SOMATOM go.Open Pro Formación de imagen de TC 4D inteligente Documento técnico

Documento técnico Formación de imagen de TC 4D inteligente Adaptación a la respiración del paciente en tiempo real con Direct i4D siemens-healthineers.com/somatom-go-open-pro Michaela Hoesl, PhD Christian Hofmann, PhD Alejandra Pecka, PhD Jannis Dickmann, PhD SIEMENS Healthineers Documento técnico · Formación de imagen de TC 4D inteligente Formación de imagen de TC 4D inteligente · Documento técnico Visión general La solución Direct i4D Los pacientes respiran de forma irregular el 75 % del tiempo, lo que puede producir artefactos. La formación de imagen TC 4D es la base para el contorneo de tumores posterior necesario para la planificación del tratamiento. El ajuste del margen del objetivo (23 % de los casos) o la reexploración del paciente (6 % de los casos) es el enfoque adoptado en la formación de imagen TC 4D convencional cuando los artefactos ocultan el objetivo. Especialmente en el caso de los tratamientos de alta precisión, como SBRT, mantener unos márgenes del objetivo mínimos es crucial para limitar la toxicidad y administrar la dosis prevista. Características clave de Direct i4D1 Direct i4D se desarrolló para abordar el problema de la Direct i4D frente a la evaluación TC 4D con- respiración irregular durante la exploración y constituye vencional2 la primera secuencia TC 4D del mundo que se adapta de forma inteligente al patrón de respiración del paciente en La evaluación de Direct i4D realizada por Werner et al. y tiempo real. Direct i4D es un modo de exploración Skitzak et al. mostró que la puntuación de los artefactos secuencial TC 4D que consta de tres pasos: de la imagen mejoró significativamente en el caso de Direct i4D en comparación con la TC 4D convencional 1. Selección óptima de los parámetros de inicio en (valores de p <0,001). función de cada paciente. • Las puntuaciones fueron del 74 % (reconstrucción 2. Adquisición secuencial de un ciclo de respiración basada en la amplitud) y del 53 % (reconstrucción completo en cada posición de la mesa utilizando un basada en fase) sin artefactos, frente al 13 % y el 5 % dispositivo de sincronización en línea para obtener de TC 4D convencional, respectivamente. información respiratoria en tiempo real. • En el caso de TC 4D convencional, fue necesario volver 3. Reconstrucción óptima retrospectiva a partir del a realizar una exploración en el 31 % de los casos agrupamiento basado en la fase o la amplitud. (reconstrucción basada en amplitud) y en el 37 % (reconstrucción basada en fase), mientras que en el Los pacientes respiran de forma caso de Direct i4D, solo fue necesario en el 4 % de los irregular el 75 % del tiempo. casos (BF) y en el 1 % (BA). • No se encontraron diferencias significativas en el tiempo de haz conectado. • En este estudio, el tiempo de adquisición aumentó en hasta un 53 % con Direct i4D, pero se mejoró la calidad Contenido de la imagen y se minimizó la necesidad de volver a realizar una exploración. Gestión del movimiento y formación de imagen TC 4D en radioterapia 4 Formación de imagen TC 4D inteligente con Direct i4D 6 Evaluación técnica y clínica 10 Cortesía del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf (UKE), Alemania, y de Oncología Radioterápica de Alabama Central, Casos clínicos y comentarios de los clientes 14 Montgomery, EE. UU. Conclusión 16 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 2 Las afirmaciones de los clientes de Siemens Healthineers que se recogen en este documento se basan en los resultados obtenidos en el entorno concreto del cliente. Puesto que no hay ningún hospital ni laboratorio "típico" y existen muchas variables (por ejemplo, tamaño del hospital, combinación de muestras, casuística, nivel de infraestructura informática/TIC y adopción de técnicas de automatización), no se puede garantizar que otros clientes obtengan los mismos resultados. 2 3 Documento técnico · Formación de imagen de TC 4D inteligente Formación de imagen de TC 4D inteligente · Documento técnico Gestión del movimiento y formación de imagen TC 4D en radioterapia Gestión del movimiento con formación de imagen TC 4D fase de la TC 4D convencional no coincide adecuadamente La gestión del movimiento respiratorio en oncología precisión, por ejemplo, para tumores de pulmón e hígado. La formación de imagen TC 4D ofrece acceso a la informa- con las fases de respiración. Además, la reconstrucción de la radioterápica es crucial en las técnicas modernas de El objetivo de la SBRT es administrar la dosis prescrita en una ción necesaria sobre la ubicación del tumor durante el ciclo TC 4D convencional no permite valores atípicos en las radioterapia (RT). Las directrices ya fueron desarrolladas en sola fracción para aumentar la dosis biológicamente efectiva respiratorio y desempeña un papel crucial en la preparación amplitudes de respiración, lo que también puede causar 2006 por el grupo de trabajo 76 de AAPM y el grupo de (BED, por sus siglas en inglés). Para el cáncer de pulmón de y selección del tratamiento. Para un contorneo preciso, es artefactos en la imagen. trabajo 324 está poniendo al día actualmente las directrices, células no pequeñas (CPCNP) en estadios tempranos, otra importante tener una alta calidad de imagen sin grandes artefactos que tapen el tumor. Los artefactos pueden influir negativamente en el contorneo lo que demuestra la importancia continua de la gestión del estrategia de tratamiento consiste en aplicar la dosis alta en de los objetivos y órganos en riesgo y, por lo tanto, dificultar movimiento en la RT [1]. hasta cinco fracciones de tratamiento (tratamiento hipofrac- Las imágenes TC 4D convencionales de secuencias TC 4D el cálculo y la administración de dosis óptimas al aumentar Los cánceres en el tórax y el abdomen del cuerpo humano cionado)1 espiral o cine pueden verse afectadas por numerosos los márgenes de los objetivos. En casos extremos, cuando . son los más afectados por el movimiento respiratorio, siendo En los tratamientos hipofraccionados o esterotáxicos, la artefactos, especialmente cuando los pacientes no pueden las imágenes resultan inadecuadas para la decisión del el cáncer de pulmón el caso más evidente. El cáncer de preservación del tejido sano se vuelve imprescindible para respirar con normalidad. Wulfhekel et al. [5] realizaron un tratamiento, es necesario volver a realizar una exploración pulmón ocupa el segundo lugar por lo que respecta a reducir las toxicidades tardías tanto como sea posible y, al análisis retrospectivo con más de 50 pacientes y concluyeron del paciente sin garantía de que la segunda exploración nuevas incidencias, con alrededor de dos millones de casos mismo tiempo, administrar la dosis curativa al objetivo. Una que el 75 % de las imágenes tenían artefactos. El terapeuta resulte menos afectada por artefactos. Antony et al. [6] nuevos por año en todo el mundo, y presenta tasas de representación clara del tumor y los órganos circundantes suele realizar una estimación de una frecuencia respiratoria demostraron que en el 23 % de los casos, el físico médico supervivencia promedio a cinco años sistemáticamente en movimiento es importante para lograr los objetivos de fija e introducirla manualmente antes de la adquisición aconsejó la adaptación de los márgenes (17 %) o incluso la bajas de <20 % (IARC, Organización Mundial de la Salud, preservar el tejido sano mientras se trata el tumor, y es TC 4D. La elección de los parámetros de inicio adecuados repetición de la exploración (6 %) debido a extensos 2020). Para el cáncer de pulmón, la SBRT se ha convertido crucial para decidir la estrategia de tratamiento. Si bien se depende en gran medida de la experiencia del personal. artefactos de movimiento, ninguno de los cuales era en una opción de tratamiento común, ya sea antes de la han propuesto e implementado técnicas de apnea, los Pueden surgir artefactos debido a factores de pitch inade- adecuado para el tratamiento posterior con SBRT. cirugía o como tratamiento independiente como alternativa pacientes gravemente enfermos no las toleran fácilmente. cuadamente fijados o de un tiempo fijo predefinido en cada Los artefactos resultan críticos, especialmente para esque- a la cirugía [2-4]. La radioterapia corporal esterotáxica (SBRT, Por lo tanto, las imágenes 4D sin necesidad de apnea posición de la mesa que no tiene en cuenta la respiración mas de tratamiento hipofraccionado o tratamientos SBRT. por sus siglas en inglés), o radioterapia ablativa estereotáxi- desempeñan un papel clave en la planificación moderna del irregular. La consecuencia es la falta de datos de proyección Por ejemplo, Sentker et al. [7] analizaron cómo la calidad de ca (SABR, por sus siglas en inglés) es un tratamiento de alta tratamiento de RT para tumores móviles. o la asignación incorrecta de datos de proyección en las la imagen TC 4D se correlacionaba con el resultado clínico posiciones contiguas de la mesa. La falta de datos de en la planificación de SBRT para 62 pacientes con 102 proyección puede dar lugar a artefactos de interpolación metástasis pulmonares y hepáticas. Descubrieron que los (INT), que suelen manifestarse en varios cortes. artefactos TC 4D influyen negativamente en el resultado de Una asignación incorrecta de los datos de proyección, por las metástasis pulmonares y hepáticas en la SBRT, lo que ejemplo, en el caso de un cambio en la frecuencia y la pone de relieve la necesidad de abordar los artefactos TC 4D amplitud de la respiración, puede dar lugar a artefactos de y mejorar la calidad de la imagen. Estos estudios respaldan apilamiento o artefactos de doble estructura (DS) (Figure 2). la hipótesis de que las imágenes TC 4D de alta calidad y con Si bien el agrupamiento basado en la amplitud puede menos artefactos pueden mejorar la calidad de la planifica- manejar frecuencias respiratorias irregulares hasta cierto ción y, en última instancia, podrían influir en el resultado punto, la reconstrucción para el agrupamiento basado en la clínico, especialmente en los tratamientos con SBRT. Frecuencia respiratoria irregular Amplitud irregular Figure 1: La alta calidad de la imagen es crucial para atacar el tumor y limitar la toxicidad, especialmente en los tratamientos con SBRT. Cortesía de Central Alabama Radiation Oncology, Montgomery, EE. UU. Figure 2: Ejemplo de artefactos en imágenes TC 4D. Izquierda: vista coronal de un artefacto de interpolación para una frecuencia respiratoria irregular. Derecha: artefacto de pila en vista sagital con curva respiratoria que muestra la variación en la amplitud de la respiración. 1 https://www.cancer.org/cancer/lung-cancer/treating-non-small-cell/radiation-therapy.html Cortesía del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf (UKE), Alemania. 4 5 Documento técnico · Formación de imagen de TC 4D inteligente Formación de imagen de TC 4D inteligente · Documento técnico Formación de imagen de TC 4D inteligente con Direct i4D1 Siemens Healthineers ha desarrollado un método inteligente de fase para su posterior análisis en tiempo real durante la los datos (calidad de la imagen), la reducción del tiempo de necesario conservar la información relacionada con el tiempo, de exploración de TC 4D denominado Direct i4D en una exploración. haz conectado (dosis para la formación de imagen) o un por ejemplo, para la información de ventilación media. colaboración clínica para resolver el problema de los artefac- ajuste equilibrado (equilibrio entre calidad y dosis). Para el agrupamiento basado en amplitud, Direct i4D desplaza tos de imagen de TC 4D causados por patrones de respiración Paso 2: Exploración inteligente Direct i4D mediante los intervalos de acuerdo con el ciclo de respiración promedio irregulares. El objetivo era una técnica robusta que se información de señales respiratorias en línea Paso 3: Reconstrucción inteligente Direct i4D1 y puede gestionar amplitudes irregulares como en la Figure adaptara a la respiración de los pacientes en tiempo real, 4b. La reconstrucción basada en amplitud es preferible para manteniendo a la vez el tiempo total de exploración dentro de Direct i4D adquiere los datos secuencialmente, una posición Retrospectivamente, la imagen 4D se reconstruye con un alto límites aceptables. de la mesa tras otra y, en cada posición de la mesa, adapta la nivel de libertad, por ejemplo, eligiendo entre el agrupamien- lograr una cantidad mínima de artefactos. En el caso de un to basado en fase y basado en amplitud en pasos de cinco (de ciclo de respiración anormalmente largo, se puede alcanzar la El concepto y la primera evaluación del rendimiento fueron duración de la exploración al patrón respiratorio del paciente 5 a 20). Direct i4D elige los datos óptimos para la reconstruc- presentados por Werner et al. [8], [9]. La implementación en tiempo real. Un sistema de sincronización en línea (Anzai o duración máxima de la exploración² para una posición de la ción y puede gestionar conjuntos de datos con irregularida- mesa sin cubrir una inhalación completa. A continuación, contó con procesamiento de señal en tiempo real para RGSC) proporciona información de señales de respiración en evaluar la cobertura de datos de proyección durante la tiempo real. Los rayos X se activan justo antes del final de des. Para el agrupamiento basado en fase, Direct i4D ajusta Direct i4D realiza una estimación de los intervalos de inspiración del paciente utilizando la señal de respiración en de forma inteligente las ubicaciones de reconstrucción para inhalación que faltan con los intervalos de exhalación en una exploración para reducir los artefactos de imagen y también que coincidan con la fase de respiración, en comparación con fase o amplitud equivalente y en la misma posición de la el tiempo de haz conectado. Se logró aún más flexibilidad tiempo real y la información del ciclo de referencia. Se adquieren continuamente datos de proyección y datos de el ciclo de respiración promedio, lo más cerca posible (Figure mesa (Figura 4c). Esto puede evitar artefactos de imagen para el usuario al ofrecer la posibilidad de un postprocesa- señales de respiración en la posición de la mesa correspon- 4a). El agrupamiento basado en fase es preferible si es debido a la falta de datos. miento basado en fase y en amplitud. diente y se analizan por lo que respecta a la cobertura de los Direct i4D es un modo de exploración de TC 4D secuencial datos de proyección. Los rayos X se desactivan cuando se han que sigue el principio de sincronización retrospectiva y cumplido las condiciones predefinidas de cobertura de datos a Agrupamiento basado en fase b desacoplamiento de los datos de proyección y la definición de proyección, justo después de la adquisición del ciclo de Agrupamiento basado en amplitud del estado respiratorio, a diferencia de una técnica de respiración completo al final de la inspiración. Esta adquisi- 0 % 50 % 100 % sincronización prospectiva en estados respiratorios predefini- ción inteligente permite la adquisición de un ciclo de respira- Ciclo de respiración dos. La técnica Direct i4D consta de los tres pasos siguientes. ción completo, aunque la duración de este ciclo varíe. Después de la correcta adquisición en una posición de la Paso 1: Selección automática e inteligente de los paráme- mesa, la mesa se desplaza a la siguiente posición y se repiten tros de preexploración (FAST 4D) los pasos descritos hasta que se cubre el rango de exploración Amplitud Amplitud deseado. Con un rango de exploración de hasta 160 cm, se Tiempo Tiempo Después del topograma, se realiza un análisis automático de pueden abordar fácilmente casos de pulmón, hígado y la curva de respiración directamente en la consola de TC, que esófago. Esta exploración adaptativa permite una frecuencia Figure 4: Ilustración de la reconstrucción inteligente para el agrupamiento basado en fase (a) y el agrupamiento basado en amplitud (b). se conoce como FAST 4D. Monitoriza la curva respiratoria y una amplitud irregulares de respiración. El análisis de Ambas reconstrucciones son compatibles. (a) El intervalo azul ilustra la fase de inhalación del 75 % para el agrupamiento basado en fase con antes de que comience la exploración y selecciona automáti- señales de respiración en línea adapta el tiempo de explora- frecuencia de respiración irregular con Direct i4D. (b) La ilustración muestra los intervalos de reconstrucción desplazándose para coincidir con camente los parámetros de exploración más adecuados en ción y el tiempo de haz conectado, por ejemplo, continuando la amplitud del ciclo de respiración promedio. (c) Ilustración de un ciclo de respiración anormalmente largo en el que se alcanzó el tiempo máximo de exploración antes de la inhalación. Los intervalos de inhalación que faltan (rectángulo hueco turquesa) se estiman mediante los solo 20 segundos. Este paso también sirve para almacenar un la exploración si aún no se ha cumplido la cobertura de intervalos de la fase de exhalación en la fase o amplitud equivalente (rectángulo sólido turquesa). Compatible tanto con el agrupamiento ciclo de referencia para la comparación en línea. La señal proyección o esperando hasta que comience un ciclo de basado en fase como con el basado en amplitud. respiratoria se guarda en forma de representación del espacio respiración suficientemente bueno (Figure 3). El usuario puede parametrizar este análisis para priorizar la integridad de c Caso especial: estimación de intervalos para ciclos anormalmente largos FAST 4D selecciona los parámetros Direct i4D adapta la duración de la Direct i4D elige los datos Tiempo exploración máx. a de exploración en función de la b exploración al patrón respiratorio del c óptimos para la reconstrucción respiración antes de la exploración paciente en tiempo real TC 4D 1 2 Amplitud Tiempo Figure 3: Ilustración de la adaptación en línea a la respiración del paciente. Las bandas de color naranja de la curva de respiración señalan eventos de haz conectado. Después de dos ciclos de respiración regulares, la amplitud de la respiración cambia. Direct i4D puede reaccionar a esto instantáneamente esperando hasta que vuelva a haber una amplitud de respiración suficientemente alta (1). La adquisición posterior (2) 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. muestra lo que sucede si la amplitud o la frecuencia de la respiración cambia durante un evento de haz conectado. La exploración se prolonga ² Debido a las restricciones de dosis, la adquisición de la exploración secuencial en una posición de la mesa se interrumpe después de alcanzar un tiempo máximo y no para asegurar la cobertura necesaria de los datos de proyección. se repite. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. A continuación, la exploración continúa en la siguiente posición z. 6 7 Documento técnico · Formación de imagen de TC 4D inteligente Formación de imagen de TC 4D inteligente · Documento técnico Comparación con las técnicas convencionales Estimación del tiempo de exploración de Direct de TC 4D i4D1 En la Figura 5, se ilustra Direct i4D1 en comparación con las El tiempo de exploración de Direct i4D depende del paciente, irregularidades en la respiración, se puede estimar teniendo técnicas convencionales TC 4D, destacando la adquisición de su frecuencia respiratoria y de sus irregularidades, lo que en cuenta el número de posiciones de la mesa multiplicado adaptativa, que se manifiesta en: provoca interrupciones en el tiempo de haz conectado y por el tiempo de un ciclo de respiración y sumando el tiempo 1. Tiempo de haz conectado variable para cada posición de adquisiciones más largas en ciertas posiciones de la mesa de desplazamiento de la mesa y el de espera entre cada la mesa, en función de la frecuencia de respiración para adquirir los datos óptimos. Para obtener una estimación desplazamiento. 2. Tiempos de haz desconectado cuando no hay datos aproximada del tiempo de exploración, veamos un ejemplo aceptables para la reconstrucción sin artefactos con un paciente con una frecuencia de respiración regular de 3. Agrupamiento óptimo para la reconstrucción, aquí: 12 respiraciones por minuto (BPM) con una cobertura Ejemplo de estimación del tiempo de exploración: en el ejemplo del agrupamiento basado en amplitud. deseada de 38 cm. La frecuencia de respiración es igual a 5 segundos por ciclo de respiración de inhalación a inhala- N × (tiempo para un ciclo completo de respiración) ción. SOMATOM go.Open Pro cuenta con un tamaño de + (N − 1) × (desplazamiento de la mesa + tiempo detector de 64 líneas por 0,6 cm. La cobertura de 38 cm se de espera) = 10 × (5 s) + 9 × (1 s + 4 s) = 95 s Direct i4D puede adquirir en 9,9 rondas, que aquí aproximaremos a diez Ejemplo de agrupamiento rondas completas. El tiempo de exploración, sin el tiempo basado en amplitud adicional específico del paciente para tener en cuenta las En el caso de los pacientes con fuertes irregularidades en la respiración, Direct i4D implica por diseño una exploración más prolongada y un tiempo de haz conectado más largo para tener en cuenta las irregularidades. Fase de respiración t1: exploración de un ciclo de respiración, cortes que TC 4D convencional 0 % 100 % cubren 3,84 cm (p. ej., 5 s para 12 BPM) AMView Ejemplo de agrupamiento basado en fase t2: desplazamiento de la mesa a la siguiente posición 50 % (~ 1 s) t3: tiempo de espera hasta el siguiente ciclo de respiración (p. ej., 4 s, dependiendo de la respiración) t1 t2 t3 TC 4D espiral Tiempo de Figure 6: Ilustración de la estimación del tiempo de exploración para una respiración regular de 12 BPM. espera fijo Tiempo de exploración fijo TC 4D cine Figure 5: Comparación de la TC 4D espiral convencional y la TC 4D convencional de avance y toma con Direct i4D por lo que respecta a la ad- quisición y el postprocesamiento. Para la TC 4D cine convencional, la duración de la exploración en cada posición es fija (p. ej.,5 s = 12 BPM). Si la frecuencia de respiración disminuye durante la exploración a, por ejemplo, 8 BPM (= 7,5 s de duración del ciclo), surgen artefactos a causa de la adquisición de un ciclo de respiración incompleto. Por otro lado, la TC espiral convencional adquiere datos continuamente. Para el postprocesamiento, la exploración convencional TC 4D muestra el agrupamiento basado en fase mientras que, en este ejemplo, el agrupa- miento basado en amplitud de Direct i4D puede adaptarse al cambio de amplitud. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 8 9 Documento técnico · Formación de imagen de TC 4D inteligente Formación de imagen de TC 4D inteligente · Documento técnico Evaluación técnica y clínica Evaluación técnica: Primera implementación Evaluación técnica: Estudio completo de vali- los expertos clínicos mostró una mejora significativa de Análisis cuantitativo de artefactos Werner et al. [8] introdujeron el concepto de Direct i4D1 dación con fantoma y comparación con TC 4D Direct i4D1 sobre TC 4D convencional (valores de p <0,001). que Para una evaluación independiente y cuantitativa posterior, se , fue calificado como Best of Physics en la reunión anual de espiral convencional Para Direct i4D, en general, el 74 % (reconstrucción basada en amplitud [AB]) y el 53 % (reconstrucción basada en fase [PB]) evaluó automáticamente la presencia y la intensidad de los ASTRO 2018. Se presentó una evaluación de prueba de se calificaron con una puntuación de 4 o 5 (bueno, sin artefactos. El análisis cuantitativo concluyó que los cortes concepto que destaca las ventajas de Direct i4D en compara- Werner et al. [10] realizaron recientemente una evaluación ción con la TC 4D cine convencional y la TC 4D espiral exhaustiva y un estudio de validación con fantoma en artefactos). Por el contrario, para TC 4D espiral convencional, afectados por artefactos se redujeron significativamente del convencional, mediante simulación e implementación de SOMATOM go. Open Pro junto con la cámara de sincroniza- la calificación fue de 13 % (AB) y 5 % (PB). Se otorgó una 20 % en el caso de TC 4D convencional al 4 % en el caso de prototipos. ción Varian RGSC y el protocolo de exploración Direct i4D puntuación de 1 a los casos que necesitaban una nueva Direct i4D (p <0,001) (Figure 7). utilizando el tiempo de rotación del gantry rápido de 0,35 s. exploración debido a la pérdida de información importante de En la evaluación conceptual, se analizaron los datos de Se realizó una comparación entre la TC 4D espiral convencio- las imágenes 4D para la toma de decisiones clínicas. En este Evaluación del tiempo de haz conectado respiración de 189 pacientes y se utilizaron para la simulación nal y Direct i4D en el mismo escáner en un escenario real estudio, la necesidad de volver a realizar una exploración fue Además, se compararon el tiempo de haz conectado y el y comparación de Direct i4D, TC 4D cine convencional y TC 4D utilizando un fantoma de movimiento CIRS, que incluía un del 37 % (PB) y del 31 % (AB) para la TC 4D espiral convencio- tiempo de exploración de TC 4D espiral convencional y espiral convencional. La implementación del prototipo inserto específico impreso en 3D. El fantoma de movimiento nal, pero solo del 4 % (PB) y del 1 % (AB) en el caso de Direct i4D. No se encontraron diferencias significativas en el Direct i4D mostró una cobertura significativa de datos de se programó con 28 curvas respiratorias reales de pacientes Direct i4D. Las puntuaciones de los expertos fueron coheren- tiempo de haz conectado para las mediciones realizadas. Más proyección, lo que propició una reducción de los fallos de con patologías pulmonares y hepáticas para cubrir los tes entre los dos subgrupos, y los médicos lograron una específicamente, en comparación con Direct i4D, la mediana cobertura del 89 % (entre el 76 % y el 82 %) en comparación patrones de respiración típicos de los pacientes. puntuación de 1 y 2 para Direct i4D con un poco más de del tiempo de haz conectado para TC 4D espiral mostró un con la exploración espiral (TC 4D cine). Además, en 70 de los máximo de +34 % y de -39 % para las exploraciones indivi- 189 pacientes se observaron ciclos de respiración que se Las mediciones correspondientes se realizaron utilizando frecuencia (médicos: Puntuación: 1/2 AB: 9 %, PB: 14 %; físicos médicos: Puntuación: 1/2 AB: 1 % y PB: 9 %). duales. En general, la mediana del tiempo de haz conectado desviaban en más de dos segundos en comparación con su Direct i4D y TC 4D espiral convencional con parámetros de ciclo de respiración medio, lo que pone de manifiesto la imagen similares, un factor de pitch de 0,07 para TC 4D En general, Direct i4D logró calificaciones superiores en todo fue un 3 % más corta para Direct i4D que para TC 4D espiral convencional. Las diferencias no fueron significativas. importancia de un método adaptativo para la exploración convencional y un tiempo de rotación rápido del gantry de momento en comparación con TC 4D convencional. Además, TC 4D en comparación con los tiempos de haz conectado fijo 0,35 s, para permitir una comparación directa. Las imágenes en términos generales, la reconstrucción basada en amplitud Se midió que el tiempo de exploración aumentó en un por posición de mesa en la TC 4D convencional. Posterior- se reconstruyeron con diez fases y una resolución isotrópica se calificó como de mayor calidad que la reconstrucción promedio del 53 % en el caso de Direct i4D. Sin embargo, este mente, Werner et al. [9] demostraron la factibilidad de la en el plano de 0,64 mm y un grosor de corte de 1,5 mm. basada en fase. En la Figure 8 se destacan los resultados del aumento en el tiempo está directamente relacionado con el exploración TC 4D guiada por respiración en línea Direct i4D subgrupo de médicos. tiempo adicional de haz desconectado entre las posiciones de utilizando una primera implementación de prototipo y un Valoración cualitativa a ciegas de expertos clínicos por la mesa y, lo que es más importante, con el ajuste a las estudio con fantoma, que confirmó la reducción de artefactos Skitzak et al. 2 irregularidades respiratorias, lo que puede evitar la necesidad debido a la irregularidad en la respiración presentada en el Las imágenes se evaluaron sobre la base de una valoración a de volver a realizar una exploración. concepto y la evaluación del rendimiento (Figure 7). ciegas de expertos clínicos, con dos subgrupos con médicos y físicos médicos. La calidad de la imagen se puntuó de uno Valoración a ciegas de expertos clínicos Cortes afectados por artefactos (mala calidad de imagen, es necesario volver a realizar la exploración) a cinco (imagen sin artefactos). La calificación de (AB) Direct 30 % i4D (PB) 20 % 20 % Direct i4D (AB) 4D convencional TC 4D 10 % conv. (PB) 4 % 0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % Necesidad de 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % (AB) (PB) (AB) (PB) Artefactos muy intensos Sin artefactos volver a realizar 1 2 3 4 5 Sin artefactos Necesidad de una exploración volver a realizar 1 2 3 4 5 Sin artefactos Direct i4D TC 4D conv. Figure 7: Primera evaluación y comparación de TC 4D convencional con Direct i4D, realizada por Werner, R et al. una exploración Exploración de secuencia TC 4D inteligente (iTC 4D). Best of Physics, ASTRO 2018, Med. Phys. 46 (8) Junio de 2019. Agrupamiento basado en fase (PB), basado en amplitud (AB) Cortesía del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf (UKE), Alemania Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM Figure 8: Comparación de la evaluación de Direct i4D con la evaluación con fantoma de TC 4D convencional, según lo evaluado por Werner 1 X.cite. et al. [10]. Izquierda: Calificación a ciegas de expertos clínicos del subgrupo de médicos que muestra la calificación más alta de Direct i4D. 2 Las afirmaciones de los clientes de Siemens Healthineers que se recogen en este documento se basan en los resultados obtenidos en el entorno concreto del Derecha: Los cortes afectados por artefactos de doble estructura e interpolación se analizaron automáticamente y mostraron una gran cliente. Puesto que no hay ningún hospital ni laboratorio "típico" y existen muchas variables (por ejemplo, tamaño del hospital, combinación de muestras, diferencia del 20 % para TC 4D convencional en comparación con solo el 4 % para Direct i4D. casuística, nivel de infraestructura informática/TIC y adopción de técnicas de automatización), no se puede garantizar que otros clientes obtengan los mismos resultados. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 10 11 Documento técnico · Formación de imagen de TC 4D inteligente Formación de imagen de TC 4D inteligente · Documento técnico Evaluación clínica en la respiración, variaciones de frecuencia o amplitud y Valoración de los expertos con AB se obtuvo una calidad de imagen considerable- Es difícil realizar una comparación clínica directa de oscilaciones de la línea base. En la Figure 10 se presenta el estudio de calificación de mente superior en comparación con PB (Ø AB: 4,1, PB: Direct i4D1 con las técnicas convencionales de TC 4D. expertos de Szkitsak et al. [11]. Ninguna imagen recibió 3,8, p <0,001). Debido al principio ALARA, la directriz de protección Calidad de imagen una puntuación de 1, que indica la necesidad de volver a contra la radiación, según la cual las dosis deben No se observaron artefactos fuertes, provocados general- realizar una exploración. En el caso de la reconstrucción Tiempo de haz conectado mantenerse tan bajas como sea razonablemente posible, mente por variaciones en la respiración, con Direct i4D. basada en amplitud, el 78 % de las imágenes no tenían Al comparar toda la muestra con el subgrupo que no permite la exploración innecesaria del mismo paciente Debido a su diseño, podría detectar valores atípicos en la artefactos (calificación 4 y 5), mientras que en el caso de presentaba mayores dificultades, no se observaron dos veces. Al mismo tiempo, sería difícil reproducir curva respiratoria, como variaciones en la amplitud, la la reconstrucción basada en fase, el 63 % de las imáge- diferencias significativas en el tiempo de haz conectado exactamente el mismo nivel de irregularidad en la frecuencia o ambas, como se muestra en la Figure 8. Incluso nes tampoco tenían artefactos, a pesar de las fuertes (p). En general, el valor medio por posición de la mesa respiración incluso con el mismo paciente. en los casos en los que hubo una combinación de variación irregularidades en la respiración. Se observaron artefac- fue de 4,9 ± 1,6 s (mediana de 4,5 s). En el caso de Por lo tanto, Szkitsak et al. [11] presentaron la primera de frecuencia y amplitud de la respiración, no se detectaron tos fuertes que propiciaron una calificación baja de 2 en grandes variaciones en las curvas respiratorias, el tiempo evaluación clínica de Direct i4D, evaluando solo la calidad de datos incompletos ni artefactos. La cobertura media general el 2 % (AB) y el 9 % (PB) del estudio. De promedio, los aumentó a 5,1 ± 1,7 s (mediana de 4,6 s). Para el resto imagen de Direct i4D en una muestra de 129 pacientes con de los datos de proyección fue del 92 % ± 8 % (mediana del médicos otorgaron una calificación más baja en compara- de los pacientes, las diferencias no fueron significativas tumores torácicos. Se identificó un subgrupo de 30 pacien- 93 %) para la inhalación y del 93 % ± 7 % (mediana del ción con los físicos (Ø AB 4,3 frente a 4,0; PB 4,0 frente (p = 0,64). tes que presentaban mayores dificultades basándose en el 94 %) para la exhalación. Para los casos complicados, la a. 3,7, p <0,001). De acuerdo con estudios anteriores, análisis experto de las curvas de respiración por parte de dos cobertura de proyección siguió siento alta, pero mostró una físicos especializados en artefactos TC 4D. Este subgrupo pequeña disminución (p = 0,02) a 89 % ± 9 % para inhala- presentó irregularidades, por ejemplo, en forma de pausas ción (mediana 90 %) y 90 % ± 7 % para la exhalación Muestra con subgrupo con mayores dificultades Valoración de Direct i4D por parte de expertos clínicos (mediana 93 %). Dr., (PB) MAMANMANN Fís., (PB) Dr., (AB) a Variación de amplitud Fís., (AB) Respiración regular 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % Necesidad de 1 2 3 4 5 Sin artefactos volver a realizar LUUM una exploración Respiración irregular Agrupamiento basado en fase (PB), basado en amplitud (AB) El b Variación de 78 % (AB) frente al 63 % (PB) estaban exentos de artefactos. Médico (Dr.), físico (fís.) frecuencia Figure 10: Resultado de la calificación de expertos clínicos de una muestra de 129 pacientes que contiene un subgrupo de 30 pacientes que presentan mayores dificultades. Las curvas respiratorias de dos casos de Direct i4D1 pueden verse como un ejemplo para un caso con respi- ración regular y un caso complicado con respiración irregular. A la derecha, se puede ver la calificación de la calidad de imagen de Direct i4D realizada por físicos (Fís.) y médicos (abreviado Dr.) (obtenida del estudio de Szkitsak et al. [11]). Tenga en cuenta que ninguna imagen Combinación recibió una calificación de 1, que indica la necesidad de volver a realizar una exploración. Un total del 78 % de las imágenes reconstruidas con c agrupamiento basado en amplitud no tenían artefactos. Imágenes cortesía del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf (UKE), de a) y b) Alemania Figure 9: Irregularidades en la respiración como se muestra en Szkitsak et al. [11]. Se visualiza el tiempo de haz conectado de Direct i4D y se muestra la adaptación a cada una de las variaciones en la frecuencia y la amplitud de la respiración. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 12 13 Documento técnico · Formación de imagen de TC 4D inteligente Formación de imagen de TC 4D inteligente · Documento técnico Casos clínicos y comentarios de los clientes Caso 1: Dos ciclos de respiración superficial omitidos durante la adquisición Caso 2: Ajuste inteligente de los intervalos de reconstrucción Direct i4D1 analizó el patrón de respiración y esperó a adquirir una nueva posición z durante dos ciclos de respiración La configuración inteligente de los intervalos de reconstrucción (agrupamiento basado en la amplitud) dio como superficial. resultado imágenes de TC 4D sin artefactos. NICHT Figure 11: Imagen de 120 kV, longitud de exploración 260 mm, grosor de corte 1,5 mm, filtro de reconstrucción Qr40 SAFIRE3. Direct i4D se Figure 12: Imagen de 120 kV, longitud de exploración 492 mm, grosor de corte 2 mm, tiempo de rotación 0,35 s, tiempo de exploración 66 s, saltó dos ciclos de respiración superficial. Cortesía del Departamento de Oncología Radioterápica, Universitätsklinikum Erlangen, Alemania CTDIvol: 23,98 mGy, DLP 1158 mGy*cm. Cortesía del Centro Médico Universitario de Groningen, Países Bajos "Estamos cerca de planificar el 100 % de nuestros pacientes con cáncer "La función Direct i4D1 es un cambio "Direct i4D simplifica el flujo de trabajo de pulmón con Direct i4D. Proporciona imágenes excelentes sin fundamental de SOMATOM go.Open Pro. de TC 4D y produce excelentes resultados, apenas artefactos. También proporciona excelentes imágenes en el Tenemos muchos menos artefactos de incluso para pacientes con patrones de área abdominal para evaluar el movimiento de las lesiones hepáticas movimiento y se mejora la calidad de la respiración irregulares. Por lo tanto, ayuda o las glándulas suprarrenales. Nos hemos dado cuenta de que facilita secuencia de TC 4D que luego entra en la a determinar el mejor plan de dosis enormemente nuestro flujo de trabajo". planificación del tratamiento". individual posible para la RT". explica Jordi Sáez, físico médico del Hospital Clínic de Barcelona, España. afirma el Prof. Dr. Christoph Bert, jefe de física médica del afirma Peter Albeck Qvistgaard, jefe del Departamento de radiografía Departamento de oncología radioterápica de Universitätsklinikum del Hospital Universitario de Aarhus, Dinamarca. Erlangen, Alemania. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 14 15 Documento técnico · Formación de imagen de TC 4D inteligente Formación de imagen de TC 4D inteligente · Documento técnico Conclusión Referencias El 75 % de los pacientes con RT respiran de forma irregular, lo que puede [1] Keall PJ, et al. The management of respiratory [7] Sentker T, et al. 4D CT image artifacts affect local dar lugar a artefactos en la TC 4D convencional.[5] motion in radiation oncology report of AAPM Task control in SBRT of lung and liver metastases. Group 76. 2006; 33(10); 2006. Radiother. Oncol., julio de 2020; 148: 229–234, Direct i4D1 es un nuevo modo de exploración de TC 4D diseñado para [2] Chang JY, et al. Stereotactic ablative radiotherapy doi: 10.1016/j.radonc.2020.04.006. respaldar la planificación de la radioterapia. Ofrece una adquisición versus lobectomy for operable stage I non-small-cell [8] Werner R, Sentker T, Madesta F, Gauer T y Hofmann inteligente que se adapta a los patrones de respiración individuales lung cancer: a pooled analysis of two randomised C. Intelligent 4D CT sequence scanning (iTC 4D): en tiempo real y cuenta con una reconstrucción inteligente que puede trials. Lancet Oncol. 2015; 16(6): 630–637, Concept and performance evaluation. reducir significativamente los artefactos. La implementación tiene como doi: 10.1016/S1470-2045(15)70168-3. Med. Phys. 2019; 46 (8): 3462–3474, [3] Ricco A, et al. Lung metastases treated with doi: 10.1002/mp.13632. objetivo lograr un equilibrio aceptable entre el tiempo de exploración y la calidad de la imagen y se basa en una referencia externa para la stereotactic body radiotherapy: the RSSearch® [9] Werner R, et al. Intelligent 4D CT sequence scanning patient Registry’s experience. 2017: 4–11; (iTC 4D): First scanner prototype implementation información de respiración en línea. Es posible que no se produzcan doi: 10.1186/s13014-017-0773-4. and phantom measurements of automated imágenes completamente exentas de artefactos para todos los pacientes, [4] Nguyen KNB, Hause DJ, Novak J, Monjazeb AM y breathing signal-guided 4D CT. por ejemplo, en el caso de una irregularidad grave en la respiración. Daly ME. Tumor Control and Toxicity after SBRT for Med. Phys. 2020; 47(6): 2408–2412, doi: 10.1002/mp.14106. Basado en la inteligencia y la automatización, Direct i4D simplifica la Ultracentral, Central, and Paramediastinal Lung Tumors. Pract. Radiat. Oncol. 2019; 9(2): e196– [10] Werner R, et al. Comparison of intelligent 4D CT adquisición de imágenes de TC 4D de alta calidad, un componente clave e202, 2019, sequence scanning and conventional spiral 4D CT: a para respaldar la delineación precisa de tumores y órganos en riesgo doi: https://doi.org/10.1016/j.prro.2018.11.005. first comprehensive phantom study. Phys. Med. Biol. (OAR por sus siglas en inglés), así como tratamientos, incluida la gestión [5] Wulfhekel E, Grohmann C, Gauer T y Werner R. 2021; 66(1): 1500, doi: 10.1088/1361-6560/abc93a. del movimiento. Compilation of a database for illustration and automated detection of TC 4D motion artifacts. [11] Szkitsak J, et al. First clinical evaluation of breathing Radiother. Oncol., enero de 2014; 111: S266, controlled four-dimensional computed tomography doi: 10.1016/S0167-8140(15)31861-2. imaging. Phys. Imaging Radiat. [6] Antony R, et al. Independent review of TC 4D scans Oncol. 2021; 20: 56–61, used for SABR treatment planning, doi: https://doi.org/10.1016/j.phro.2021.09.005. doi: 10.1002/acm2.12825. 1 Opcional. Requiere Varian RGSC o Anzai como dispositivo de sincronización en línea. Disponible para SOMATOM go.Open Pro, SOMATOM X.ceed y SOMATOM X.cite. 16 17 En Siemens Healthineers somos pioneros en el cuidado Debido a ciertas limitaciones regionales de derechos de de la salud. Para todos. En todas partes. Al introducir venta y disponibilidad de servicio, no se puede garantizar constantemente en el mercado innovaciones que todos los productos de este documento estén revolucionarias, ayudamos a los profesionales de la salud disponibles a través de la organización internacional de a ofrecer una asistencia de alta calidad, lo que redunda ventas de Siemens Healthineers. en el mejor resultado posible para los pacientes. La disponibilidad y el embalaje pueden variar de un país Nuestra cartera de productos, que abarca desde a otro, y están sujetos a cambios sin previo aviso. diagnóstico in vitro e in vivo hasta terapia guiada por Algunos o todos los productos y funciones aquí descritos imágenes y atención innovadora del cáncer, es crucial pueden no estar disponibles en EE. UU. para la toma de decisiones clínicas y el tratamiento médico. Con nuestros puntos fuertes como el gemelo La información incluida en este documento contiene digital del paciente, el tratamiento de precisión y la descripciones técnicas generales de las especificaciones y inteligencia digital, de datos y artificial (IA), estamos las opciones, así como características de serie y muy bien posicionados para asumir los mayores desafíos opcionales, que no siempre estarán presentes en todos en el cuidado de la salud. Continuaremos aprovechando los casos concretos. estos puntos fuertes para ayudar a combatir las Siemens Healthineers se reserva el derecho a modificar enfermedades más amenazantes del mundo, mejorar la el diseño, el embalaje, las especificaciones y las opciones calidad de los resultados y permitir el acceso a la aquí descritas sin previo aviso. Póngase en contacto con atención médica. su representante local de ventas de Siemens Healthineers Somos un equipo de 66 000 empleados altamente para obtener la información más actual. cualificados en más de 70 países que intentamos apasionadamente superar los límites de lo que es posible Nota: Cualquier dato técnico recogido en este en la atención sanitaria para ayudar a mejorar la vida de documento puede variar dentro de unos límites de las personas en todo el mundo. tolerancia definidos. Las imágenes originales siempre pierden cierto nivel de detalle cuando se reproducen. Las afirmaciones de los clientes de Siemens Healthineers que se recogen en este documento se basan en los resultados obtenidos en el entorno concreto del cliente. Puesto que no hay ningún hospital ni laboratorio "típico" y existen muchas variables (por ejemplo, tamaño del hospital, combinación de muestras, casuística, nivel de infraestructura informática/TIC y adopción de técnicas de automatización), no se puede garantizar que otros clientes obtengan los mismos resultados. Sede de Siemens Healthineers Siemens Healthineers AG Siemensstr. 3 91301 Forchheim, Alemania Teléfono: +49 9191 18-0 siemens-healthineers.com Publicado por Siemens Healthineers AG · online · 14515 0224 · ©Siemens Healthineers AG, 2024