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Evolving strategies in Radiation oncology Roma 3-5 giugno 2004. Definition of VOI and physical and biological optimization of radiation treatment. Giorgio Arcangeli. STRATEGIE PER DIVARICARE LE DUE CURVE DI PROBABILITA’ DI RISPOSTA IN FUNZIONE DELLA DOSE – TCP e NTCP.
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Evolving strategies in Radiation oncology Roma 3-5 giugno 2004 Definition of VOI and physical and biological optimization of radiation treatment Giorgio Arcangeli
STRATEGIE PER DIVARICARE LE DUE CURVE DI PROBABILITA’ DI RISPOSTA IN FUNZIONE DELLA DOSE – TCP e NTCP Sfruttare la diversa sensibilità al frazionamento tra i tessuti sani e i tumori Ridurre la dose totale ai tessuti sani mediante l’uso di campi di irradiazione conformati 3-D
Procedimenti per l’ottimizzazione del trattamento radiante • Definizione del CTV/PTV • Definizione degli OR • Definizione della distribuzione della • dose e dei limiti dose-volume • Definizione del frazionamento secondo le caratteristiche cliniche • e biologiche del tumore e degli OR
Terapia adiuvante dei tumori gastriciresecati con intento curativo
Stadiazione:definizione della malattia macroscopica • Drenaggi linfatici: definizione anatomica della via di diffusione • Incidenza e sede di recidiva: definizione della probabilità della malattia microscopica Definizione del CTV
Gastric cancer Surgical margins+ in gross total excision 260/1,074 (24%) patients Whittington 1990, Bleiberg 1989, Regine 1992, Slot 1989, Gez 1986, Dickson 1955, Gill 1990, Allum 1989
Strutture da includere nel CTV Moncone duodenale, anastomosi Letto tumorale, stomaco residuo Linfonodi regionali
Localizzazione dei linfonodi nel cancro gastrico secondo il sistema Giapponese Linfonodi N1 1-2 paracardiali dx/sn 3-4 piccola/grande curva 5-6 sopra/sottopilorici 2 1 10 11 Linfonodi N2 7 • a. gastrica sn • a. epatica comune • asse celiaco • 10-11 ilo/a. splenica 9 12 8 3 16 16 5 4 Linfonodi N3 6 • legam. Epato-duoden. • retropancreatici • 14 a. mesenterica 13 14 Linfonodi N4 15 15 • vena colica media • 16 paraaortici
Pattern of nodal metastases from gastric cancer Nodal group Station N° (JGCA) Upper third(%) Middle third(%) Lower third(%) 22 9 4 Paracardia 1/2 Lesser/greater curvature 3/4 25 36 37 Right gastric a., suprapiloric 5 2 3 12 Infrapyloric6 3 15 49 Left gastric a. 7 19 22 23 Common hepatic a. 8 7 11 25 Celiac axis 9 13 8 13 Splenic a./hilum 10/11 11 3 2 Hepatoduodenal ligament 12 1 2 8 Others (distant nodes) 13-16 0-5 0-5 0.5 Modified from Maruyama by Tepper & Gunderson, Semin Radiat Oncol 2002
Cuore Fegato Rene Midollo TARGET
Cuore Midollo Reni TARGET
Midollo spinale Polmone Cuore Esofago Rene omolaterale Rene controlaterale Fegato Intestino Organi a rischio
Le dosi di tolleranza dei tessuti sani (2 Gy/Fr, 5 giorni/settim.) Emami B. et al, 1991
Esempi di strutture di organizzazioni tissutali a. Struttura seriale a (midollo spinale) • d • Combinazione di • strutture parallele • e seriali (nefrone) • Struttura parallela b • (polmoni) • Struttura • parallela-seriale • (cuore: miocardio c • coronarie)
Curve di dose-risposta parallele o volume-dipendenti di lesioni patologiche severe per diverse lunghezze di midollo spinale irradiato • 20 cm 4 cm Powers BE, R&O 1998
Dose-risposta delle lesioni patologiche e dei sintomi neurologici per diverse lunghezze di midollo spinale irradiato • Sintomi neurologici • ‣ 20 cm 4 cm Lesioni patologiche 20 cm • 4 cm Powers BE, R&O 1998
Danno e morbidità nell’irradiazione del midollo spinale Esiste una correlazione tra lesioni patologiche e segni neurologici solo per grandi volumi di midollo irradiato.È necessario quindi distinguere l’aumento di probabilità dell’effetto in funzione dell’aumento del volume irradiato, dall’aumento della morbidità dovuta allo stesso effetto in un volume maggiore. 1 Il verificarsi di lesioni in sottoregioni del midollo che non solo non interessano l’intera sezione ma consentono una compensazione clinica se localizzate in sottoregioni non motorie suggerisce l’ipotesi che il midollo spinale può funzionare come un tessuto assestato in modo parallelo. 2
Curve dose-volume con modello di Lyman per il 5% iso – epatite attinica (Ann Arbor) (Emami) Dawson LA, Sem Rad Oncol 2001
Definizione e quantificazione degli OR Midollo spinale L60 (cm di organo irradiati con 60 Gy) L50 (cm di organo irradiati con 50 Gy) L46 (cm di organo irradiati con 46 Gy) Polmone V60= % di volume polmonare che riceve 60 Gy V30= % di volume polmonare che riceve 30 Gy V20= % di volume polmonare che riceve 20 Gy Cuore V60= % di volume cardiaco che riceve 60 Gy V35= % di volume cardiaco che riceve 35 Gy V20= % di volume cardiaco che riceve 20 Gy Esofago L66 cm di organo irradiati con 66 Gy L50 cm di organo irradiati con 50 Gy L40 cm di organo irradiati con 40 Gy
Definizione e quantificazione degli OR Fegato V40= % di volume epatico che riceve 40 Gy V30= % di volume epatico che riceve 30 Gy Rene omolaterale V30 = % di volume renale che riceve 30 Gy V25 = % di volume renale che riceve 25 Gy Rene controlaterale V30 = % di volume renale che riceve 30 Gy V25 = % di volume renale che riceve 25 Gy Intestino Anse intestinali presenti nel campo
Limitazione della dose agli OR Midollo spinale L60 1 cm L50 4 cm L46= x cm Polmone V60 20% V30 35% Cuore V60 30% V35 50% Esofago L66 10 cm L60 15 cm L40 = x cm
Limitazione della dose agli OR Fegato V40 50% V30 70% Rene omolaterale V30 50% V25 75% Rene controlaterale V30 20% V25 30% Intestino Dose max 55 Gy
STRATEGIE PER DIVARICARE LE DUE CURVE DI PROBABILITA’ DI RISPOSTA IN FUNZIONE DELLA DOSE – TCP e NTCP Sfruttare la diversa sensibilità al frazionamento tra i tessuti sani e i tumori Ridurre la dose totale ai tessuti sani mediante l’uso di campi di irradiazione conformati 3-D
Adjuvant treatment in gastric cancer Comparison of the treatment schedules 55 Gy/50 Fr/5 w (b.i.d.) BED10= 61 Gy - BED3= 75 Gy RT I.R.E. 45 Gy/25 Fr/5 w (1 Fr/day) BED10= 53 Gy - BED3= 72 Gy RT INT0116 5-Fu I.R.E. 200 mg/m2/day Total dose = 6800 mg/m2/34 days 500 mg/m2/days 1-3/w1&5 Total dose = 3000 mg/m2/34 days 5-Fu INT0116
Dose massima e percentuale dei volumi irradiati con 40, 30 e 25 Gy V40 V30 V25 Dose max Fegato 28% 51% - Rene dx - 30% 31% Rene sin - 22% 33% Midollo spinale - - - 37 Gy
Recidive negli studi INT 0116 e I.R.E. INT 0116 RT/CT Controlli I.R.E. (n. 281) (n. 281) (n. 40) Recidiva locale 21 (7%) 51 (19%) 3 (7,5%) Recidiva regionale e peritoneale 76 (27%) 126 (46%) 8 (25%) Metastasi 36 (13%) 32 (12%) 9 (22%)
Confronto delle sopravvivenze tra gli studi INT0116 e I.R.E. P=0.005 Arcangeli G 2001 Macdonald JS 2001
Confronto delle tossicità tra gli studi INT0116 e I.R.E. Grade 2 toxicity Grade 3 toxicity Nausea - Vomit 9/40 ( 22,5 %) Diarrhea 1/36 ( 2,8 %) Abdominal pain 1/39 ( 2,6 %) Leukopenia 8/40 ( 20 %) Piastrinopenia 1/40 ( 2,5 %) Treatment cessation Treatment delay Days 0 1-5 6-10 >10 28 7 2 3 Macdonald J S 2001 Arcangeli G 2001
Radioterapia dei tumori del rinofaringe
STRATEGIE PER DIVARICARE LE DUE CURVE DI PROBABILITA’ DI RISPOSTA IN FUNZIONE DELLA DOSE – TCP e NTCP Sfruttare la diversa sensibilità al frazionamento tra i tessuti sani e i tumori Ridurre la dose totale ai tessuti sani mediante l’uso di campi di irradiazione conformati 3-D
Stadiazione:definizione della malattia macroscopica • Drenaggi linfatici: definizione anatomica della via di diffusione • Incidenza e sede di recidiva: definizione della probabilità della malattia microscopica Definizione del CTV
Clinically detected nodal metastases on admission in nasopharyngeal cancer at MDAH N0 8% - 17% N1 6% - 12% N2 - N3 72% - 82% From Lindberg R, Cancer 1972
Distribution of clinical metastatic neck nodes from nasopharyngeal tumors From Bataini 1985, Lindberg 1972, Sham 1990, Chong 1995, Chua 1997
Incidence of local and regional failure in nasopharyngeal cancer T1-T2 13%-28% T3-T4 26%-100% N1-N2 8%-30% N3 11%-83% Hoppe 1976, Mesic 1981, Petrovich 1985, Kajanti 1990, Lee 1992, Perez 2004
Classification of neck nodes Level Group Ia submental Ib submandibular II upper jugular III middle jugular IV lower jugular V posterior triangle VI anterior compartment Robbins KT 1998
Delineazione dei livelli dei Linfonodi latero-cervicali N0 nel collo superiore Gregoire and Levendag 2003
Delineazione dei livelli dei Linfonodi latero-cervicali N0 nel collo medio Gregoire and Levendag 2003
Delineazione dei livelli dei Linfonodi latero-cervicali N0 nel collo inferiore Gregoire and Levendag 2003
Target volume determination for nasopharyngeal cancer Clinical GTV CTV1 CTV2 T1- 2 N0 Primary RP + Ipsilat: III,IV Ipsilat: II,V Controlat: all lev T3 - 4 N+ Primary RP + Controlat: all lev + N+ Ipsilat:all lev N2c Primary RP+ all levels ---------- +N+ Ipsilat/controlat
Midollo spinale Tronco encefalico Chiasma ottico Coclea Parotidi Organi a rischio
Limitazione della dose agli OR Midollo spinale L60 1 cm L50 4 cm L46= x cm Tronco encefalico V60 5% V55 20% Chiasma D. Max = 60 Gy Coclea D. Media≤ 50 Gy Parotidi D. Media≤ 35 Gy