating (mehrfaches Atemanhalten erforderlich) Konturierung 1 Systematische Verschiebung der gesamten Atemkurve in eine höhere oder niedrigere Position über viele Atemzyklen 2 Multiphasenrekonstruktion ist eine Technik zur Rekonstruktion mehrerer Atemphasen pro Akquisition Weitere Details finden Sie in Abschnitt 5 (Rekonstruktion). Akquisition 13 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4. Akquisition SIEMENS Healthineers Scanprotokoll Wird ein retrospektives Scanprotokoll (z. B. RT_Resp) ausgewählt, spielt beim Einstellen der Kombination aus Pitch und Rotationszeit die geschätzte Atemfrequenz („geschätzte Atemzeit“) eine wichtige Rolle. Wenn diese Parameter korrekt eingestellt sind, passiert jedes Voxel den Detektor für mindestens einen Atemzyklus. Zu schnelles Scannen kann dazu führen, dass Phaseninformationen nicht erfasst werden können. Während Pitch und Rotation technische Parameter sind, ist der Scanbereich ein wichtiger klinischer Parameter. Längere Scanbereiche decken im Idealfall die gesamte Lunge ab, so dass keine Läsionen „übersehen“ werden. Dual Energy Protokollname: RT Resp Geschätzte Rotationszeit (a) Atemfrequenz Pitch (b) Scanlänge 3 ardiac Scanmodus Spirale Vascular 6 > a: 1,0; → b: 0,09 35 cm Scanrichtung Kraniokaudal 9 > a: 1,0; → b: 0,14 50 cm RT Head RT HeadNeckShoulder RT Thorax Röhrenspannung 120 kV 12 > a: 0,5; → b: 0,09 70 cm RT Abdomen RT_Pehis RT RespSeg RT Resp mAs/Rot 50 Akquisition 14 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4. Akquisition SIEMENS Healthineers Atembewegungsmanagement – Entscheidungsbaum Nach dem Registrieren des Patienten ist es wichtig, die richtige geschätzte Atemfrequenz auszuwählen. Der Entscheidungsbaum hilft, mit den verschiedenen Techniken eine genaue Akquisition zu erhalten. Prüfen der durchschnittlichen Atemfrequenz (RPM) auf der Parameterkarte Trigger über mindestens Check the average RPM (Respiration Per Minute) rate displayed at the Trigger subtask card for at least 10 Atemzyklen hinweg 10 breathing cycles Ist die Gesamtkurve/geschätzte Atemfrequenz stabil (z. B. 11, 10, 10, 10, 11; oder weniger als 1 rpm Is the overall curve / estimated respiration rate stable (for example, 11, 10, 10, 10, 11; or less than 1 rpm average deviation)? durchschnittliche Abweichung)? Ja Yes Nein No Einige Minuten warten, bis sich die Atmung stabilisiert Wait several minutes for breathing to stabilize. If hat. Wenn immer noch unregelmäßig, Atemcoaching still irregular provide breathing coaching. durchführen. Is the breathing stable enough now? Ist die Atmung jetzt stabil genug? Ja Yes Ye Nein No s Wie viel beträgt die durchschnittliche Atemfrequenz? What is the average respiration rate? Wenn instabil, z. B. 11, 10, 9, 7, 9, 10, 9 ..., dann >6 If it’s unstable, for example, 11, 10, 9, 7, 9, 10, wählen (da 7 rpm gemessen wurden). Andernfalls 9 … then select >6 (due to the 7 rpm eine andere Methode in Betracht ziehen. measured). Otherwise, consider a different Mehr als 6 method. More than 6 Weniger als 6 Less than 6 Im Menü die geschätzte Atemfrequenz Select the estimated respiration rate in the Atemcoaching anbieten, um die Frequenz auf mehr Offer breathing coaching to increase the auswählen, die die niedrigste aufgezeichnete menu (>6, >9, >12) that includes the lowest als 6 zu erhöhen. Oder eine andere Methode in rate to more than 6. Or consider a different Atemfrequenz beinhaltet (>6, >9, >12) recorded respiration rate Betracht ziehen (freie Atmung/tiefe Einatmung). method (free breathing / deep inspiration). Akquisition 15 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4. Akquisition SIEMENS Healthineers Atembewegungsmanagement – Entscheidungsbaum Tipps und Tricks • Einige Atemaufzeichnungssysteme ermöglichen eine Online-Anzeige der Atemkurve am CT- System, bei anderen muss zur Rekonstruktion der Atemphasen die Atemkurve importiert werden. • Die Atemkurve am Atemaufzeichnungssystem sollte mit der Patienten-ID versehen werden. Dadurch kann die Datei an Systemen, die einen manuellen Import erfordern (dies ist bei den Online-Methoden nicht notwendig), leicht gefunden und identifiziert werden. • Bei Verwendung eines Varian-Gerätes mit offener Schnittstelle empfehlen wir, die Peaks am Varian-Gerät neu zu berechnen, indem Sie die automatische Neuberechnung der Phasen aktivieren und anschließend am Siemens Healthineers-CT eine zeitbasierte Rekonstruktion durchzuführen. • Beachten Sie, dass bei offener Schnittstelle die Atemkurve importiert werden muss. • An den meisten SOMATOM CT-Scannern reicht es aus, die Atemfrequenz des Patienten einzugeben; der Scanner berechnet dann automatisch die optimale Kombination aus Pitch und Rotationszeit. Akquisition 16 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4. Akquisition SIEMENS Healthineers Atembewegungsmanagement – Entscheidungsbaum Tipps und Tricks • SOMATOM CT-Systeme (syngo.via VB10 erforderlich) mit FAST 4D erkennen die Atemfrequenz von ausgewählten Atemaufzeichnungssystemen automatisch und stellen die optimalen Scanparameter entsprechend ein (siehe Bilder 5A–5C). • Achten Sie darauf, dass Sync sich in der richtigen Position befindet. Sync (gekennzeichnet durch einen blauen Punkt) wird auf der Parameterkarte Trigger angezeigt und erkennt 100 % Einatmung und Ausatmung. Akquisition 17 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4. Akquisition SIEMENS Healthineers Atembewegungsmanagement – Entscheidungsbaum Tipps und Tricks Examination 5A 02 :3 12:51 96 JTD- 5B 5C Of FT_Putp [Adeli 18.02 24-12.55.15-STC-Dove ah 2u/Tiven 18.32 23-15.54.18 BTC Total mix; 35 15 02.23-125 6 STE -oh ms: Tescoren D -------- Routine Zican Recan Routhe Gren Recon Reafre | 5631 | Recon AUF Ticking 5A: Nach der Wahl des 5B: Automatische Prüfung der 5C: Die passende Scanprotokolls ist die Atemkurve wird ausgeführt; Atemfrequenz und die Schaltfläche FAST 4D sichtbar falls erfolgreich, wird die entsprechenden Schaltfläche Laden aktiviert Scanparameter werden automatisch ausgewählt und der Scan wird durchgeführt Akquisition 18 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion SIEMENS Healthineers Motivation und Gating-Parameter Motivation Aufgrund der unterschiedlichen Atemmuster der Patienten kann die Rekonstruktion schwierig sein. Ungeeignete Rekonstruktionsparameter können aufgrund von Bildinterpolation und Artefakten dazu führen, dass sich die Tumorposition zwischen den rekonstruierten Phasen ändert. Gating-Parameter (für die Multiphasen-Rekonstruktion) CT-Scanner von Siemens Healthineers bieten eine Vielzahl von Gating-Parametern für unterschiedlichste Patientenanforderungen. Die jeweiligen Vor- und Nachteile für Ihren klinischen Workflow sind nachfolgend aufgeführt. Die meisten Einrichtungen verwenden heute je nach Behandlungsstrategie eine amplitudenbasierte oder zeitbasierte Rekonstruktion. So wird z. B. für die stereotaktische Bestrahlung (SBRT) in der Mid-Ventilation-Phase eine zeitbasierte Rekonstruktion durchgeführt. Rekonstruktion 19 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion SIEMENS Healthineers Sync-Anpassung Mögliche Geräte Technik, Vorteile und Nachteile % Ein, % Aus (Amplitudenbasierte Rekonstruktion) Der Atemzyklus wird in gleiche Zeitpunkte unterteilt Aus Fehlende Phaseninformationen 90% Vorteile Gewisse Überlappung • Veranschaulicht die tatsächliche Tumorbewegung genau 10% ✓ Anzai RGS C RPM • Ermöglicht die Berechnung der Mid-Ventilation-Phase 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% Nachteile • Anfällig für Atemunregelmäßigkeiten oder inkonsistente Atemmuster  Auftreten von 4D-CT-Artefakten Amplitudenbasierte Rekonstruktion Der Atemzyklus wird entsprechend der Signalamplitude in gleiche Abschnitte unterteilt Aus Ein Vorteile • ✓ Anzai RGS C RPM Veranschaulicht die tatsächliche Tumorbewegung genau Aus 100 % Ein 100 % Aus 80 % Ein 80 % • Die maximale Ausatemphase kann direkt rekonstruiert werden Aus 60 % Ein 60 % Nachteile Aus 40 % Ein 40 % Aus 20 % Ein 20 % • Die tatsächliche Tumorbewegung ist schwer ablesbar Aus 0 % • Berechnung der Mid-Ventilation-Phase nicht möglich % Pi (Phasenbasierte Rekonstruktion) Der Atemzyklus wird in gleiche Zeitpunkte unterteilt = zeitbasierte 0% 100 % Ein (100 % ) Rekonstruktion 50 % Ein = 75 %  Nur bei RGSC RGSC RPM Vorteile 50 % Aus 0 % Ein = 50 %  • Gleiche Ergebnisse wie bei zeitbasiert (20% %) Nachteile 100 % Aus • (50% it) Schwer zu interpretieren Rekonstruktion 20 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion SIEMENS Healthineers Bildartefakte und Problembehebung In diesem Abschnitt werden verschiedene Arten von Bildartefakten sowie Problembehebungsmaßnahmen zur Verbesserung der Bildqualität beschrieben. Korrektur von Treppenstufenartefakten mit Interpolation 6A 6A: Husten während der Untersuchung. In der Thoraxwand sind Treppenstufenartefakte vorhanden. 24 34 26 33 27 24 6B 6B: Durch Deaktivierung des korrelierten Abschnitts wurde die Bildqualität verbessert. 24 34 26 33 27 24 Rekonstruktion 21 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion SIEMENS Healthineers Bildartefakte und Problembehebung Treppenstufenartefakte werden teilweise durch Sync-Entfernung entfernt; es kommen jedoch Interpolationsartefakte hinzu. 7A 7A: Husten während der Untersuchung. Im Thorax sind Treppenstufenartefakte vorhanden. 24 34 26 26 33 27 7B 7B: Durch Deaktivierung des korrelierten Abschnitts wurden die Treppenstufenartefakte entfernt, jedoch treten aufgrund der Größe des entfernten Abschnitts Interpolationsartefakte auf. 24 34 26 26 33 27 Rekonstruktion 22 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion SIEMENS Healthineers Bildartefakte und Problembehebung Interpolationsartefakte überlagern den Tumorbereich. 8 8: Tumore oder kleine Läsionen innerhalb des interpolierten Bereichs werden nicht erkannt. Es werden Atemkurven hoher Qualität von gut instruierten Patienten benötigt, um 4D-CT- Daten zu gewinnen, die mit weniger Interpolation auskommen. Rekonstruktion 23 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion SIEMENS Healthineers Bildartefakte und Problembehebung Tipps und Tricks • Ein adäquates Atemkurvensignal und gutes Atemtraining haben auf die Bildgebungsqualität erheblichen Einfluss. • Falls Artefakte vorhanden sind, sollten als Erstes die korrekten Sync-Positionen ermittelt werden. Andernfalls deaktivieren Sie den problematischen Teil. • In Bereichen ohne Atemaktivität (z. B. aufgrund einer Atempause des Patienten) oder mit ungewöhnlichen Atemmustern (z. B. bei Husten oder unklaren Atemmustern) sollte keine Sync eingesetzt werden. Rekonstruktion 24 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion SIEMENS Healthineers Bildartefakte und Problembehebung Tipps und Tricks • Bei der anschließenden 4D-CT wird der Scan in den entsprechenden Bereichen interpolierte Daten aufweisen. Ist das Volumen an fehlenden Daten zu groß, kann möglicherweise keine Rekonstruktion durchgeführt werden. • Durch Patientencoaching und die Wahl der richtigen Atemfrequenz können Artefakte vermieden werden. Wählen Sie im Zweifelsfall eine niedrigere Frequenz. 9 Message X 9: Wenn zu viele Daten fehlen und eine Time differences between scanboxes are too large for one of the used phase delays. A Please insert additional syncs, otherwise reconstruction might not be possible. Rekonstruktion evtl. nicht möglich ist, Press "OK" to continue reconstruction. erscheint eine Warnmeldung, die den Anwender darauf hinweist. OK Cancel Rekonstruktion 25 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion SIEMENS Healthineers Rekonstruktionsparameter In der täglichen 4D-CT-Routine werden üblicherweise zwei verschiedene Rekonstruktionsschritte durchgeführt. Der erste ist Average CT. Average CT wird aus dem gesamten 4D-CT-(Roh-)Datensatz berechnet und stellt das verschwommene Bewegungsbild über den Atemzyklus hinweg dar. Im zweiten Schritt werden üblicherweise die einzelnen Phasen des 4D-CT-Datensatzes rekonstruiert. Wir empfehlen, etwa 10 Phasen zu rekonstruieren, um den gesamten Atemzyklus abzudecken. 10 Recon job 2 3430 7 Series description Resp 1.5 Br36 Average CT Faltungskern B30/Br36 000 Slice 1.5 mm - Recon job type o Axial . 3D ADMIRE Recon region: Narrow . Wide Fenster Mediastinum Kernel Br36 None FAST Window Mediastinum Begin position 2019.5 mm FOV 500 mm Series splitting End position 2319.5 mm Schichtdicke 1,5 mm Extended Fov FoV 500 mm Image order Craniocaudal Inkrement 1,5 mm Center X 0 mm 2 Increment 1.5 mm == Overview Center Y 0 mm No. of images 201 Mirroring None Comments Abhängig von den Implantaten Extended CT scale Herzschrittmacher • Routine Scan Recon Auto Tasking Trigger iMAR Lungen-Coils • 10: Empfohlene Rekonstruktionsparameter Wirbelsäulen-Implantate • Schulter-Implantate • Rekonstruktion 26 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 5. Rekonstruktion 4D-Bildtypen SIEMENS Healthineers Vor- und Nachteile 3 11A 11B 11C 11D 11A: 4D Average CT; wird berechnet 11B: T-MaxIP; wird berechnet als der 11C: T-MinIP; wird berechnet als der 11D: Phasengating (z. B. 10 Phasen von als der durchschnittliche HU-Wert maximale HU-Wert über die minimale HU-Wert über die 0 - 100 %) über die verschiedenen 4D-Phasen verschiedenen 4D-Phasen hinweg verschiedenen 4D-Phasen hinweg hinweg • HU stabil, wird üblicherweise • Schnellste Form der Abgrenzung; hebt • Zeigt jederzeit die Tumorposition an • Exzellente Ansicht der zur Dosisberechnung Tumore hervor, die im Vergleich zum Tumorbewegung, scharfes Bild zur Vorteile verwendet umgebenden Gewebe hyperdicht sind Abgrenzung des Zielvolumens. iGTV liefert genauere Konturierungsergebnisse als T-MaxIP • Bewegungsbedingt • Weniger genau als die Methode mit • Nicht zur Dosisberechnung • Weniger glatt als bei Average CT, da verschwommen 10-Phasen-Überlappung (iGTV). der Rauschpegel höher ist Nachteile • Ungeeignet zur Abgrenzung des Weniger genaue Dosisberechnung als Zielvolumens bei Average CT • Die alleinige Verwendung von Average CT zur Konturierung könnte zu einer Unterschätzung der Bewegungsexkursion des Tumors führen 3 „4DCT radiotherapy for NSCLC; a review of planning methods.“ A. Hutchinson et al. Journal of Radiotherapy in Practice, vol. 14, issue 1, S. 70–79 (2015). Rekonstruktion 27 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 6. Konturierung des Zielvolumens und der Risikoorgane (OAR) SIEMENS Healthineers Motivation und automatische Vorverarbeitung Motivation Nach der Rekonstruktion des 4D-CT-Datensatzes werden im nächsten Schritt das Zielvolumen und alle relevanten Risikoorgane konturiert. Bei Verwendung herkömmlicher Werkzeuge ist es oft erforderlich, die Konturierung schicht- und phasenweise vorzunehmen. Dieser zeitaufwändige Vorgang kann mit modernen Werkzeugen beschleunigt werden. Bei diesen wird eine Vorverarbeitung durchgeführt, um die OAR zu konturieren, und zur schnellen Abgrenzung des Zielvolumens werden die Konturen auf die anderen Phasen übertragen. Moderne Werkzeuge liefern auch Informationen zu den Bewegungsmustern von Tumoren und helfen bei der Bestimmung der Mid-Ventilation-Phase. Der hier beschriebene Workflow basiert auf dem Einsatz der syngo.via RT Image Suite. Automatische Vorverarbeitung Bei der syngo.via RT Image Suite werden die folgenden Schritte bereits per Vorverarbeitung noch vor dem Öffnen des Falles ausgeführt. Konturierung des 28 Zielvolumens und der Risikoorgane © Siemens Healthcare GmbH, 2019 (OAR) 6. Konturierung des Zielvolumens und der Risikoorgane (OAR) SIEMENS Healthineers 12A ture Templates X 12B 12C ent Left Select Structure Template CT RT, 1/13/2014 HeadAndNeck Lung Right Planning CTRTIS New Delete Spinal Cord Prior 01 Template Name HeadAndNeck MR, 1/13/2014 Organs Auto Tasking MR RTIS Auto Tasking Trigger Adm. Diagn. Descript. (0008, any Prior 02 Value and Examined Body Part CT PET, 1/9/2014 any Value R PET CTRTIS Auto Contour Prior 03 Auto Archiving CT RT, 1/2/2014 Save Close Structure SET RTIS 12A: Am Scanner 12B: Sobald der Scan abgeschlossen ist, wird die 12C: Wurde die wird automatisch die automatische Konturierung ausgelöst, so dass die Konturen vorherige Studie richtige beim Öffnen der Studie in syngo.via bereits fertig erstellt bereits durchgeführt? Strukturvorlage sind. Wenn ja, wird der ausgewählt. vorherige Datensatz automatisch in den Seriennavigator geladen (Remote Prefetching). Konturierung des 29 Zielvolumens und der Risikoorgane © Siemens Healthcare GmbH, 2019 (OAR) 6. Konturierung des Zielvolumens und der Risikoorgane (OAR) SIEMENS Healthineers Welche 4D-Bilder werden verwendet? Die Auswahl des Datensatzes für die Konturierung hängt maßgeblich davon ab, welche Bewegungsverminderungstechnik bei der Behandlung zum Einsatz kommt (freie Atmung, Gating, Atemanhalten). Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der verschiedenen Datensätze und deren Vor- und Nachteile. Vorteile Nachteile T-MaxIP Keine spezielle Software erforderlich Keine Beurteilung der Tumorbewegung • • Schneller als iGTV Ungenau an Weichteilgrenzen • • Größeres PTV (beinhaltet die gesamte • Tumorbewegung) iGTV (internes Kleine Tumore und große Bewegung oder Für schnellen Workflow ist spezielle Software • • makroskopisches Bewegungshysterese erforderlich Tumorvolumen) Größeres PTV (beinhaltet die gesamte • Tumorbewegung) Mid-Ventilation4 Kleineres GTV und PTV (Tumorbewegung Für schnellen Workflow ist spezielle Software Retrospektiv • • probabilistisch in die Margen einbezogen) erforderlich Ungeeignet bei großer Hysterese • DIBH Erspart die Dosis für Herz, Koronargefäße Patientencompliance ~75 % • • (Deep Inspiration und Lunge aufgrund des größeren Breath-Hold, Abstandes zwischen Zielvolumen und Herz Atemanhalten in und der geringeren Lungendichte5 tiefer Einatmung) Keine spezielle Software erforderlich • Prospektiv 4 „4DCT radiotherapy for NSCLC; a review of planning methods.“ A. Hutchinson et al. Journal of Radiotherapy in Practice, vol. 14, issue 1, S. 70–79 (2015). 6 „Mid-ventilation CT scan construction from four-dimensional respiration-correlated CT scans for radiotherapy planning of lung cancer patients.“ Wolthaus et al. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., vol. 65, no. 5, S. 1560–1571 (2006). 5 „Dosimetric and clinical advantages of deep inspiration breath-hold (DIBH) during radiotherapy of breast cancer.“ Bruzzaniti et al. Journal of Experimental & Clinical Cancer Research, vol. 32, S. 1–7 (2013). Konturierung des 30 Zielvolumens und der Risikoorgane © Siemens Healthcare GmbH, 2019 (OAR) 6. Konturierung des Zielvolumens und der Risikoorgane (OAR) SIEMENS Healthineers Welche 4D-Bilder werden verwendet? Mid-Ventilation-Phase • Der Tumor wird in seiner zeitgemittelten Position über den Atemzyklus hinweg dargestellt. Der Mid-Ventilation-Ansatz kann eine Verkleinerung des Planungszielvolumens (PTV) ermöglichen und damit zu einer Verringerung der Toxizität beitragen.6 Studien zeigen, dass diese Methode durch Verwendung kleinerer Zielvolumenmargen die Anzahl der für SBRT in Frage kommenden Patienten potenziell erhöhen kann.7 • syngo.via RT Image Suite zeigt die quantitative 3D-Tumortrajektorie und ermittelt die Phase, die der Mittelposition am nächsten liegt – und ist damit eine ideale Lösung zur Einführung dieser Methode in die klinische Routine. • Auch bei Patienten mit lokal fortgeschrittenem Krebs kann eine Konturierung in der Mid- Ventilation-Phase und die Verwendung adäquater patientenspezifischer Margen für die Tumorbewegung hilfreich sein, da die Tumore und damit die bestrahlten Volumen groß sind und das Risiko einer Toxizität entsprechend hoch ist. Bei Bedarf können die Margen entsprechend der Tumorbewegung individuell für jeden Patienten angepasst werden. 6 „Midventilation CT scan construction from four-dimensional respiration-correlated CT scans for radiotherapy planning of lung cancer patients“, Wolthaus et al. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., vol. 65, no. 5, S. 1560–1571 (2006). 7 „Midventilation-based PTV margins in Stereotactic Body Radiotherapy (SBRT): A clinical evaluation.“ Peulen et al. Radiotherapy and Oncology 110 (2014), S. 511–516 (2014). Konturierung des 31 Zielvolumens und der Risikoorgane © Siemens Healthcare GmbH, 2019 (OAR) 6. Konturierung des Zielvolumens und der Risikoorgane (OAR) SIEMENS Healthineers Welche 4D-Bilder werden verwendet? Mid-Ventilation-Phase 13 Tumor Curve ? X Stucture''UI . NewShucture 1 Ilead Feet Amplitude . 07 cm Leil-Right Amplilude . U.1 cm Antarlor-Posterior Amplitude : 0.2 cm Piracy Cluscul lo Midposition . 5U In Tumor Irajselury · Distance lu Midposition 13: Die Kurve der 0.5 Tumortrajektorie zeigt 114 die nächstgelegene 0.3 0.2- Position für Mid- Distance (cm) Ventilation. 100 Ex 80 Ex 6DEx 40 x 20 x 0Ex 0 in 20 In 40 In 50 In 80 In 100 In Phase Only use -4D data that Is binned equidistant in time to Identify midventilation phase! Konturierung des 32 Zielvolumens und der Risikoorgane © Siemens Healthcare GmbH, 2019 (OAR) 6. Konturierung des Zielvolumens und der Risikoorgane (OAR) SIEMENS Healthineers Welche 4D-Bilder werden verwendet? T-MaxIP • T-MaxIP ist eine Projektion des maximalen HU-Wertes über die Atemphasen hinweg auf ein 3D-Bild an jeder Voxelposition. DIBH • DIBH ist eine Technik, bei der unmittelbar nach Erreichen des Inspirationsplateaus gescannt wird. Bei Spiralscans kann während eines einzigen Atemanhaltens die gesamte Lunge aufgenommen werden. Das Atemgatinggerät wird nur zur Überwachung der Atemkurve verwendet. • iGTV • iGTV ist eine „Summe“ des Tumorvolumens GTV aus allen Phasen. Die Tumorbewegung wird mit absoluter Genauigkeit erfasst. Im Hinblick auf die Behandlungsstrategie sind ggf. genauere Überlegungen zur Bewegungsverminderung anzustellen (z. B. Kompression nach Anzeige einer großen Bewegung in der Tumortrajektorie). Konturierung des 33 Zielvolumens und der Risikoorgane © Siemens Healthcare GmbH, 2019 (OAR) 6. Konturierung des Zielvolumens und der Risikoorgane (OAR) SIEMENS Healthineers umor Curve 14A Propagate to v All 14B 14C Of - NowStructuret Head-Feet Amplitude Loft Right Amplitude cm Show Movement P1B1 long pall 3.0 130f 3 50% Ex Anterior-Posterior Amplitude 02 Phase Closest to Midpotion 60 In Tumor Trajectory Distance to Midposition Create ITV P1B1 long pall 3.0 B301 25% Ex Erase Contours P1B1 long pall 3.0 B30f 0% In Distance (crm) Duplicate P1B1 long pall 3.0 B30f 25% In Delete P1B1 long pall 3.0 B30f 50% In 180 Ex 80 Ex 60 Ex 40 Ex 20 Ex 0Ex 0 in 20 In 40 1 60 In 80 in 100 In Only une 4D data that Is binned equidistant in time to Identity midveridilution phasel Lock P1B1 long pall 3.0 B30f 75% In OK 14A: Nach der halbautomatischen 14B: Nach ca. 15 Sekunden 14C: Tumortrajektorie Zielvolumenabgrenzung werden die Konturen auf ist die Übertragung der zur weiteren die anderen Phasen übertragen. Konturen abgeschlossen Bildbeurteilung (z. B. und die Konturen (rote Entscheidungshilfe für Punkte) werden zusammen eine Behandlung mit mit dem iGTV (blau einer geeigneten umrandet) angezeigt. Bewegungsverminderun gstechnik, z. B. abdominale Kompression). Konturierung des 34 Zielvolumens und der Risikoorgane © Siemens Healthcare GmbH, 2019 (OAR) 7. Schlusswort SIEMENS Healthineers Die vorliegende Broschüre soll den Anwendern der SOMATOM CT-Systeme von Siemens Healthineers als Leitfaden dienen. Die bereitgestellten Informationen sollen Ihrem gesamten Klinikteam helfen, den Workflow zu optimieren und Ihre Praxis weiterzuentwickeln, und zugleich zu einer Verbesserung der Prognose für Krebspatienten in aller Welt beitragen. Wir freuen uns auf Ihr Feedback und Ihre Anregungen, damit wir von Siemens Healthineers Sie kontinuierlich bei der optimalen Versorgung Ihrer Patienten unterstützen können. Danksagung Ein besonderer Dank gilt Mirjana Josipovic, Medizinphysikerin im Rigshospitalet, die unsere Arbeit unterstützt und das Manuskript wesentlich verbessert hat. Schlusswort 35 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 SIEMENS Healthineers Beachten Sie, dass das Lernmaterial ausschließlich für Schulungszwecke zu verwenden ist! Ziehen Sie für die richtige Verwendung der Software oder Hardware bitte immer die von Siemens Healthineers herausgegebene Gebrauchsanweisung heran. Dieses Material ist ausschließlich als Schulungsmaterial zu verwenden und ersetzt in keiner Weise die Gebrauchsanweisung. Jegliches in dieser Schulung verwendete Material wird nicht regelmäßig aktualisiert und repräsentiert nicht zwangsläufig die neueste, zum Zeitpunkt der Schulung verfügbare Version von Software und Hardware. Die Gebrauchsanweisung dient als Hauptreferenz, insbesondere bezüglich der relevanten Sicherheitsinformationen wie Warn- und Vorsichtshinweise. Hinweis: Einige der in diesem Material gezeigten Funktionen sind optional und eventuell nicht Teil Ihres Systems. Die Informationen in diesem Material beinhalten allgemeine technische Beschreibungen von Leistungen und Ausstattungsmöglichkeiten, die nicht in jedem Einzelfall vorliegen müssen. Bestimmte in dem Material beschriebene Produkte, produktbezogene Ansprüche oder Funktionen (im Folgenden allgemein als „Funktionalität“ bezeichnet) sind möglicherweise in Ihrem Land (noch) nicht verfügbar. Aufgrund von medizinproduktrechtlichen Vorgaben kann die zukünftige Verfügbarkeit der besagten Funktionalitäten nicht für bestimmte Länder zugesagt werden. Bitte wenden Sie sich an die für Sie zuständige Siemens Healthineers-Vertretung, um die neuesten Informationen zu erhalten. Vervielfältigung, Weitergabe oder Verbreitung dieser Schulungsunterlagen ist nur mit ausdrücklicher schriftlicher Genehmigung gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Sämtliche Namen und Daten von Patienten sowie Parameter und konfigurationsabhängige Bezeichnungen sind erfunden und dienen lediglich als Beispiele. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Patenterteilung oder GM-Eintragung. Copyright © Siemens Healthcare GmbH 2019 Globaler Siemens Healthineers Hauptsitz Henkestr. 127 91052 Erlangen, Deutschland Telefon: +49 9131 84 0 siemens.com/healthineers 36 © Siemens Healthcare GmbH, 2019