Task Group 218 AAPM

Task Group 218 (TG-218)
Grupo De Física Médica – Oncología Radioterápica
Instituto Nacional De Cancerología
Universidad Nacional De Colombia
Facultad De Ciencias
Área Curricular De Física
Diego Luis Montufar Hidalgo2020

¿Por qué TG-218?
TG-218: Por qué?

¿Por qué TG-218?
• Poca orientación sistemática sobre el control de calidad IMRT de
paciente específico
• No existe discusión sobre los pros y los contras de los diferentes
métodos de entrega de dosis para las mediciones de QA
• Cómo evaluar la relevancia clínica de los planes fallidos de IMRT?
• ¿Cuáles son las acciones que un físico médico debe llevar a cabo
para hacer frente a los planes fallidos de garantía de calidad IMRT
de paciente específico?
• Los procedimientos de QA difieren en alcance y profundidad,
niveles de tolerancia aceptables, métodos de entrega, herramientas
de verificación y metodologías de análisis.
TG-218: Por qué?

Objetivo
El informe AAPM TG-218 proporciona
una revisión exhaustiva destinada a
mejorar la comprensión y la
coherencia de las mediciones de
IMRT QA de paciente específicas, así
como recomendaciones para
metodologías y límites de tolerancia
en el control de calidad IMRT de
paciente
específico
Metodología
Se investigan el rendimiento de la
diferencia de dosis / distance-to-
agreement (DTA) y las métricas de
comparación de distribución de
dosis γ. Los métodos de medición son
revisados y seguidos por una discusión
de los pros y los contras de cada
uno. Se discuten las metodologías
para la verificación de dosis
absoluta y se presentan las nuevas
herramientas de verificación de
IMRT QA. Se revisa y analiza la
literatura sobre el acuerdo esperado
entre mediciones y cálculos para
diferentes tipos de sistemas de
planificación. Se presentan pruebas
de implementaciones de
proveedores del algoritmo de
verificación γ que emplean casos de
referencia.
Resultados
Se describen deficiencias
operativas que pueden reducir
la precisión de la herramienta γ
y la efectividad posterior para
IMRT QA. Se discuten
consideraciones prácticas que
incluyen resolución espacial,
normalización, umbral de dosis
e interpretación de datos. Los
datos publicados sobre IMRT QA y
la experiencia clínica de los
miembros del grupo se utilizan
para desarrollar pautas y
recomendaciones sobre
tolerancia y límites de acción
para IMRT QA. Se describen los
pasos para verificar los planes
de QA IMRT fallidos.
TG-218: Resumen

Medición para verificación de QA IMRT de paciente
específico
• Diseñado para identificar diferencias entre las dosis planificadas y
administradas.
• Detectar errores graves en la entrega de la dosis de radiación.
• Minimizar la dependencia del concepto de que todas las posibles
fuentes de error en el proceso IMRT son conocidas.
• Caracterizadas y Garantizar la seguridad del paciente, la
confiabilidad del tratamiento y que el paciente reciba el plan de
tratamiento deseado.
TG-218: Propósito

TG-218: 1. Introducción
𝐔𝐧 𝐩𝐨𝐜𝐨 𝐝𝐞 𝐇𝐢𝐬𝐭𝐨𝐫𝐢𝐚

𝐓é𝐜𝐧𝐢𝐜𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝐈𝐌𝐑𝐓

𝐋í𝐦𝐢𝐭𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 (𝐀𝐋𝐬)
• Las medidas de calidad (QMs)  establecen un requisito
para el desempeño de QA de IMRT
• Límites de acción
- grado en el que los QMs está permitido variar
- umbrales para cuando se requiere una acción
- basado en el juicio clínico
- Aceptabilidad de un cierto nivel de desviación de un
QM

𝐋í𝐦𝐢𝐭𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝐭𝐨𝐥𝐞𝐫𝐚𝐧𝐜𝐢𝐚 (𝐓𝐋𝐬)
• TLs  límite dentro del cual se considera que un proceso está
funcionando normalmente
• Las mediciones fuera de un TL proporcionan una advertencia
de que un sistema se está desviando
- Investigar para ver si se puede identificar y solucionar
un problema
• Intención  solucionar problemas antes de que se conviertan
en un problema clínico (es decir, datos fuera de las ALs)

¿Qué deberíamos esperar?

TG-218: 2. Dose difference,
DTA, 𝜸 analysis
Comparing Dose Distributions

DTA, 𝜸 analysis
Dose difference, DTA, 𝜸 analysis

DTA, 𝜸 analysis
2.B. Dose difference
Dado que la realidad clínica es que la relación
espacial entre la dosis planificada y la
administrada casi siempre es importante, la
distribución de la diferencia de dosis por sí sola
es insuficiente para determinar si las
distribuciones de dosis están de acuerdo con las
tolerancias clínicas.

DTA, 𝜸 analysis
2.C. DTA
Definieron el DTA para un punto en
la distribución de referencia como
la ubicación más cercana en la
distribución de dosis evaluada con
la misma dosis que el punto en la
distribución de referencia
La evaluación de DTA es ideal para
determinar la separación entre regiones de
gradiente de dosis pronunciadas. Sin
embargo, como comparación entre las
distribuciones de dosis, se vuelve demasiado
sensible en regiones de gradiente de dosis
baja, donde incluso una pequeña diferencia
de dosis hace que la línea de isodosis
relevante se aleje del punto de referencia

DTA, 𝜸 analysis
2.D. Composite Test
Dado que la diferencia de dosis y las pruebas de DTA eran complementarias en su
sensibilidad a las regiones de gradiente de dosis bajas y pronunciadas
respectivamente, tenía sentido combinar las dos.
Por lo que se podía determinar si un punto de referencia había pasado tanto la
diferencia de dosis como las pruebas de DTA.
Harms et al. llamaron a esto la prueba compuesta.
Solo si fallaron ambas pruebas se determinó que había fallado la comparación. Si
bien la prueba compuesta manejó automáticamente las regiones de gradiente de
dosis bajas y empinadas, sufrió de ser estrictamente una prueba de aprobado /
reprobado. Si un punto fallaba, la prueba no indicaba cuánto.

DTA, 𝜸 analysis
2.E. 𝜸 analysis
Dado que la diferencia de dosis y las pruebas de DTA eran complementarias en su
sensibilidad a las regiones de gradiente de dosis bajas y pronunciadas
respectivamente, tenía sentido combinar las dos.
Por lo que se podía determinar si un punto de referencia había pasado tanto la
diferencia de dosis como las pruebas de DTA.
Harms et al. llamaron a esto la prueba compuesta.
Solo si fallaron ambas pruebas se determinó que había fallado la comparación. Si
bien la prueba compuesta manejó automáticamente las regiones de gradiente de
dosis bajas y empinadas, sufrió de ser estrictamente una prueba de aprobado /
reprobado. Si un punto fallaba, la prueba no indicaba cuánto.

𝟐. 𝑬. 𝜸 analysis
DTA, 𝜸 analysis

𝐄𝐯𝐚𝐥𝐮𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝜸 𝐝𝐞 𝐐𝐀 𝐈𝐌𝐑𝐓
• Cuando pasa el100% de la evaluación, es ideal pero no
práctico.
• las estadísticas 𝜸 deben verificarse estructura por estructura
• La herramienta 𝜸 debe usarse como un indicador de
problemas, no como un indicador único de la calidad del plan.
• Las medidas de calidad están destinadas a establecer un
requisito para el rendimiento de un sistema.
DTA, 𝜸 analysis

𝐏𝐫𝐨𝐛𝐥𝐞𝐦𝐚𝐬 𝐜𝐥í𝐧𝐢𝐜𝐨𝐬 𝐜𝐨𝐧 𝜸
• La resolución espacial en la distribución evaluada es
importante a menos que se use algún tipo de interpolación
• El criterio de diferencia de dosis es intuitivo
• criterio de DTA
- Incertidumbre espacial (mediciones)
- La interpretación clínica de los resultados de falla 𝛾 es
un proceso de QA desafiante
DTA, 𝜸 analysis

TG-218: 3. Revisión de
métodos de medición
Métodos de medición
Perpendicular Field-by-Field (PFF)
• El haz es perpendicular al plano de medición y el dispositivo colocado en
la mesa o conectado a la cabeza del gantry.
• La dosis de cada haz IMRT es entregada y analizada
Perpendicular Composite (PC)
• Las dosis de todos los haces IMRT son entregados y sumados
True Composite (TC)
• Los haces se entregan a un dispositivo utilizando la geometría real del haz
de tratamiento para el paciente
• El método simula más cerca la administración del tratamiento al paciente

Métodos de medición

Métodos de medición: Pros
• PFF, PC  Se muestrea cada parte de cada campo,
adquisición rápida
• PC  solo una imagen de dosis para analizar. Dosis más
uniforme para el análisis que PFF
• TC  proporciona una dosis actual en un plano 2D de la
dosis 3D. Solo una imagen de dosis para analizar

Métodos de medición: Contras
• PFF, PC  no suma 3D. No se puede conocer la importancia de
los errores regionales en cada haz
• PFF, PC  puede obtener cualquier resultado γ que desee
para el modo de dosis relativa al normalizar a un lugar
diferente
• PC  los errores de cada campo pueden cancelarse al sumar
• TC  no muestrea todas las partes de cada haz

Métodos de medición: Pros y Contras

𝐒𝐞𝐥𝐞𝐜𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞𝐥 𝐦é𝐭𝐨𝐝𝐨: 𝐌𝐞𝐝𝐢𝐜𝐢𝐨𝐧𝐞𝐬 𝐐𝐀 𝐈𝐌𝐑𝐓
• Debe realizarse usando TC
El dispositivo QA tiene una dependencia angular insignificante
o la dependencia angular se tiene en cuenta con precisión en
el software
• Debe realizarse utilizando PFF si el dispositivo QA no es adecuado
para mediciones TC / análisis de verificación
• No debe realizarse usando una PC que es propensa a enmascarar
errores de entrega
• Debe realizarse en modo de dosis absoluta, no en dosis relativa

Revisión de la literatura
TG-218: 5. Revisión de la
literatura

Revisión de la literatura

TG-218: 6. Encuesta a vendedores y
pruebas de algoritmo

𝐑𝐞𝐜𝐨𝐦𝐞𝐧𝐝𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧𝐞𝐬: 𝐂𝐚𝐥𝐢𝐛𝐫𝐚𝐜𝐢ó𝐧
• Se debe realizar una medición de calibración de dosis en
comparación con una dosis estándar antes de cada sesión
de medición
• Factorizar la variación de la respuesta del detector y la
salida del acelerador en la medición QA IMRT
TG-218:
8. Recomendaciones

𝐑𝐞𝐜𝐨𝐦𝐞𝐧𝐝𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧𝐞𝐬: 𝐍𝐨𝐫𝐦𝐚𝐥𝐢𝐳𝐚𝐜𝐢ó𝐧
• Normalización global
- Debería ser usado; se considera más relevante clínicamente que una
normalización local
- El punto de normalización debe seleccionarse en una región de bajo
gradiente con un valor ≥ 90% de la dosis máxima en el plan de
medición
• Normalización local.
- Más estricto que la normalización global para el control de calidad
IMRT de rutina
- Puede usarse durante el proceso de puesta en marcha de IMRT y
para solucionar problemas de IMRT QA
TG-218:
8. Recomendaciones

𝐑𝐞𝐜𝐨𝐦𝐞𝐧𝐝𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧𝐞𝐬: 𝐔𝐦𝐛𝐫𝐚𝐥𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝐝𝐨𝐬𝐢𝐬
• Debe establecerse para excluir áreas de dosis bajas que tienen
poca o ninguna relevancia clínica pero pueden sesgar el análisis.
-Establecer el umbral al 10% en un caso donde la tolerancia a
la dosis de OAR excede el 10% de la dosis preescrita
-Permite que el análisis de aprobación de la tasa 𝛾, ignore la
gran área de puntos de dosis que se encuentran en regiones
de dosis muy bajas que, si se incluyen, aumentarían la tasa de
aprobación
TG-218:
8. Recomendaciones

𝐑𝐞𝐜𝐨𝐦𝐞𝐧𝐝𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧𝐞𝐬: 𝐥í𝐦𝐢𝐭𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝐭𝐨𝐥𝐞𝐫𝐚𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐲 𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧
• TLs universales: la tasa de aprobación 𝛾 debe ser ≥ 95%, con 3%/2 mm
y un umbral de dosis del 10%
• ALs universales: la tasa de aprobación 𝛾 debe ser ≥ 90%, con 3%/2 mm
y un umbral de dosis del 10%
• Los límites específicos del equipo y del sitio se pueden determinar
utilizando un enfoque estadístico
- Si las ALs son significativamente más bajas que las ALs universales,
se deben tomar acciones para mejorar el proceso de QA IMRT
- También puede ser necesario un estricto cumplimiento de los
procedimientos y equipos estandarizados, así como capacitación
adicional.
TG-218:
8. Recomendaciones

𝐑𝐞𝐜𝐨𝐦𝐞𝐧𝐝𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧𝐞𝐬: 𝐏𝐥𝐚𝐧 𝐟𝐚𝐥𝐥𝐚 𝐀𝐋
• Evaluar la distribución de fallas 𝛾 y determinar si los puntos
fallidos se encuentran en regiones donde las diferencias de
dosis son clínicamente irrelevantes
• Si los puntos de falla 𝛾 se distribuyen por todo el objetivo o
los OAR y están en niveles de dosis clínicamente relevantes, el
plan no se debe usar
• Puede ser necesario revisar los resultados con un detector
diferente o una geometría de medición diferente
TG-218:
8. Recomendaciones

TG-218:
8. Recomendaciones
𝐑𝐞𝐜𝐨𝐦𝐞𝐧𝐝𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧𝐞𝐬: 𝐀𝐧á𝐥𝐢𝐬𝐢𝐬 𝜸
• Para cualquier caso con una tasa de aprobación 𝛾 <100%
- La distribución 𝛾 debe revisarse cuidadosamente en lugar de
depender solo de evaluaciones estadísticas
- La revisión de los resultados 𝛾 no debe limitarse solo al % de
puntos que fallan, sino que debe incluir otros valores de 𝛾 relevantes
- Se debe realizar un análisis del valor 𝛾 máximo y el % de puntos
que exceden un valor 𝛾 de 1.5
- Para un 3% / 2 mm, un valor 𝛾 de 1.5 podría indicar una
diferencia de dosis de 4.5% en una región de gradiente de dosis
poco profunda o un DTA de ~ 3.0 mm en una región de gradiente
de dosis profunda

TG-218
𝐏𝐚𝐬𝐨𝐬 𝐩𝐚𝐫𝐚 𝐯𝐞𝐫𝐢𝐟𝐢𝐜𝐚𝐫 𝐞𝐥 𝐐𝐀 𝐈𝐌𝐑𝐓 𝐟𝐚𝐥𝐥𝐢𝐝𝐨
1. Configuración del phantom o el dispositivo
2. Características del haz
3. MLC
4. TPS

TG-218
𝟏. 𝐂𝐨𝐧𝐟𝐢𝐠𝐮𝐫𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝐲 𝐡𝐚𝐳
• Configuración del phantom
• Se generó un plan QA correcto y los datos se transfirieron
desde el TPS al software IMRT QA
• Planitud del haz, simetría y salida en el día de medición
• Estabilidad del haz cuando se entregan muchos segmentos con
MU bajas
• Precisión, estabilidad y calibración del dispositivo de medición
• Tamaño del detector y espaciado entre detectores con
respecto al tamaño de los campos IMRT

TG-218
2. 𝐒𝐨𝐟𝐭𝐰𝐚𝐫𝐞 𝐈𝐌𝐑𝐓 𝐐𝐀
• Rendimiento del software de verificación IMRT QA,
informes y manejo del plan y datos medidos.
• Volver a verificar los valores utilizados para la dosis y la
tolerancia DTA, el umbral de dosis y el registro de las
distribuciones de dosis medidas y calculadas

TG-218
3. 𝐌𝐋𝐂
• Revisar los resultados periódicos del QA IMRT de paciente
específico
• Tolerancias de la hojas (velocidad, posición, aceleración, etc.)
• Efectos Tongue-and-Groove que pueden requerir una medición
con un detector de alta resolución.
• Datos de perfil de haz para campos definidos por colimador
y MLC
• Espacio entre hojas dinámicas para extremos de hojas y
transmisión intra e inter hoja

TG-218
4. 𝐓𝐏𝐒
• La cantidad de modulación y la complejidad de los patrones de intensidad.
• El número total de segmentos pequeños, incluidos los campos pequeños alargados
• El número total de UM que afecta la dosis de transmisión total y está relacionado
con la complejidad del plan
• Precisión del plan TPS para campos pequeños, incluidos perfiles de dosis y
penumbra
• Caracterización de los parámetros de las hojas en el TPS, incluida la transmisión de
MLC, espacios y extremos de la hoja.
• El físico médico debe considerar volver a planificar el caso de IMRT e intentar
alcanzar los objetivos de planificación con patrones de intensidad menos complejos
• En la mayoría de los sistemas, el físico médico puede usar herramientas para
suavizar los patrones durante la entrega sin comprometer la calidad del plan

TG-218
Resumen
• Las ventajas y desventajas están asociadas con cada método QA
IMRT
• Los métodos tienen una capacidad variable para detectar
diferencias entre el plan y la entrega
• El True Composite proporciona al menos un plano 2D fuera de una
distribución de dosis 3D
• Los métodos PFF y TC no identifican el error de entrega de dosis 3D
al PTV u OAR
• Derivar indicaciones clínicas a partir de puntos 𝛾 fallidos es un
desafío

TG-218
Resumen
• Las medidas de calidad están destinadas a establecer un requisito para el
rendimiento de un sistema
• La definición de la tolerancia IMRT y los niveles de acción mejoran el
proceso de QA IMRT
• TG-218 proporciona estándares sugeridos que pueden implementarse a
nivel clínico para:
- Evaluar la aceptabilidad de los planes de QA IMRT para paciente
específico
- Ayuda en el establecimiento de criterios universales y
comparables entre instituciones

TG-218
𝜸 threshold (2%/2mm): 79% (σ~±3 mm), 85% (σ~±2 mm), 89% (σ~±1 mm)
𝜸 threshold (3%/3mm): 93% (σ ~±3 mm), 97% (σ~±2 mm), and 98 % (σ~±1 mm)

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