Utilizzo di un dispositivo di precisione per lo studio degli effetti della respirazione sul trattamento radioterapico di patologie oncologiche polmonari

Breathing has a negative role in the radiation treatment of tumors of the thoracic district because of the effects it introduces on the images for the definition of the volumes involved. Images, acquired with different modalities (PET, CT), of moving masses may contain artifacts such as to bring the definition of volumes distorted and / or wrong positioned and this may have significant effects during radiation treatment planning, with the possibility of evaluation errors, both in terms of dose and volume, on CTV (Clinical Target Volume) that represents the tumor mass more regions potentially at risk. The amplitude of movement greater occurs in the case of the lung, where the tumor can move a few centimeters (predominantly in cranio-caudal direction), causing degradation in the quality of diagnostic images, and consequently in the release of the dose. The following thesis is intended to illustrate and quantify the effects of breathing on the diagnosis and radiotherapy treatment of lung cancer lesions by using a precision instrument CIRS Dynamic Thorax Phantom (Model 008) (CIRS - USA), capable of making possible the evaluation of the effects of the movement of the tumor mass within the lungs during the breath cycle. In particular is evaluated the volumetric and positional aliasing (distortion) during the acquisition of images of the phantom and with the activation of the movement of this system (free breathing) that in the absence of it (breath-hold).

La respirazione ha un ruolo negativo nel trattamento radiante dei tumori del distretto toracico a causa degli effetti che essa introduce sulle immagini destinate alla definizione dei volumi coinvolti. Immagini, acquisite con diverse modalità (PET, TC), di masse in movimento possono contenere artefatti tali da portare alla definizione di volumi distorti e/o mal posizionati; ciò può avere ripercussioni rilevanti in fase di pianificazione del trattamento radioterapico, con la possibilità di errori di valutazione, sia in termini di dose che di volume, sul CTV (Clinical Target Volume) che rappresenta la massa tumorale più le regioni potenzialmente a rischio. L’ampiezza di movimento maggiore si verifica nel caso del polmone, dove il tumore può muoversi di alcuni centimetri (prevalentemente in direzione cranio-caudale) causando la degradazione nella qualità delle immagini diagnostiche e di conseguenza nel rilascio della dose. Il seguente lavoro di tesi ha lo scopo di illustrare e quantificare gli effetti del respiro sulla diagnosi e sul trattamento radioterapico di lesioni tumorali polmonari attraverso l’utilizzo di uno strumento di precisione CIRS Dynamic Thorax Phantom (Modello 008) (CIRS – U.S.A.), in grado di rendere possibile una valutazione degli effetti del movimento della massa tumorale all’interno dei polmoni durante il ciclo del respiro. In particolare viene valutata l’aliasing (distorsione) volumetrica e posizionale durante l’acquisizione delle immagini del fantoccio sia con l’attivazione del movimento di tale sistema (respiro libero) che in assenza di essa (respiro trattenuto).