Jak przerwać klincz - ocena i optymalizacja dawek w narządach krytycznych w brachyterapii prostaty, algorytmy obliczeniowe i metody aplikacji izotopu

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Jak przerwać klincz - ocena i optymalizacja dawek w narządach krytycznych w brachyterapii prostaty, algorytmy obliczeniowe i metody aplikacji izotopu"

Natalia Marciniak
7 lat temu
Przeglądów:

1 Jak przerwać klincz - ocena i optymalizacja dawek w narządach krytycznych w brachyterapii prostaty, algorytmy obliczeniowe i metody aplikacji izotopu Grzegorz Zwierzchowski. Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, Wydział Nauk o Zdrowiu, Katedra i Zakład Elektroradiologii Wielkopolskie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej Curie, Zakład Fizyki Medycznej.

2 Wirtualny plan leczenia

8 Parametry oceny planu leczenia

9 Parametry oceny planu leczenia Najczęściej ocenie podlegają objętości otrzymujące 75%, 150% i 200% dawki referencyjnej oraz względne położenie objętości tarczowej (CTV) i położenie narządów krytycznych. Aby ocenić otrzymany rozkład dawki analizuje się również wielkości procentowe Vx, Dx - mogą być one rozpatrywane dla objętości tarczowej i narządów krytycznych przykładowo: V100[%] parametr określający jaki procent danej objętości otrzyma 100% zaplanowanej dawki; V150[%] parametr określający jaki procent danej objętości otrzyma 150% zaplanowanej dawki; V200[%] parametr określający jaki procent danej objętości otrzyma 200% zaplanowanej dawki; D100 [%] parametr określający jaką część dawki otrzyma 100% danej objętości (najczęściej objętości tarczowej); D90 [%] parametr określający jaką część dawkę otrzyma 90% rozpatrywanej objętości Dmax [%] parametr określający dawkę maksymalną; D0,1ccm [%] parametr określający dawkę jaką otrzyma np. 0,1 cm3 narządu krytycznego

Aby ocenić otrzymany rozkład dawki analizuje się również wielkości procentowe Vx, Dx - mogą być one rozpatrywane dla objętości tarczowej i narządów krytycznych przykładowo: V100[%] parametr

10 CI coverage index (parametr pokrycia) iloraz objętości CTV która otrzymuje dawkę nie mniejszą niż dawka terapeutyczna do całej objętości CTV; CF conformity factor (parametr dopasowania) iloraz całej objętości otrzymującej dawkę nie mniejszą niż dawka terapeutyczna do objętości CTV otrzymującej dawkę nie mniejszą niż zaplanowana; DNR dose nonuniformity ratio jest to stosunek objętości które otrzymują 150% i 100% zadanej dawki (dla objętości tarczowych)

otrzymującej dawkę nie mniejszą niż dawka terapeutyczna do objętości CTV otrzymującej dawkę nie mniejszą niż

COIN conformal index (Baltas, 1998) parametr opisujący zgodność izodozy referencyjnej z CTV COIN = c 1 c 2 c 3 c 1 miara pokrycia CTV dawką referencyjną D ref : c 1 = W idealnej sytuacji c1=1,

11 COIN conformal index (Baltas, 1998) parametr opisujący zgodność izodozy referencyjnej z CTV COIN = c 1 c 2 c 3 c 1 miara pokrycia CTV dawką referencyjną D ref : c 1 = W idealnej sytuacji c1=1, natomiast w sytuacji rzeczywistej współczynnik c1 jest określony jako wartość DVH dla CTV dla wartości dawki referencyjnej: CTVref=c1CTV. c 3 współczynnik określający obecność objętości krytycznych wewnątrz izodozy referencyjnej: Gdzie: N jest liczbą narządów krytycznych, CV objętością narządów krytycznych, CVref objętością narządu krytycznego objętą izodozą referencyjną. c 2 współczynnik określający jaka część CTV objętego izodozą referencyjną zawiera się w całkowitej objętości tkanek objętych izodozą referencyjną, jest to jednocześnie miara pokrycia dawką referencyjną tkanek znajdujących się na zewnątrz CTV: c 2 =

c 3 współczynnik określający obecność objętości krytycznych wewnątrz izodozy referencyjnej: Gdzie: N jest liczbą narządów krytycznych, CV objętością narządów krytycznych, CVref objętością narządu

12 Idealny rozkład dawki jest więc scharakteryzowany następująco: COIN = 1 dla D=Dref, co oznacza, że izodoza dawki referencyjnej obejmuje CTV. Dla D<Dref występuje gwałtowny spadek wartości COIN, który odpowiada szybkiemu spadkowi dawki na zewnątrz CTV (w otaczających, zdrowych tkankach), COIN 0 dla D>Dref, co oznacza występowanie pomijalnie małych objętości narządów krytycznych, w których wartość dawki jest większa niż Dref. Według powyższych warunków głównym celem optymalizacji opartej na wartości COIN jest maksymalizacja wartości tego wskaźnika dla D=Dref.

tkankach), COIN 0 dla D>Dref, co oznacza występowanie pomijalnie małych objętości narządów krytycznych, w których wartość dawki jest większa

13 PARAMETRY OCENY IDEALNY ROZKŁAD DAWKI o IZODOZA REF. CAŁKOWICIE POKRYWA PTV o SZYBKI SPADEK DAWKI WOKÓŁ PTV o BRAK GORĄCYCH PUNKTÓW COIN = 1 DLA D=D REF COIN O DLA D<D REF COIN O DLA D>D REF D REF D CRIT = 1,5 X D REF

o BRAK GORĄCYCH PUNKTÓW COIN = 1 DLA D=D REF COIN O

14 Proponowane parametry oceny i raportowania planu leczenia dla brachyterapii prostaty z wykorzystaniem implantów stałych: GEC ESTRO - Groupe Européen de Curiethérapie (GEC) and the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology (ESTRO). Objętość prostaty Liczba źródeł Liczba wykorzystanych igieł Całkowita zaimplantowana aktywność Dawka D 90 dla CTV V 100 dla CTV V 150 dla CTV Dawki w narządach krytycznych ABS - American Brachytherapy Society. D 90 dla CTV V 100 dla CTV V 150 dla CTV V 200 dla CTV V 125 dla cewki moczowej V 150 dla cewki moczowej D 50 dla cewki moczowej D 30 dla cewki moczowej D 5 dla cewki moczowej V 100ccm odbytnicy(cc)

Objętość prostaty Liczba źródeł Liczba wykorzystanych igieł Całkowita zaimplantowana aktywność Dawka D 90 dla CTV V 100 dla CTV V 150 dla CTV Dawki w narządach

15 Proponowane parametry oceny i raportowania planu leczenia dla brachyterapii prostaty z wykorzystaniem brachyterapii HDR: GEC ESTRO - Groupe Européen de Curiethérapie (GEC) and the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology (ESTRO). D90 D100 V100 V150 V200 D2 odbytnica D2 pęcherz D0.1 cewka ABS - American Brachytherapy Society. V 100 >90% V 75 dla odbytnicy <1cc V 75 dla pęcherza <1cc V 125 dla cewki moczowej <1 cc DVH na co najmniej 5000 punktów

Oncology (ESTRO). D90 D100 V100 V150 V200 D2 odbytnica D2 pęcherz D0.1 cewka ABS - American Brachytherapy Society.

16 Planowanie proste i odwrotne w brachyterapii IMBRT z wykorzystaniem techniki Step & Shot Kernel Funkcja propagacji (Predictor):F({ r }, { t }) Przewidywanie wyniku -Vector Scanning Ir 192 Ir 60 Co 169 Yb

17 SETUP w brachytherapb rachytherapii

18 PRODUKT w brachytherapii

19 PARAMETRY w brachytherapii { r } { t }

20 FORWARD PROBLEM w brachytherapii Ustawienie wartości parametrow funkcji propagacji DOZYMETRIA Urethra Funkcja Propagacji (Predykcja dykcja): F({ r }, { t }) Rectum

21 FORWARD PROBLEM w brachytherapii Ustaw wartości czasów w postoju {t} manualna geometryczna dose points Prognozuj wynik: Wartosci dawki {D} = { F({ r }, { t }) } NIE Wynik zadowalający? FORWARD OPTIMIZATION TAK KONIEC

22 INVERSE PROBLEM w brachytherapii Funkcja propagacji: F({ r }, { t }) Optymalizacja odwrotna: dla danego { r } znajdź właściwe{ t } Planowanie odwrotne: znajdź właściwe { r } and { t } Rozkład dawki spełnia kryteria dozymetryczne

23 Optymalizacja (minimalizacja) jednocześnie czterech funkcji: PTV: CEL działań fl, PTV(x) oraz fh, PTV(x) z dwoma limitami dawki; OAR - urethra: fh, urethra(x) z limitem od strony wysokich dawek DH; OAR - rectum: fh, rectum(x) z limitem od strony wysokich dawek DH;

24 TRAFNA decyzja FRONT PARETO F dostępna przestrzeń rozwiązań problemu wielokryterialnego f1- pierwsza funkcja celu f2- druga funkcja celu 1, 3 niezdominowane rozwiązania pareto-optymalne

28 TRAFNA decyzja Świadomy użytkownik powinien identyfikowaćdwa konieczne do wykonania kroki: Optymalizacja planu leczenia wykonanie stosownych obliczeń i prezentacja alternatywnych rozwiązań, jako zbiór rozwiązań paretooptymalnych Decyzja o wyborze konkretnego planu leczenia - najkorzystniejszego z punktu widzenia klinicznego i spełniającego kryteria dozymetryczne nałożone przez fizyka planującego. Jest to wymagająca doświadczenia procedura opierająca się na propozycjach algorytmu, wykorzystująca w czasie rzeczywistym dostępne narzędzia do selekcji i oceny proponowanych rozwiązań

56 Dziękuję za uwagę...

Podobne dokumenty

Czas podjąć właściwą decyzję. stare wino w nowej butelce czy ślepa uliczka?

Czas podjąć właściwą decyzję. stare wino w nowej butelce czy ślepa uliczka? Grzegorz Zwierzchowski Katedra i Zakład Elektroradiologii, Wydział Nauk o Zdrowiu Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego