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

Transkrypt

1 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 w Poznaniu Zakład Fizyki Medycznej, Wielkopolskie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej Curie w Poznaniu

2 Co to oznacza, że plan leczenia jest dobry? 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 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. 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) 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 GEC ESTRO - Groupe Européen de Curiethérapie (GEC) and the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology (ESTRO). Dawka punkt A D 90 dla HR CTV D 100 dla HR CTV D 90 dla IR CTV D 100 dla IR CTV D 2ccm dla ściany pęcherza D 2ccm dla ściany odbytnicy D 2ccm dla ściany esicy ABS - American Brachytherapy Society. Dawka punkt A D 90 dla HR CTV D 100 dla HR CTV D 90 dla IR CTV D 100 dla IR CTV D 2ccm dla ściany pęcherza D 2ccm dla ściany odbytnicy D 2ccm dla ściany esicy HR dla CTV D 90 >100% D 2ccm dla ściany pęcherza < 95 Gy D 2ccm dla ściany odbytnicy < 75 Gy D 2ccm dla ściany esicy < 75 Gy ABS - American Brachytherapy Society. V 100 V 150 V 200 D 90 > 90% V 150 < 70 cc V 200 < 20 cc DNR<0.25 D max skóra <100%

3 Kiedy włączyć algorytmy optymalizacji rozkładów dawek? Dane wejściowe elementy składowe procesu Implantacja odpowiednich aplikatorów Rekonstrukcja położenia aplikatorów Rekonstrukcja położenia objętości tarczowych Rekonstrukcja położenia narządów krytycznych Planowanie rozkładów dawek Optymalizacja rozkladów dawek Ocena parametrów planu leczenia Dane wyjściowe produkt procesu planowania leczenia Przestrzenny rozkład punktów postoju źródła promieniotwórczego i ściśle określonymi czasami postoju, w poszczególnych pozycjach. Informacja o ilości i przestrzennym położeniu każdego z ziaren zawierających materiał promieniotwórczy informacja o konfiguracji źródeł i odstępników w poszczególnych aplikatorach, całkowity ich czas przebywania w prowadnicach.

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

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

6 DO PRZODU! 1 2,1 2 1, d t d t D m m S S n n m m n n d t d t D S S 2, 2 1, t t m t m t m i m i k n k k v w

7 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

8 DO TYŁU! dla α = 2 zwykła odległość euklidesowa Funkcja CELU NIE DA SIĘ JEJ ZDEFINOWAĆ DLA KAŻDEGO VOXELA! DWA LIMITY Wektorowa funkcja propagacji F({ r }, { t })!

9 SETUP w brachytherapii

10 PARAMETRY w brachytherapii { r } { t }

11 PRODUKT w brachytherapii

12 CEL działań Optymalizacja (minimalizacja) jednocześnie czterech funkcji: PTV: 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;

13

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

15 Rectum-High Rectum-High PTV-High (Homogeneity) Urethra-High Without dwell time gradient constraint With dwell time gradient constraint = Without dwell time gradient constraint With dwell time gradient constraint = PTV - Low (Conformity) PTV - Low (Conformity) Without dwell time gradient constraint With dwell time gradient constraint = Without dwell time gradient constraint With dwell time gradient constraint = PTV - Low (Conformity) Urethra-High

16 D 10 - Rectum (%) D 10 - Rectum (%) D 10 - Urethra (%) DVHO VBO DVHOE DVHOE w/o constraints D 90 (%) DVHO VBO DVHOE DVHOE w/o constraints DVHO VBO DVHOE DVHOE w/o constraints D 90 (%) D 10 - Urethra (%)

17 D 10 - Rectum (%) D 10 - Urethra (%) D 10 - Rectum (%) max. COIN max. COIN D 90 (%) D 90 (%) max. COIN D 10 - Urethra (%)

18

19 Świadomy użytkownik powinien identyfikować dwa 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

20 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!