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El Proyecto eIMRT: Planificación y Verificación
de tratamientos IMRT en Grid
J.C. Mouriño1, A. Gómez1, C. Fernández1, J. López1, F. J. González-Castaño2, D.A. Rodríguez, J. Pena3,
F. Gómez3, D. González-Castaño3, M. Pombar4
(1) Fundación Centro Tecnológico de Supercomputación de Galicia (CESGA), Santiago de Compostela
(2) Departamento de Ingeniería Telemática, Universidad de Vigo
(3) Departamento de Física de Partículas, Universidad de Santiago de Compostela
(4) Hospital Clínico Universitario de Santiago, Santiago de Compostela
http://eimrt.cesga.es
QUÉ
SERVICIO DE VERIFICACIÓN MONTE CARLO
 CRT: Conformal Radiotherapy. Preselección de los ángulos de
incidencia, energía del haz y tiempo de exposición constantes. Se
forma el haz de acuerdo a la forma del tumor para cada ángulo
.
 IMRT: Intensity Modulated Radiotherapy. Selección de la
Fase 1: Simulación del Acelerador.
intensidad de cada ángulo de incidencia con detalle, y energía
Toma los datos que describen el acelerador, la fuente de radiación de dicho acelerador y datos del tratamiento a verificar. Básicamente obtiene
variable. No es necesario ajustar el haz a la forma del tumor.
la información del fichero RTplan de entrada y produce ficheros de entrada en el formato correcto para el Monte Carlo de BEAMnrc.
 eIMRT: Proyecto para desarrollar servicios para planificación,
verificación y optimización de tratamientos.
 TPS: Treatment Planning Systems. Software de escritorio para
Fase 2: Simulación de la cabeza del acelerador.
la planificación de tratamientos.
Accelerator simulation
phase 1
1 job
few seconds
Se simula toda la cabeza del acelerador para cada fichero de entrada, optimizando las técnicas de reducción de varianza para
maximizar la producción de partículas y ajustar a la forma deseada
Job 1 Job 2 Job 3
POR QUÉ
Fase 3: Simulación del Paciente.
phase 2
Job n
Accelerator treament
lead simulation
100’s of jobs
few minutes
each
Patient simulation
1 job
few seconds
Las partículas asociadas a la forma de cada campo calculadas en el
paso anterior se agrupan según la energía del haz los ángulos del

Actualmente, aproximadamente la mitad de los pacientes con
gantry, la camilla y el colimador, y tras unas comprobaciones de
cancer reciben radioterapia.
consistencia. Los datos del CT del paciente se convierten en densi-
 En 1999 solo en España fueron irradiados más de 56.000
dades para calcular la dosis aplicada por cada uno de los campos.
pacientes.
Se tiene en cuenta también los datos de caracterización de la to-
 Todo tratamiento sigue un protocolo de planificación para
mografía. La salida de esta fase son los ficheros de entrada para
asegurar la calidad y efectividad de la sesión, utilizando TPS.
simular la deposición de la dosis en el paciente utilizando Monte
Carlo.
 Los tratamientos se deben planificar en poco tiempo (la media
phase 3
Job 1 Job 2 Job 3 Job 4 Job 5 Job 6 Job 7
phase 4
Dose delivered to
entre la primera visita y el comienzo del tratamiento es de 18,87
días en los hospitales públicos Españoles).
Fase 4: Dosis aplicada al paciente.
 Muchos radiofísicos deben planificar entre 600 y 1200 pacientes
La dosis depositada en el paciente se calcula utilizando el Monte
cada año (925 de media).
Carlo DOSXYZnrz. Esta tarea es masivamente paralela y puede ser
dividida en varios trabajos independientes.
 IMRT es más complejo que CRT, por lo que se necesita de un
Dose Collection and
end of process
phase 5
mayor poder computacional.
 Los
TPS
están
sujetos
al
compromiso
entre
el
~ 7 jobs
patientseveral hours each
1 job
few seconds
Fase 5: Recolección de dosis y fin del proceso.
poder
computacional y el tiempo en obtener resultados prácticos, con lo
Los resultados de la fase anterior se mezclan en un fichero único de distribución de dosis. Esta distribución de dosis, que ha sido normalizada
que realizan aproximaciones, debido a la carga de trabajo del
para los cálculos, se convierte en una distribución de dosis absoluta o relativa (para ser comparada con los resultados del TPS)
hospital y al limitado acceso a nuevos algoritmos.
 Esta situación presiona a los radiofísicos, que ven la necesidad
de nuevas herramientas software.
CLIENTE
 La Computación Grid, gracias a su gran cantidad de recursos, es
EJECUCIÓN EN GRID
una excelente candidata para estos procesos.
El proyecto eIMRT se centra en estos aspectos e integra varias

herramientas para ayudar a los radiofísicos a elegir el mejor
heterogénea de computadores que pueden
tratamiento.
residir en dominios administrativos diferentes,
Una plataforma Grid involucra una colección
ejecutar diferente software, estar sujetas a
diferentes políticas de control de acceso y estar
NUEVOS SERVICIOS
conectados
por
redes
de
interconexión
diferentes.

El proceso Monte Carlos que aquí se
 Métodos Monte Carlo para la verificación de tratamientos, para
presenta requiere gran potencia computacional
contrastar los resultados de los TPS comerciales en cualquier plan de
para ejecutar hasta miles de trabajos que se
radioterapia de haces externos de fotones.
generan en las fases 2 y 4.
 Algoritmos de optimización CRT e IMRT. Mediante servicios Web
se

Actualmente se utilizan recursos del Grid
implementa un punto acceso para optimización CRT e IMRT, exhaustiva y
EGEE-II
computacionalmente intensiva.
Project, reduciendo el tiempo de ejecución de
 Un repositorio público de datos, con tratamientos anónimos, CTs y otra
semanas a horas.
información relevante, que puede ser útil en el futuro para reproducir
resultados, como base de conocimiento o para formar especialistas.
y
del
Interactive
European
Grid