Potential Non-Gantry Solutions for Isocentric Patient Irradiation with Heavier Ions
Rich Levy, M.D, Ph.D. ABC Foundation Formerly: Medical Scientist, LBNL Professor of Rad Onc, LLUMC
Potential Non-Gantry Solutions for Isocentric Patient Irradiation - - PowerPoint PPT Presentation
Potential Non-Gantry Solutions for Isocentric Patient Irradiation with Heavier Ions Rich Levy, M.D, Ph.D. ABC Foundation Formerly: Medical Scientist, LBNL Professor of Rad Onc, LLUMC Outline Isocentric: Definition and Concepts
Potential Non-Gantry Solutions for Isocentric Patient Irradiation with Heavier Ions
Rich Levy, M.D, Ph.D. ABC Foundation Formerly: Medical Scientist, LBNL Professor of Rad Onc, LLUMC
parallel to the long axis of the body
perpendicular to long axis of the body
Beam Access Entry Angles Axial (roll) Sagittal (pitch) Coronal (yaw) Axial (roll) Sagittal (pitch) Coronal (yaw)
Beam Access Entry Angles Axial (roll) Sagittal (pitch) Coronal (yaw) Axial (roll) Sagittal (pitch) Coronal (yaw)
Equatorial (lateral) and Polar (superior) Stereographic Projection (2D) Views of the Earth
Lateral View Superior View
Lateral 2D Projection Superior 2D Projection Lateral View Superior View
Projections of Lateral and Superior Views of Sphere: Cartesian and Spherical Coordinates
z y z x
Azimuthal angle (longitude) “Polar” angle (latitude)
P P O x z
Equatorial (lateral) and Polar (superior) Stereographic Projection (2D) Views of the Earth
Lateral View Superior View
Vertical (z)Axis
+90º 0º
Lateral View: Spherical Beam Vector Access
Equator
(Horizontal (y) Axis)
x y z A = 4πr2 Isocenter
= Non-Access
0º 90º
Vertical (z) Axis Equator
(Horizontal (x) Axis) 180º
z x y A = 4πr2 Isocenter
= Non-Access
Vertical (z)Axis
+90º 0º
Lateral View: Spherical Beam Vector Access
Equator
(Horizontal (y) Axis)
x y z A = 4πr2 Complete Beam Access Isocenter
= Access
0º 90º
Vertical (z) Axis Equator
(Horizontal (x) Axis) 180º
z x y A = 4πr2 Complete Beam Access Isocenter
= Access
Horizontal Beam ± 0º Roll Vertical Axis
360º
+90º 0º
Lateral View: Fixed Horizontal Beam Access Equator
(Horizontal Axis)
Horizontal axis roll: ±0º Vertical axis yaw: 360º Isocenter
= Access = Non-Access
Horizontal Beam ± 0º Roll
0º 90º
Vertical (z) Axis Equator
(Horizontal Axis) 180º
Horizontal axis roll: ±0º Vertical axis yaw: 360º Isocenter
= Access = Non-Access
Gantry Beam ± 0º Yaw
360º
+90º 0º
Lateral View: Traditional Gantry Beam Access Horizontal axis roll: 360º Vertical axis yaw: ±0º Equator
(Horizontal Axis)
Isocenter
= Access = Non-Access
Gantry Beam ± 0º Yaw
360º
+90º 0º
Superior View: Traditional Gantry Beam Access Horizontal axis roll: 360º Vertical axis yaw: ±0º Equator
(Horizontal Axis)
Isocenter
= Access = Non-Access
+90º 0º
Lateral View: Traditional Gantry + Table Rotation
Equator
(Horizontal Axis)
Vertical (z)Axis Independent Horizontal axis roll: 360º & Vertical axis yaw: 360º Combined Beam Access Isocenter
= Access = Non-Access
0º 90º
Equator
Horizontal Axis 180º 90º
Vertical (z) Axis Independent Horizontal axis roll: 360º & Vertical axis yaw: 360º Combined Beam Access Isocenter
= Access = Non-Access
Horizontal Beam ± 0º Roll Vertical Axis
360º
+90º 0º
Equator
(Horizontal Axis)
Horizontal axis roll: ±0º Vertical axis yaw: 360º
Lateral View: Fixed Horizontal Beam Access (±0º Roll)
Isocenter
= Access = Non-Access
Horizontal Beam ± 15º Roll Vertical Axis
360º
+90º +75º +60º +30º +15º 0º
Lateral View: Fixed Horizontal Beam Access (±15º Roll)
Horizontal axis roll: ±15º Vertical axis yaw: 360º Equator
(Horizontal Axis)
Isocenter
= Access = Non-Access
Horizontal Beam ± 15º
15º 0º 30º 60º 75º 90º
Vertical Axis Horizontal axis roll: ±15º Vertical axis yaw: 360º Equator
(Horizontal Axis)
Roll Isocenter
= Access = Non-Access
Vertical Beam ± 15º Vertical Axis
360º
+90º +75º +60º +30º +15º 0º
Lateral View: Fixed Combo H/V Beams Access (±15º Roll)
Horizontal axis roll: ±15º Vertical axis yaw: 360º Equator
(Horizontal Axis)
Horizontal Beam ± 15º Roll Roll Isocenter
= Access = Non-Access
Vertical Beam ± 15º Roll Horizontal Beam ± 15º Roll
15º 0º 30º 60º 75º 90º
Vertical Axis Horizontal axis roll: ±15º Vertical axis yaw: 360º Equator
(Horizontal Axis)
Isocenter
= Access = Non-Access
Vertical Beam ± 15º Vertical Axis
360º
+90º +75º +60º +30º +15º 0º
Lateral View: Fixed Combo H/V/45º Beams Access (±15º Roll)
Horizontal axis roll: ±15º Vertical axis yaw: 360º
Equator
(Horizontal Axis)
Horizontal Beam ± 15º Roll Roll 45º Beam ± 15º Roll Isocenter
= Access = Non-Access
Vertical Beam ± 15º Roll 45º Beam ± 15º Roll Horiz Beam ± 15º Roll
15º 0º 30º 60º 75º 90º
Vertical Axis
Horizontal axis roll: ±15º Vertical axis yaw: 360º
Equator
(Horizontal Axis)
Isocenter
= Access = Non-Access
45º Roll 90º Roll
T ext
Rolled Position for Oblique Fields
Brain: ~No organ motion! Reliable fiducials!
45º Roll 90º Roll
T ext
Rolled Position for Oblique Fields
Other Target Volumes: Organ Motion? Roll Effects?
Organ Motion, Roll Effects and Beam Scanning
Horizontal Beam ± 22.5º Roll Vert Beam ± 22.5º 45º Beam ± 22.5º Roll Vertical Axis
360º
+90º +75º +60º +30º +15º 0º
Lateral View: Fixed Beams Added Access
Horizontal axis roll: ±22.5º Vertical axis yaw: 360º
Equator
(Horizontal Axis)
Roll Isocenter
= Access = Non-Access
Craniospinal Irradiation with X-Rays Pediatric, Prone, ± Intubation
31
Bussiere and Adams, 2003
Craniospinal Irradiation: Medulloblastoma
Horizontal Beam ± 22.5º Roll Vert Beam ± 22.5º 45º Beam ± 22.5º Roll Vertical Axis
360º
+90º +75º +60º +30º +15º 0º
Lateral View: Fixed Beams Added Access
Horizontal axis roll: ±22.5º Vertical axis yaw: 360º
Equator
(Horizontal Axis)
Roll Isocenter 45º Beam ± 22.5º Roll Vert Beam ± 22.5º
Prone Position = Access = Non-Access
Vertical Beam ± 22.5º Roll 45º Beam ± 22.5º Roll Horizontal Beam ± 22.5º Roll
15º 0º 30º 60º 75º 90º
Vertical Axis Added Access
Horizontal axis roll: ±22.5º Vertical axis yaw: 360º
Equator
(Horizontal Axis)
Isocenter
= Access = Non-Access
Vertical (z)Axis
+90º 0º
Lateral View: Spherical Beam Vector Access
Equator
(Horizontal (y) Axis)
x y z A = 4πr2 Complete Beam Access Isocenter
= Access = Non-Access
0º 90º
Vertical (z) Axis Equator
(Horizontal (x) Axis) 180º
z x y A = 4πr2 Complete Beam Access Isocenter
= Access = Non-Access
36
ISAH: LBNL, 1950s (p+ and He)
37
Proton Tx Harvard Cyclotron Lab (Early 1960’s)
38
Pre-1991 STAR: 1991-2001
R2 R1 Z X Y
Beam Access Entry Angles Axial (roll) Sagittal (pitch) Coronal (yaw)
Beams: RL, LL, LAO, RPO, SUP, SAO
Anticipated Angle(s) of Roll Rotation