Sädehoidon TT-simulaattori

Sädehoidon TT-simulaattori Menetelmä, laadunvalvonta ja tarkkuus Juha Valve Lisensiaattitutkielma Jyväskylän yliopisto 2003

Esipuhe Tietokonetomografiaan perustuva sädehoidon simulaattori, TT-simulaattori, on tulossa vahvasti osaksi sädehoidon simulointiprosessia. Tämän työn tarkoituksena oli kehittää Keski-Suomen sairaanhoitopiiriin sädehoito-osastolle toimivat TT-simulointija laadunvalvontamenetelmät. Lisäksi työssä tutkittiin kahta yleisintä sädehoitoa: miesten eturauhashoitojen ja naisten säästävästi leikatun rintasyöpähoitojen simulointitarkkuuksia. Haluan esittää kiitokseni työni ohjaajalle dosentti Maunu Pitkäselle, tarkastajille professori Ahti Rekoselle ja dosentti Ari Virtaselle. Kiitokset myös sädehoito-osaston henkilökunnalle, heidän koenttinsa ovat olleet tärkeitä simulointimenetelmää kehitettäessä. Lisäksi haluan kiittää vaimoani Pirkkoa ja tytärtäni Assia pyyteettömästä tuesta ja kannustuksesta työn aikana. Jyväskylässä 2.9.2003 Juha Valve

Tiivistelmä Jyväskylän yliopisto Fysiikan laitos Juha Valve: Sädehoidon TT-simulaattori Menetelmä, laadunvalvonta ja tarkkuus Ohjaaja: Dosentti Maunu Pitkänen FT Tarkastajat: Professori Ahti Rekonen FT Dosentti Ari Virtanen FT Tietokonetomografiaan perustuva sädehoidon simulaattori, TT-simulaattori, on tulossa osaksi sädehoidon simulointiprosessia. Tämän työn tarkoituksena oli kehittää Keski-Suomen sairaanhoitopiiriin sädehoito-osastolle toimivat TT-simulointi- ja laadunvalvontamenetelmät. Lisäksi työssä tutkittiin kahta yleisintä sädehoitoa: eturauhashoitojen ja säästävästi leikatun rintasyöpähoitojen simulointitarkkuuksia. Tässä työssä kehitelty TT-simulointimenetelmä perustuu kahteen erilliseen kuvaus- ja simulointikertaan. Ensiäisellä kerralla potilas kuvataan annossuunnittelua varten ja samalla potilaan iholle merkitään kohdistinmerkit simulointia varten. Potilaan simulointi tapahtuu TT-simulaattorilla annossuunnitelman jälkeen. Simuloinnin aikana tarkastetaan potilaan asettelu sekä isosentripisteiden paikka potilaan iholla. Työssä kuvattu menetelmä mahdollistaa kenttien merkkauksen tarkistamisen juuri ennen hoitoa, koska potilas hoidetaan simuloinnin jälkeen samana päivänä. Työn aikana sädehoito-osastolle kehitettiin TT-simulaattorin laadunvalvontaohjelma. Ohjelma sisältää TT-laitteen, merkitsemiseen käytetyn laserjärjestelmän sekä virtuaalisimulointiohjelmiston. Potilasmittausten perusteella tutkittiin eturauhas- ja rintasyöpien simulointitarkkuutta. Tuloksissa K1-K4 tarkoittavat hoitokenttiä ja tuloksena on absoluuttinen poikkeama +/- 1 keskihajonta. Tarkkuudeksi saatiin: Eturauhassyövässä: craniaali-caudaalisuunta: K1 1,8 +/- 1,1, K2 2,2 +/- 1,7, K3 1,7 +/- 1,2 ja K4 2,1 +/- 1,5. antero-posteriorinen suunta: K1 2,5 +/- 2,2, K2 2,4 +/- 1,9, K3 3,3 +/- 2,5 ja K4 2,3 +/- 1,8. Rintasyövässä: craniaali-caudaalisuunta vasen rinta: K1 3,6 +/- 2,8 ja K2 3,5 +/- 3,0, oikea rinta: K1 2,5 +/- 2,3 ja K2 2,8 +/- 2,5. antero- posteriorinen suunta vasen rinta: K1 4,6 +/- 3,8 ja K2 4,3 +/- 2,6, oikea rinta: K1 4,8 +/- 4,2 ja K2 4,1 +/- 3,9.

Sisällys 1. JOHDANTO 1 2. TAUSTAA JA KIRJALLISUUSKATSAUS 2 2.1 Simulaattori-TT 2 2.2 TT-simulaattori 2 2.3 TT-simulointitekniikat 4 2.4 Simulointitarkkuudet 5 3. LAITTEISTOT JA OHJELMISTOT 8 3.1 Tietoverkko 8 3.2 Tietokonetomografialaite Siemens Somatom Emotion 9 3.3 Virtuaalisimulointiohjelmisto Somavision 11 3.4 Merkintään käytetty laserjärjestelmä 11 4. KESKI-SUOMEN SÄDESAIRAALAN SÄDEHOITO-OSASTON TT- SIMULOINTITEKNIIKKA 14 4.1 Potilaan kuvaaminen annossuunnittelua varten 16 4.2 Hoitokenttien suunnittelu 18 4.3 DRR -kuvien käyttö 18 4.4 Hoitokenttien merkitseminen 19 4.5 Hoitokenttien konekuvaus 25 4.6 Kuvien demonstrointi 26 5. POHDINTAA TT-SIMULAATTORIN KÄYTÖSTÄ 27 6. LAADUNVALVONTA- JA VASTAANOTTOMITTAUKSET 29 6.1 Tietokonetomografialaite Siemens Somatom Emotion 29 6.2 Virtuaalisimulointiohjelmisto Somavision 37 6.3 Merkintään käytetty laserjärjestelmä 38 6.4 Tietoverkko 41

7. TT-SIMULOINNIN TARKKUUS 43 7.1 TT - simuloinnin tarkkuus fantomilla 43 7.2 Hoitoasettelun virhelähteet 45 8. ETURAUHASSYÖVÄN SÄDEHOIDON TT-SIMULOINTITARKKUUS 47 8.1 Yhteenveto eturauhassyövän hoitokenttien asettelutarkkuudesta 66 9. SÄÄSTÄVÄSTI LEIKATUN RINTASYÖVÄN SÄDEHOIDON TT- SIMULOINTITARKKUUS 67 9.1 Yhteenveto rintasyövän hoitokenttien asettelutarkkuudesta 83 10. YHTEENVETO 84 LÄHTEET 85 KÄYTETYT LYHENTEET 87

1 1. Johdanto Keski-Suomen sairaanhoitopiirin sädesairaalaan asennettiin kesäkuussa 2000 Suomen ensiäinen sädehoidon tietokonetomografiasimulaattori (TT-simulaattori). Potilaskäyttöön järjestelmä otettiin heinäkuussa 2000. Tämän työn tarkoituksena oli kehittää tarvittavat menetelmät järjestelmän käyttöä, vastaanottomittauksia ja laadunvalvontaa varten. Lisäksi työssä tutkitaan menetelmän tarkkuutta fantomimittauksilla sekä potilasmittauksilla eturauhassyövässä ja säästävästi leikatussa rintasyövässä. Nämä kaksi syöpätyyppiä valittiin, koska ne ovat miesten ja naisten yleisiät syöpätyypit, joita hoidetaan ulkoisella sädehoidolla. Potilasmittauksilla haluttiin selvittää, miten tarkasti potilaan simulointi voidaan toteuttaa TT-simulaattorilla. Tutkimuksessa potilas merkittiin TT-simulaattorissa ja ensiäisellä hoitokerralla suoritettiin hoitokonekuvaus. Annossuunnittelun tietokonetomografiakuvien avulla generoitiin DRR kuva, jota verrattiin hoitokonekuvaan. Ensiäinen hoitokerta valittiin siksi, että se toteutetaan samana päivänä kuin simulointi ja se kuvaa tilannetta välittömästi simuloinnin jälkeen. Potilaan asettelu voidaan toteuttaa lähes samalla lailla kuin varsinaisessa simuloinnissa, koska potilaan kehon muoto ja ääriviiva eivät muutu merkittävästi simuloinnin ja hoidon välillä. Tutkimuksessa haluttiin nimenomaan selvittää simuloinnin merkitsemistarkkuutta ja osuvuutta eikä yleistä potilaan asettelutarkkuutta hoidoissa. Työssä tarkastellaan myös uuden menetelmän vaikutuksia sädehoidon simulointiin verrattuna simulointimenetelmään, joka perustuu perinteiseen simulaattoriin ja röntgentekniikkaan. TT-simulointi on menetelmänä ainutlaatuinen, se mahdollistaa kolmiulotteisen simuloinnin. Lisäksi potilaan annossuunnittelukuvaus ja simulointi voidaan toteuttaa samalla laitteistolla.

2 2. Taustaa ja kirjallisuuskatsaus Sädehoidon toteuttaminen vaatii tarkan simuloinnin ennen varsinaisen sädehoidon aloittamista. Tietokonetomografiakuviin perustuva kolmiulotteinen annossuunnittelu on mahdollistanut pienempien hoitomarginaalien käyttämisen sädehoidossa, tämän vuoksi tarkkuusvaatimukset ovat kasvaneet. Tarkkuus sinänsä ei välttämättä paranna potilaiden ennustettavissa olevaa elinaikaan, mutta vähentää haitallisten sivuvaikutusten esiintymistä. Lisäksi parhaillaan Suomessakin käynnistyvä intensiteettimuokattu sädehoito asettaa uudet vaatimukset sädehoitojen simuloinnille. 1980- ja 90-luvuilla simulointi on toteutettu simulaattorilla, joka perustuu perinteisen röntgentekniikan hyväksikäyttöön. Viimeisen viiden vuoden sisällä on perinteisen simuloinnin rinnalle kehitetty TT-simulaattori sekä simulaattori-tt. Ohessa tarkastellaan molempia uusia menetelmiä ja kartoitetaan lyhyesti markkinoilla olevia järjestelmiä. 2.1 Simulaattori-TT Simulaattori -TT perustuu perinteiseen simulaattoriin johon on liitetty ohjelmisto, joka pystyy rekonstruoimaan TT-leikkeitä. Yleensä olemassa oleva simulaattorilaitteisto ja ohjelmisto voidaan päivittää toimimaan simulaattori-tt:na. Luonnollisesti päivitys on huomattavasti halvempi kuin ostettaessa erillinen tietokonetomografialaite ja siihen simulointiominaisuus. Simulaattori-TT:n kuvanlaatu on kuitenkin parhaiillaankin vain välttävä, jos sitä verrataan TT - laitteiston kuvanlaatuun. Tämä johtuu siitä, että simulaattori-tt perustuu modifioituun sädehoitosimulaattoriin. Simulaattori-TT:ssa kuva muodostetaan yleensä digitoimalla videosignaali joka saadaan kuvavahvistimesta. Kuvausajat ovat pitkiä johtuen käytettävästä kuvaustekniikasta ja siitä, että järjestelmää ei ole alun perin suunniteltu leikekuvien kuvaamiseen. Lisäksi ongelmaksi tulee röntgenputken kuormitus ja sen myötä röntgenputken liiallinen lämpeneminen. Röntgenputken kuumenemisesta johtuen voidaan simulaattori-tt:lla ottaa noin 15 leikettä, joka on liian vähän 3D-annossuunnittelua varten. Simulaattori-TT:n parhaita ominaisuuksia on se, että sillä pystytään toistamaan kaikki samat hoitoasennot kuin hoitokoneella ja lisäksi kuvausaukon koko ei ole samalla lailla ongelmallinen kuin TT-simulaattoreilla. Otettaessa huomioon kuvavahvistimen vaatima liikerata, on sen rajoittaman kuvausaukon halkaisija n. 80 cm. Perinteinen simulaattori mahdollistaa liikkuvien elimien tarkastelun reaaliajassa, joka on monessa tapauksessa erittäin hyödyllinen ominaisuus. Simulaattori TT:lla ei tarvitse generoida DRR kuvia, koska sillä pystytään ottamaan perinteisiä simulaattorikuvia. Kaupallisena järjestelmänä voidaan mainita Varianin sädehoitosimulaattori Ximatron TT-optiolla (Galvin 95). 2.2 TT-simulaattori TT-simulaattori ei ole tekniikkansa puolesta uusi keksintö. Ensiäisen kerran menetelmä mainitaan julkaisuissa 1982, Amerikassa Galvin ja Japanissa Endo (Galvin 82, Endo 82). Menetelmä ei saanut suurta suosiota ja vasta 1990-luvun

3 puolivälissä TT-simulointi koki uuden kukoistuksen. Suurimpana syynä tähän oli se, että DRR -kuvien käyttö tuli mahdolliseksi, kun tietokoneet ja algoritmit olivat kehittyneet riittävän nopeiksi. TT-simulaattoreita on periaatteessa kahdenlaisia: järjestelmiä, joissa TT ja simulointiohjelmisto ovat integroitu yhteen, sekä järjestelmiä, missä TT ja simulointiohjelmisto eivät ole suoraan riippuvaisia toisistaan. Edellistä edustaa Marconin AcQSim TTsimulointijärjestelmä. Jälkiäisessä järjestelmässä TT voidaan valita vapaasti ja simulointiohjelmistoista voidaan esimerkkeinä mainita GE:n AdvantageSim- ja Varianin Somavisionohjelmistot. Laitevalmistajat kutsuvat simulointiohjelmistoja myös virtuaalisimulointiohjelmistoiksi. Virtuaalisimulointiohjelmistoiksi on kutsuttu myös ohjelmistoja, jotka eivät tue kenttien merkitsemistä potilaan iholle, vaan simuloivat virtuaalisesti hoitokenttiä kuvaruudulla. TT-laitteen merkistä riippumattomissa järjestelmissä ainoa vaatimus on, että simulointiohjelmisto pystyy vastaanottamaan TT:lta leikekuvia. Kaikissa edellä mainituissa järjestelmissä tiedonsiirto tapahtuu DICOM standardia hyväksikäyttäen, joten se ei tule kynnyskysymykseksi laitteistoja hankittaessa. Se, minkälainen kokoonpano hankitaan, riippuu seuraavista seikoista: yhteensopivuus olemassa oleviin järjestelmiin, muista sairaalan TT-järjestelmistä, kuvaustarpeista ja kokonaistaloudellisuudesta. Kokonaistaloudellisuus on tärkeä tekijä ja siihen kuuluu laitteen hankintahinta sekä järjestelmän ylläpitokustannukset (huolto- ja ohjelmistokustannukset). Annossuunnittelujärjestelmään kuvien tulee siirtyä ilman vääristymiä sekä sädehoitosuunnitelmien tulee siirtyä virheettömästi simulointiohjelmaan ja takaisin. Hankintaa suunniteltaessa on hyvä selvittää myös, miten TT-laitteisto soveltuu mahdollisesti tehtäviin diagnostisiin kuvauksiin. Jos laitetta käytetään myös vaativiin diagnostisiin kuvauksiin, laitteen tulee olla ominaisuuksiltaan monipuolisempi. Jälkiäisessä tapauksessa laitteen hinta on selkeästi kalliimpi. Meidän tapauksessae laitetta käytetään 80 % simulointiin ja 20 % röntgenosaston diagnostisiin kuvauksiin. TT-simulaattorissa yksi rajoittava tekijä on kuvausaukon- ja kuva-alueen halkaisija. Nykyisissä TT-laitteissa kuvausaukon halkaisija on tyypillisesti 70 cm ja kuva-alueen halkaisija (FOV) on 5-50 cm. Nämä halkaisijat ovat suuriassa osassa kuvauksia riittävät, mutta ne voivat tulla rajoittaviksi tekijöiksi, jos potilaat kuvataan esim. erilaisten potilasfiksaatiotelineiden kanssa. Hoitokäytössä olevien fiksaatiotelineiden tulee mahtua hoitoasennossa kuvausaukon läpi. Hoitoasennot, esim. missä käden tulee olla sivussa, ovat luonnollisesti mahdottomia kuvata. Kuvausaukon läpimitta on ollut meillä liian pieni ainoastaan kerran. Tällöin potilas simuloitiin perinteisellä simulaattorilla. Muutamia kertoja kuva-alueen halkaisija on ollut liian pieni ja tällöin osa potilasta on jäänyt kuvan ulkopuolelle. Näissä tapauksissa kuvaus on suoritettu siten, että poisjäävä alue ei ole sisältänyt hoitokenttien sisäänmenopisteitä. Tulevaisuudessa kuvausaukon koko tulee mitä ilmeisiin ongelmaksi useailla potilailla, koska potilaiden läpimitta näyttäisi kasvavan. Tämä tulee olemaan haaste tulevaisuuden laitteiden kehittämiselle. TT-laitteissa käytettävät pöydät ovat normaaleja diagnostisia pöytiä, joissa käytetään sädehoitoa varten kehitettyjä tasaisia pöytälevyjä. Tällaisen pöydän ongelma on se,

4 että pöytälevy liikkuu ainoastaan pitkittäissuunnassa ja poikittaissuuntainen liike puuttuu kokonaan. Pöydän nostomekanismeja on kahdenlaisia: suoraan nousevia ja sellaisia, joissa tapahtuu yhtä aikaa nousu- ja pitkittäisliike. Lisäksi pöydän taipuma on yleensä erilainen kuin varsinaisissa pöydissä hoitokoneilla. 2.3 TT-simulointitekniikat Galvin kuvailee artikkelissaan neljää erilaista TT-simulointitekniikkaa (Galvin 95). Edut ja haitat ovat työn kirjoittajan omia arvioita menetelmistä. 1) TT:n ja perinteisen simulaattorin yhdistelmä Ennen TT-leikkeiden ottoa laitetaan topograikuvaa hyväksikäyttäen potilaan iholle referenssipisteet, jotka merkitään röntgenpositiivisilla merkeillä. Topograikuvaa käytetään hyväksi, jotta löydetään kohdealueen taso suittaisesti. Merkit laitetaan potilaan sivuille ja päälle siten, että ne merkitsevät potilaan keskipisteen halutussa tasossa. Otetaan TT-leikkeet annossuunnittelua varten. Potilas poistuu. Tehdään annossuunnitelma. Simuloidaan perinteisellä simulaattorilla isosentripiste tai hoitokentät. Edut: Ei tarvita mitään erikoista tai muunnettua TT-laitetta, perinteinen TT käy sellaisenaan. Annossuunnitelma voidaan tehdä rauhassa eikä potilaan tarvitse odottaa TT-pöydällä. Haitat: Siirros alkuperäisistä merkeistä lopullisiin hoitomerkkeihin voi sisältää epätarkkuutta johtuen potilaan erilaisesta asennosta TT-kuvauksessa ja perinteisessä simuloinnissa. 2) Isosentripisteen karkea merkintä yhdellä kuvauskerralla Otetaan potilaasta TT-leikkeet Määritellään kohdetilavuus ja potilaan ääriviivat. Arvioidaan isosentrin paikka karkeasti ja merkitään se potilaan iholle lasereilla, jotka on tarkoitettu TT-simulointiin. Potilas poistuu. Tehdään lopullinen annossuunnitelma ja määritetään lopullinen isosentrin paikka. Hoidoissa käytetään pöydän siirtoja arvioidusta isosentristä lopulliseen isosentripisteeseen. Edut: Karkeasti merkitty isosentripiste on lähellä todellista isosentripistettä. Simulointi tapahtuu ainoastaan kerran. Haitat: Tarvitaan erityisesti TT-simulointiin kehitetty laserjärjestelmä. Joissakin tapauksissa löysä iho voi aiheuttaa sen, että kohteen keskipiste ei ole stabiililla

5 alueella ja menetelmän 1 kehon keskipiste toimisi parein (tämä pätee kaikkiin merkkauksiin yleiseinkin). Tätä menetelmää voisi käyttää myös siten, että annossuunnittelussa käytetään merkittyä pistettä isosentripisteenä ja käytetään epäsyetrisiä kenttiä. Tällä tavalla voitaisiin jättää pöydän siirrot pois. 3) TT-simulointi siten, että potilas odottaa pöydällä Otetaan TT-leikkeet. Määritellään kohdealue, kriittiset elimet ja potilaan ääriviiva. Potilas odottaa pöydällä sillä aikaa, kun tehdään hoitosuunnitelma valmiiksi. Merkitään isosentri tai kenttä potilaan iholle käyttäen TT-simulointiin kehitettyä laserjärjestelmää. Edut: Potilaan asento on sama moleissa vaiheissa. Tarvitaan ainoastaan yksi simulointikerta. Haitat: Potilas joutuu olemaan pitkän ajan paikallaan liikkumatta. Annossuunnitelma ja alueiden määrittäminen joudutaan tekemään suhteellisen lyhyessä ajassa. 4) Isosentripisteen tarkka merkintä kahdella kuvauskerralla Potilas kuvataan käyttäen yksinkertaisia asettelumerkkejä. Potilas poistuu Tehdään annossuunnitelma Isosentri ja kentät merkitään potilaan iholle käyttäen TT-simulointiin kehitettyjä lasereita. Edut: Potilaan ei tarvitse odottaa pöydällä alueiden määrittämistä ja annossuunnitelman valmistumista. Haitat: Potilaan asento kuvauksessa ja merkkauksessa ovat mahdollisesti erilaiset. Tarvitaan kaksi kuvauskertaa: annossuunnittelu- ja simulointikuvaus. Jyväskylässä käytössä on menetelmä 4 modifioituna. Modifiointi koskee lähinnä menetelmää, jota käytetään merkinnän onnistumisen varmistamiseksi. Menetelmä on kuvattu tarkein luvussa 4.3 Kenttien merkitseminen. Aivan äskettäin julkaistiin Van Sörnsen De Kosten tutkimus (Van Sörnsen De Koste 03), missä simulointi tapahtui lähes identtisesti meidän menetelmäe kanssa. Erona oli se, että annossuunnittelu-tt, isosentrin merkkaus ja merkkien tarkastus tapahtuivat samanaikaisesti. 2.4 Simulointitarkkuudet Kirjallisuutta läpikäytäessä kävi ilmi, että on hyvin vähän olemassa artikkeleita, jotka käsittelevät itse TT-simuloinnin tarkkuutta. Suurin osa artikkeleista käsittelee potilaan asettelutarkkuutta yhden hoitofraktion aikana tai hoitofraktioiden välillä. Yleensä

6 näiden tutkimusten tulokset ovat parempia verrattaessa tarkkuuteen ensiäisellä hoitokerralla. Tutkittaessa hoitofraktioiden välistä asettelutarkkuutta potilaiden asettelua muutetaan, jos kenttä ei ole kohdallaan eli asetteluvirheen keskihajonta pienenee. Lisäksi on todettu, että suuriat erot ovat odotettavissa simuloinnin ja ensiäisen hoitoon asettelun välillä (Pradier 99). Ei löytynyt yhtään artikkelia, joka olisi tutkinut eroa TT-simulointiajankohdan välillä. Eli tapahtuuko simulointi samanaikaisesti annossuunnittelu-tt:n kanssa vai tehdäänkö simulointi vasta sädehoitosuunnitelman valmistuttua. Yleisin ajankohta TT-simuloinnille on yhtä aikaa annossuunnittelu-tt:n kanssa, eli TT-simulointi toteutetaan yhdellä kertaa. Eturauhassyöpä Valicenti ryhmineen (Valicenti 97) suoritti retrospektiivisen ja randomisoidun kokeen 75 eturauhaspotilaalle. Kokeessa he yrittivät selvittää, tarvitaanko virtuaalisimuloinnin jälkeen perinteistä simulointia ennen hoitojen aloittamista. Moleissa ryhmissä virtuaalisimulointi toteutettiin TT-kuvien yhteydessä merkitsemällä eturauhashoitojen isosentripisteet potilaan iholle. Heillä oli käytössä AcQSim TT-simulaattorin edeltäjä PQ-5000. Heidän johtopäätöksensä oli, että perinteistä simulointia ei tarvita, vaan TT-simulointi riittää. Ensiäisessä ryhmässä ennen hoitoa otettiin ainoastaan konekuva filmille ensiäisellä hoitokerralla. Vastaavasti toisessa ryhmässä suoritettiin lisäksi perinteinen simulointi ja ensiäisellä kerralla otettiin konekuva filmille. Valicenti toteaa, ettei ryhmien välillä voida osoittaa tilastollista eroa ja tekee johtopäätöksen, ettei perinteistä simulointia tarvita. Perinteisen simuloinnin ryhmässä poikkeaman keskiarvo oli -0,3 ja keskihajonta 5,0, mitatut arvot olivat välillä -14-29. Vastaavat arvot ainoastaan virtuaalisimuloidulle ryhmälle olivat: keskiarvo 1,0 ja keskihajonta 8,0, mitatut arvot olivat välillä - 44-38. Tähän pelkästään virtuaalisimuloituun ryhmään kuului 36 potilasta. Moleissa tapauksissa hajonnat ovat suurehkoja ja erityisesti vaihteluvälit ovat suuret. Ehkä yllättäen TT-simuloinnissa saadaan poikkeamia, jotka ovat maksimissaan jopa luokkaa +/- 4 cm. Tämän suuruusluokan virhe viittaa simulointivirheeseen. Stryker (Stryker 99) tutki 25 eturauhassyöpäpotilaan asettelutarkkuutta. Hän kuvasi potilaat jokaisella hoitokerralla. Potilaat oli simuloitu TT-simulaattorilla. Potilaita, joiden merkkejä siirrettiin hoidon aikana, oli yhteensä 11. Konekuvia verrattiin DRRkuviin. Hän sai asetteluvirheeksi craniaali-caudaalisuunnassa, käyttäen meidän kenttänumerointia, kentälle K1 absoluuttisen poikkeaman keskiarvoksi 1,0 ja keskihajonnaksi 1,3, K2 1,2 +/- 1,3, K3 0,7 +/- 1.0 ja K4 1,4 +/- 1,4. Hän toteaa artikkelissaan, että korjausmenettely poistaa systemaattisen virheen ja pienentää satunnaisvirhettä.

7 Hurkmans (Hurkmans 01) tutki kirjallisuuden yhteenvetoartikkelissaan eturauhassyövän asettelutarkkuuksia. Artikkeleissa tutkittiin hoidon osuvuutta hoitofraktioiden aikana; simulointina käytettiin pääasiassa perinteistä simulointia. Osassa artikkeleita asettelua oli korjattu konekuvien perusteella. Tämä menettely pienentää systemaattista virhettä ja satunnaisvirhettä (Stryker 99). Hurkmansin mukaan artikkeleiden systemaattinen virhe oli 1,0 3,8 ja satunnaisvirhe 1,2 3,5. Hän esittää, että hyvän asettelun satunnaisvirheen tulisi olla alle 2,5 (1 keskihajonta). Rintasyöpä Buchali (Buchali 01) tutki työssään 12 rintasyöpäpotilaan tangenttiaalikenttien TTsimulaattorissa asetetun isosentripisteen osuvuutta ensiäisessä hoidossa. Potilaiden isosentripisteet merkittiin annossuunnittelu-tt:n yhteydessä AcQSim TTsimulaattorissa. Hän tutki kenttien asettelua vertaamalla DRR-kuvia potilaan konekuviin. Hän havaitsi, että ero oli 6,4 +/- 3,9. Hurkmans (Hurkmans 01) tutki kirjallisuuden yhteenvetoartikkelissaan myös rintasyövän asettelutarkkuuksia. Artikkeleissa tutkittiin hoidon osuvuutta hoitofraktioiden aikana; simulointina käytettiin ilmeisesti pääasiassa perinteistä simulointia. Osassa artikkeleita asettelua oli korjattu konekuvien perusteella. Tämä menettely poistaa systemaattisen virheen ja pienentää satunnaisvirhettä. Hurkmansin mukaan artikkeleiden systemaattisen virheen keskihajonta oli 1,0 4,7 ja satunnaisvirheen keskihajonta 1,7 14,4. Hän ei esitä artikkelissaan hyvän asettelun kriteereitä, kuten oli kyseessä eturauhassyövän yhteydessä. Pradier (Pradier 99) tutki retrospektiivisesti 31 rintasyöpäpotilasta. Potilaille oli tehty perinteinen simulointi ja ensiäisellä hoitokerralla otettiin konekuva kiihdyttimellä. Simulaattorifilmiä verrattiin konekuvaan. Tutkimuksessa kentän osuminen kohdalleen tutkittiin siten, että mitattiin etäisyys keskipisteestä keuhkon ja kylkiluun rajapintaan sekä keskipisteestä rinnan ääriviivaan. Ensiäisessä tapauksessa tarkkuus oli 0,68 +/- 9,06 ja jälkiäisessä tapauksessa 2,14 +/- 8,80. 50 % potilaista etäisyyden ero kentän keskipisteestä keuhkon rajapintaan oli < 4,5 ja jälkiäisessä tapauksessa < 1,25. Craniaali-caudaalisuunnassa tarkkuus oli 0,03 +/- 5,3 ja 50:llä % potilaista ero oli < 4,0. Kaikissa tapauksissa keskiarvot on otettu todellisista mittausarvoista. Fein (Fein 96) tutki retrospektiivisesti 13 rintasyöpäpotilasta. Potilaille oli tehty perinteinen simulointi. Potilaat olivat muotissa. Hän tutki perinteisen simuloinnin ja ensiäisen hoidon välistä tarkkuutta samalla tavalla kuin Pradier yllä. Hän havaitsi, että keskipisteen ja keuhkon rajapinnan tapauksessa eron keskihajonta oli 3,9. Keskipisteen ja rinnan ääriviivan välisen eron keskihajonta oli 4,6. Lisäksi hän tutki fraktion sisäistä muutosta tangentiaalisissa hoitokentissä. Hän havaitsi, että keskipisteen ja keuhkon rajapinnan etäisyysvaihtelun keskihajonta oli 4,4. Keskipisteen ja rinnan ääriviivan välisen etäisyyden vaihtelun keskihajonta oli 3,2.

8 3. Laitteistot ja ohjelmistot Jyväskylään asennettu järjestelmä koostuu seuraavista osista: TT-laitteisto, virtuaalisimulointiohjelmisto, merkintään käytetty laserjärjestelmä sekä liityntä annossuunnittelu- ja konekuvausjärjestelmiin. Lisäksi hankittiin myös ohjelmisto ja laitteisto simulointi- ja konekuvien demonstrointiin tarkistus- ja klinikkakokouksissa. 3.1 Tietoverkko Tiedonsiirto eri järjestelmien välillä tapahtuu 100 MB Ethernet paikallisverkkoa pitkin, kuva 3.1. Paikallisverkko on eristetty sairaalan muusta verkosta reitittimen avulla. Reititin estää sairaalan muun liikenteen näkymisen sädehoito-osaston virtuaaliverkossa ja näin vähentää verkon kuormaa. Tästä on se etu, että mahdolliset muualta sairaalaverkosta tulevat ylikuormat vältetään. Tämä on tärkeää, koska sädehoito-osaston verkossa kulkee runsaasti kuvadataa. TT:n ja virtuaalisimulaattorin välillä kuvien siirrossa käytetään DICOM standardin mukaista kuviensiirtoprotokollaa. Virtuaalisimulaattorin ja merkintäohjelmiston välillä tieto siirtyy ASCII tiedostoina käyttäen ftp tiedonsiirtoprotokollaa. Annossuunnittelun HP- UX käyttöjärjestelmän hakemistot on jaettu Samba ohjelmistolla, jolloin hakemistot näkyvät virtuaalisimulointiohjelmalle kuin mikä tahansa normaali Windows NT hakemisto. Kuva 3.1. Kaaviokuva sädehoito-osaston tietoverkosta.

9 3.2 Tietokonetomografialaite Siemens Somatom Emotion Järjestelmä käsittää Siemens Somatom Emotion tietokonetomografialaitteen. Järjestelmän ohjaustietokoneena on Siemens Primergy ja erillinen kuvaustietokone, joka on Siemensin valmistama. Tietokoneiden käyttöjärjestelmänä on Windows NT. Tietokonetomografialaite käyttää spiraalikuvaustekniikkaa, mutta se kykenee ottamaan myös yksittäisiä leikkeitä. Kuvausaukon halkaisija on 70 cm ja kuva-alueen halkaisija (FOV) on 5-50 cm. Ainoastaan noin 10 potilaalla FOV on osoittautunut liian pieneksi ja vastaavasti yksi potilas on ollut niin suuri, että hän ei ole mahtunut kuvausaukon läpi. Jos FOV on liian pieni, pitää annossuunnittelun kuvia otettaessa huomioida, että leikkautuva alue ei tule alueelle, missä hoitokentät tulevat sijaitsemaan. Kuvauspöytänä laitteistossa on normaali diagnostinen pöytä varustettuna tasaisella pöytälevyllä. Pöydän suurimpana ongelmana alusta asti oli sivuttaissiirtojen puuttuminen sekä se, että pöytä liikkui korkeussuuntaa säädettäessä myös pituussuunnassa. Jälkiäinen ongelma ratkaistiin siten, että ensin asetetaan pöydän korkeussuunta kohdalleen ennen pituussuunnan siirtoja ja lisäksi eri hoitomuodoille käytetään vakiokorkeuksia. Käytetty pöydän korkeus merkitään potilaan hoitokorttiin annossuunnitteluleikkeitä kuvattaessa ja samaa korkeutta käytetään myöhein TTsimuloinnin aikana. Sivuttaissiirto-ongelmasta päästiin, kun sairaalassa kehitettiin sairaalafyysikko Pekka Sjöholmin ideoimana ilmanpaineella toimiva pöytälevy. Järjestelmässä on kaksi hiilikuitulevyä, joiden väliin johdetaan alean levyn rei'istä ilmaa sairaalan sisäisestä ilmanpaineverkosta. Uusittu pöytälevy mahdollistaa potilaan siirtämisen sivusuunnassa +/- 3 cm. Sivuttaissiirron tarve on tyypillisesti noin 1 cm luokkaa. Sivuttaissiirtoja tarvitaan potilaan asettelun hienosäätöön. TT-simulaattorin tehokas käyttö vaatii runsaasti aikaa ja tämän vuoksi pelkästään diagnostisessa käytössä oleva TT ei mahdollista laadukasta TT-simulointia. Paras ratkaisu olisi, jos sädehoito-osastolla olisi käytössä oma TT-laite. Tästä olisi myös se etu, että joissakin tapauksissa potilaiden seuranta hoitojen aikana vaatii uusintakuvauksen. Taulukossa 3.1 on koottuna tietokonetomografialaitteen keskeisiät ominaisuudet. Kuvassa 3.2 on esitetty Siemens Emotion tietokonetomografialaite sekä LAP kattolaser.

10 Kuvausaukon halkaisija 70 cm Kuva-alueen halkaisija 5 50 cm Fokus-detektori etäisyys 94 cm Fokus-isosentri etäisyys 53.5 cm Viipalepaksuudet 1,2,3,5,8,10 Kuvausnopeudet 0.8, 1.0, 1.5 s/kierros Rekonstruktioaika 3 s Maksimi spiraali 120 cm Maksimi spiraaliaika 80 s Kuvamatriisi näyttö 1024 x 1024 kuva-alkiota Kuvamatriisi laskenta 512 x 512 kuva-alkiota Ilmaisintyyppi UFC keraaminen Detektoreita kentässä 672 kpl Detektorikanavia 1344 kpl Röntgenputken lämpökapasiteetti 3 MHU Röntgenputken läönluovutus (anodi) 635.5 khu/min Fokuskoko pieni 0.8 x 0.4 Fokuskoko suuri 0.8 x 0.7 Röntgengeneraattorin teho 40 kw Röntgengeneraattorin ma alue 30-80 mas Röntgengeneraattorin kv alue 80, 110, 130 kv Hoitopöydän liike pituussuunta 153 cm Hoitopöydän liike korkeussuunta 45-83 cm Hoitopöydän maksimikuorma 200 kg Taulukko 3.1. Siemens Somatom Emotion TT:n keskeisiät ominaisuudet. Kuva 3.2. Sädehoito-osaston Siemens Somatom Emotion TT-simulaattori ja lasermerkkausjärjestelmä.

11 3.3 Virtuaalisimulointiohjelmisto Somavision Järjestelmään kuuluu Varianin Somavision ohjelma simulointioptiolla, jota kutsutaan virtuaalisimulointiohjelmistoksi. Järjestelmä käsittää Varis Vision tietokantaserverin kuvien säilyttämiseen, jonka tietokoneena on HP Net Server LH3. Koneessa on lisäksi nauhavarmistusasema tietokantojen varmuuskopiointiin. Serverissä on 3x18 GB Raid-5 kovalevyä sekä Microsoft NT-server käyttöjärjestelmä. Virtuaalisimulointitietokoneena on HP Kayak XU ja käyttöjärjestelmänä on Microsoft NT. Demonstrointitietokoneena käytetään HP Vectra VL mikrotietokonetta, jossa on käyttöjärjestelmänä Microsoft NT. Kuvien demonstrointiin hankittiin dataprojektori, joka mahdollistaa kuvien heijastamisen suurelle valkokankaalle. 3.4 Merkintään käytetty laserjärjestelmä Lasermerkkausjärjestelmä on LAP Gmbh:n LAP Patpos CT-4. Järjestelmä pystyy osoittamaan lasereiden avulla kenttien isosentri- ja keskipisteet sekä kenttien kulmapisteet, jotka osuvat potilaan iholle. Laserit projisoivat iholle kaksi horisontaaliviivaa, vasean ja oikean, yhden sagittaaliviivan sekä yhden transversaali viivan, kuva 3.3. Kuva 3.3. Kuva laserviivoista. Järjestelmässä on yhteensä viisi laseria. Moleilla seinillä sijaitsevat liikkuvat laserit ja katossa olevassa laatikossa on kolme toisistaan riippumattomasti liikkuvaa

12 laseria. Niiden avulla voidaan merkitä pisteet, jotka ovat potilaan yläpinnalla eli välillä 90-270 astetta. Pituussuunnassa ja leveyssuunnassa merkitsemisetäisyys on +/- 300 keskipisteestä. Laserit ovat seinillä tyypiltään LAP Patpos CT-1 ja katossa LAP Patpos CT-1 Dual: ne kuuluvat laserluokkaan II ja ovat maksimiteholtaan < 1.0 mw. Valmistaja lupaa lasereiden liiketarkkuudeksi +/- 1 ja viivanpaksuudeksi < 1 neljän metrin projisointietäisyydellä. Laserohjausohjelmistossa on sisäänrakennettu laadunvalvonta. Laserit palauttavat mekaanisen paikkatietonsa, kun ne ovat saavuttaneet lasereille asetetut koordinaatit. Saavutetun paikan poiketessa eneän kuin 1 tavoitearvoista, järjestelmä antaa virheilmoituksen. Alkuperäisen järjestelmän ohjelma laski virtuaalisimulointiohjelmiston tuottamien koordinaattien avulla kenttien kulmapisteen koordinaatit ja määritteli, mitkä laserit käytetään pisteiden merkitsemiseen. Jo varhaisessa vaiheessa ilmeni, että kulmapisteiden merkitseminen ei ollut luotettavaa ja sen vuoksi päätettiin luopua niiden merkitsemisestä. Ongelma johtui siitä, että merkitsemisohjelmistossa ei ollut tietoa potilaan ääriviivojen muodosta ja se aiheutti ongelmia etenkin pään ja kaulan alueen merkitsemisissä. Valmistajat neuvottelivat keskenään ja päätyivät kehittämään järjestelmän, missä virtuaalisimulointiohjelmisto laskee leikkauspisteet ja ilmoittaa merkkausohjelmistolle, mitä lasereita tulee käyttää. Tämä oli järkevä ratkaisu, sillä simulointiohjelmalla on tarkka tieto potilaan ääriviivan muodoista ja ohjelman on helppo laskea, mitä lasereita tulee käyttää pisteiden merkitsemiseen. Katossa oleva laserlaatikko painaa 60 kg ja meillä se on kiinnitetty 10 :n teräslevyyn. Järjestelmän tietokoneena on Maxdata 600 ja käyttöjärjestelmänä Microsoft NT. Kuva 3.4. Käytössä olevien lasereiden liikkeiden koordinaatistot.

13 Kuva 3.5. Ehdotus sädesairaalan Siemens Emotion TT ja LAP Patpos CT-4 laserjärjestelmän sijoittelusta kuvaushuoneeseen. Kuvassa 3.5 on esitetty ehdotus tietokonetomografialaitteen ja lasereiden asettelusta hoitohuoneeseen. Hoitohuone on vanha röntgenhoitoihin käytetty huone. TT päätettiin asettaa huoneen halkaisijan suuntaisesti, jotta pöydän liikerata voidaan käyttää täysin hyväksi. Tällä järjestelyllä myös näkyvyys potilaaseen on hyvä. Asennuksessa lasereidenkeskipisteen etäisyydeksi TT:n kuvausaukon keskipisteestä valittiin ehdotuksesta poiketen 400 (kohta 8 kuvassa 3.5). Etäisyys on käyttäjän vapaasti päätettävissä asennuksen yhteydessä.

14 4. Keski-Suomen sädesairaalan sädehoito-osaston TT-simulointitekniikka Syövän ulkoiseen sädehoitoon käytetään pääasiassa lineaarikiihdyttimiä. Jokainen hoidettavaksi suunniteltu hoitokenttä tarkistetaan suorittamalla hoidon simulointi ennen varsinaista sädehoitoa. Simulointiin on käytetty perinteisesti sädehoidon simulaattoria, joka kostuu läpivalaisuyksiköstä ja itse simulaattorista. Perinteinen simulaattori pystyy toistamaan sädehoitokiihdyttimen liikkeet ja kenttien rajaukset. Simuloinnin aikana katsotaan hoitokenttien paikka läpivalaisukuvan avulla. Simuloinnin jälkeen tulostetaan simuloidut kentät joko perinteisinä röntgenkuvina tai vaihtoehtoisesti kuvat talletetaan digitaalisessa muodossa. Saatuja kuvia verrataan sädehoidon annossuunnittelussa muodostettuihin kenttäkuviin. TT-simulaattori on aivan uusi tapa suorittaa simulointi. Järjestelmä koostuu tietokonetomografialaitteesta, simulointiohjelmistosta sekä laserjärjestelmästä, jonka avulla toteutetaan kohdistus ja kenttien merkitseminen potilaan iholle. Sädehoitoosastolla käytössä olevassa järjestelmässä simulointiohjelmisto on erillinen ja riippumaton TT-laitteiston valmistajasta. Sädehoidon simulaatio voidaan toteuttaa usealla eri tavalla. Osastolla on käytössä menetelmä, joka tapahtuu pääsääntöisesti neljässä vaiheessa: otetaan potilaasta leikekuvat annossuunnittelua varten, tehdään annossuunnitelma, merkitään isosentripisteet TT-simulaattorissa ja tarkistetaan merkintä kiihdyttimellä konekuvauksen avulla. TT-simulaattorissa voidaan hoitokentät asetella myös suoraan esim. palliatiivisissa hoidoissa. Tällöin potilaasta otetaan TT-leikkeet hoidettavalta alueelta ja potilas odottaa pöydällä, kun lääkäri asettelee hoitokentät virtuaalisimulointiohjelmiston avulla. Tämän jälkeen merkitään kentät potilaan iholle. Näin selvitään yhdellä käynnillä ja potilas on valmis aloittamaan hoidot välittömästi. Myös suoraan TT-simulaattorissa aloitettaville potilaille lasketaan annosjakauma ja hoitokoneen asetusparametrit. Hoitokoneille lähetettävät hoidon verifiointitiedot valmistellaan annossuunnitteluohjelmiston avulla. Simulointi olisi mahdollista suorittaa myös siten, että TT-leikkeiden ottamisen jälkeen lääkäri määrittäisi virtuaalisimulointiohjelmassa hoidon isosentripisteen, joka merkittäisiin ja tatuoitaisiin potilaan iholle. Annossuunnitelma tehtäisiin käyttäen tätä isosentripistettä ja käyttämällä hyväksi hoitokoneen asyetristen kenttien mahdollisuutta. Potilas tulisi sitten aikanaan aloittamaan hoitoa ja hoito aseteltaisiin hoitokoneella ilman erillistä merkkausta TT-simulaattorissa. Kenttien oikeellisuus voidaan todeta kenttäkuvien perusteella ja siinä tapauksessa, että kentät eivät ole paikallaan, voidaan potilas simuloida TT-simulaattorissa uudelleen tai tehdään tarvittavat siirrot suoraan konekuvien pohjalta. Isosentripiste on usein helppo määrittää etukäteen esimerkiksi neljän kentän lantionseudun hoidoissa. Tähän ei meillä ole kuitenkaan vielä haluttu mennä johtuen käytettävissä olevista resursseista ja siitä, että kenttien asettelu on haluttu tarkistaa TT-simulaattorissa vielä ennen hoidon aloitusta.

15 Jälkiäisen menetelmän etuna on se, että potilaan asento kuvauksen ja merkitsemisen yhteydessä on toistettavissa helposti, koska potilas ei poistu paikalta. Potilaan hoitoa ei yleensä voida kuitenkaan aloittaa samana päivänä, sillä annossuunnitelman teko ei ole yleensä mahdollista samaksi päiväksi. Edellisen menetelmän etuna vastaavasti on se, että potilas hoidetaan välittömästi simuloinnin jälkeen. Tällöin potilaan ääriviivan mahdolliset muutokset jäävät pois ja potilaan asettelu on todennäköisesti helpompi toistaa. Sädehoidettavilla potilailla on pääasiassa kahdenlaisia hoitoja: annossuunnitelmanmukaiset ja suoraan TT-simulaattorissa alkavat hoidot. Ne eroavat toisistaan siinä, että kenttien asettelu tapahtuu jälkiäisessä tapauksessa heti potilaan ensikäynnillä ja samalla kentät merkitään potilaan iholle. Ohessa annossuunnitelmallisten hoitojen ja suoraan TT-simulaattorissa aloitettavien hoitojen prosessit on esitetty lyhyesti läpi koko hoitoketjun. Lyhenteet suluissa tarkoittavat järjestelmää missä toiminto tapahtuu. Prosessilistoissa on käytetty seuraavia lyhenteitä: TT = tietokonetomografialaite SV = SomaVision simulointiohjelmisto LAP = lasermerkkausjärjestelmä CP = Cadplan annossuunnitteluohjelmisto PV = PortalVision konekuvausohjelmisto V = Vision edit työasema kuvien demonstrointiin Annossuunnitelmalliset hoidot: Määritellään kuvattava alue (TT) Määritellään referenssitaso (TT) Asetellaan potilas referenssi- eli asettelutasossa (TT) Nollataan pöytä referenssitasoon (TT) Kuvataan potilas (TT) Määritellään potilaan ääriviivat (SV) Siirretään TT-leikkeet ja potilaan ääriviivat annossuunnitteluun (SV) Tehdään suunnitelma annossuunnittelussa (CP) Tarkistetaan annossuunnitelma ja tehdään verifiointitiedostot (CP) Siirretään annossuunnitelma virtuaalisimulointiohjelmistoon (CP) Tulostetaan referenssi- ja isosentritason TT-leikkeet (SV) Tehdään hoitokenttien DRR -kuvat (SV) Merkitään hoitokentät lasereilla (TT+LAP) Tarkistetaan DRR -kuvat ja valmistetaan potilaalle kuvausaikataulu (PV) Hoidetaan potilas ja suoritetaan konekuvaus (Kiihdytin) Valmistellaan kone- ja DRR -kuvat kokouksia varten ja tulostetaan ne (PV) Tarkastetaan kone- ja DRR -kuvat tarkastuskokouksessa (V) Esitetään kuvat osastokokouksessa (V)

16 Suoraan TT-simulaattorissa alkavat hoidot: Määritellään kuvattava alue (TT) Määritellään referenssi- eli asettelutaso (TT) Asetellaan potilas referenssitasossa (TT) Nollataan pöytä referenssitasoon (TT) Kuvataan potilas (TT) Määritellään potilaan ääriviivat (SV) Asetellaan hoitokentät (SV) Tulostetaan isosentritason TT-leikkeet (SV) Tehdään hoitokenttien DRR -kuvat (SV) Merkitään hoitokentät lasereilla (TT+LAP) Lasketetaan suunnitelma annossuunnittelussa ja tehdään verifiointitiedostot (CP) Tarkistetaan DRR -kuvat ja valmistetaan potilaalle kuvausaikataulu (PV) Hoidetaan potilas ja suoritetaan konekuvaus (Kiihdytin) Valmistellaan kone- ja DRR -kuvat kokouksia varten ja tulostetaan ne (PV) Tarkastetaan kone- ja DRR -kuvat tarkastuskokouksessa (V) Esitetään kuvat osastokokouksessa (V) 4.1 Potilaan kuvaaminen annossuunnittelua varten Ennen potilaan kuvaamista määritellään kuvattava alue, päätetään kuvausasento ja valitaan tarvittavat apuvälineet. Lasereiden avulla potilas asetetaan suoraan ja kuvattavalta alueelta valitaan referenssi- eli asettelutaso, jonka avulla potilas on helppo asetella. Tässä vaiheessa on tärkeää, että laserit ovat niiden nollakohdissa. Tämä sen vuoksi, että referenssitason kuva tarkistetaan TT:n kuvauskeskipisteen avulla, joka on yhtenevä lasereiden nollakohdan kanssa. Referenssitaso valitaan hoidettavalta alueelta siten, että tasosta on mahdollista löytää helposti luotettavat maamerkit. Maamerkkeinä käytetään esimerkiksi luurakenteita. Merkitään referenssitaso potilaan iholle siten, että se on toistettavissa mahdollisian helposti ja luotettavasti myöhein kenttien merkitsemisen yhteydessä. TT:n pöytä nollataan tähän referenssitasoon, nollauksen avulla saadaan kiinnitettyä potilaan koordinaatisto ja sitä käytetään hyväksi myöhein simuloinnin yhteydessä. Samoin pöydän korkeuslukema kirjataan potilaan hoitokorttiin. Potilaan kuvausasennon tarkka toistettavuus on oleellinen asia kuvauksissa ja simuloinnissa. Kuvassa 4.1 on kuva potilaan asettelutilanteesta.

17 Kuva 4.1. Potilaan asettelu. Maskiin on merkitty referenssitaso ja kohdistusviivat. Kuvauksen jälkeen leikekuvat siirretään simulointijärjestelmään käyttäen DICOM tiedonsiirtoprotokollaa. Simulointijärjestelmässä määritellään potilaan kehon ääriviivat. TT-leikkeet ja ääriviivatiedot siirretään annossuunnittelujärjestelmään sädehoitokenttien ja kohdealueen määrittämistä varten. Kuvatuista leikkeistä valitaan osa tulostettavaksi röntgenfilmille. Parhaillaan keskussairaalassa on meneillään RIS-järjestelmän (radiology information system) asennus. RIS-järjestelmä mahdollistaa myöhein TT leikekuvien talletuksen järjestelmään. Tämä tekee mahdolliseksi kuvien digitaalisen katselun mikrotietokoneen kuvaruudulla, jolloin erilliset tulostettavat röntgenkuvat jäävät historiaan. Annossuunnittelun TT-kuvausprosessi: Määritellään kuvausalue potilaan diagnoosin pohjalta Valitaan kuvattavalta alueelta referenssi- eli asettelutaso, jonka avulla potilas asetetaan hoitoasentoon Merkitään referenssitaso siten, että se on toistettavissa luotettavasti myöhein Nollataan TT:n pöytä referenssitasoon Kuvataan potilaasta TT-leikkeet kenttien asettelua varten Siirretään kuvat simulointijärjestelmään Määritetään potilaan kehon ääriviivat Siirretään kuvat ja ääriviivat annossuunnittelujärjestelmään

18 4.2 Hoitokenttien suunnittelu Hoitokenttien suunnittelu voidaan toteuttaa kahdella tavalla joko virtuaalisimulointitai annossuunnitteluohjelmassa. Jos kentät asetellaan suoraan virtuaalisimulaattorissa, niin tällöin kenttien simulointi tapahtuu samanaikaisesti eikä potilas poistu vaan odottaa TT-pöydällä. Tällaisia suoria asetteluita toteutetaan sädehoito-osastolla n. 3-4 % hoidoista. Asettelut ovat yleensä palliatiivisia kipuhoitoja. Myös näissä tapauksissa TT-leikkeet siirretään annossuunnitteluun, missä tehdään annoslaskenta. Joissakin tapauksissa annossuunnittelussa lisätään tarvittaessa vielä kiilat, jotta saadaan tasaisempi annosjakauma. Suurin osa hoitoja toteutetaan kuitenkin niin, että hoitokentät asetetaan annossuunnittelujärjestelmässä ja potilas tulee myöhein varsinaiseen hoitokenttien simulointiin TT-simulaattorille. Annossuunnittelu TT:n ja kenttien merkitsemisen väliaika on yleensä viikko, ellei potilaan hoito vaadi nopeampaa suunnittelua. Potilaan hoidon onnistumiseksi kaikille potilaille tehdään verifiointitiedosto. Tiedostossa kuvataan kaikki hoidossa tarvittavat hoitokoneparametrit. Tiedosto tehdään moleissa yllä kuvatuissa tapauksissa aina annossuunnittelussa annoslaskelman perusteella. 4.3 DRR -kuvien käyttö Käytettäessä perinteistä simulaattoria saadaan simulointikuva röntgenfilmille, jota voidaan verrata hoitokoneella otettuihin konekuviin. TT-simuloinnissa vertailukuva generoidaan digitaalisesti. Tällaista kuvaa sanotaan digitaalisesti rekonstruoiduksi röntgenkuvaksi eli DRR -kuvaksi. DRR -kuva vastaa perinteistä simulaattorin tuottamaa röntgenkuvaa, mutta se generoidaan digitaalisesti kuvattujen TT-leikekuvien avulla. Se muodostetaan siten, että otetaan huomioon sädehoitokentän geometria, erityisesti kentän divergenssi. DRR -kuva lasketaan siten, että aluksi määritetään taso tietylle etäisyydelle fokuksesta. Fokuksesta lasketaan piste pisteeltä röntgensäteen kulku valittuun tasoon; matkalla lasketaan säteen vaimeneminen kudoksessa käyttäen hyväksi TT-kuvista saatavaa elektronitiheystietoa. DRR -kuvaa rekonstruoitaessa on huomioitava rakenteet, jotka näkyvät konekuvissa. DRR -kuva generoidaan yleensä siten, että sekä luut ja pehmytkudokset korostuvat lähes yhtä voimakkaana kuvassa. Tämä sen vuoksi, että konekuvien ikkunointia muuttamalla voidaan yleensä moleat kudostyypit erottaa. DRR -kuvia käytetään konekuvien visuaaliseen vertailuun sekä niiden avulla määritellään luu- ja muita rakenteita DRR -kuvien ja konekuvien matemaattista yhteensovittamista varten. Määritellyt rakenneääriviivat laitetaan konekuvan päälle ja matemaattisesti lasketaan ero DRR -kuvan ja konekuvan välillä. Kuva 4.2 esittää DRR-kuvaa eturauhashoidon etukentästä. DRR -kuvan laatu on suoraan verrannollinen kuvattujen TT-leikkeiden lukumäärään ja leikepaksuuteen. Tästä johtuen spiraali TT-kuvien avulla saadaan parean laatuisia DRR -kuvia.

19 Kuva 4.2. Eturauhashoitokentän DRR -kuva. Kuvassa on tärkeää se, että lantion luut näkyvät selkeästi, jotta konekuvan ja DRR -kuvan visuaalinen vertailu ja kohdistus onnistuisivat. 4.4 Hoitokenttien merkitseminen Kun sädehoitokentät on suunniteltu annossuunnittelujärjestelmän avulla, siirretään kenttien geometriset tiedot simulointijärjestelmään, missä ohjelmisto siirtää kenttien koordinaatit lasermerkkausjärjestelmään. Simulointiohjelmisto mahdollistaa potilaan kolmiulotteisen mallintamisen ja sen avulla voidaan esittää hoitokenttien projektiot iholla. Näitä projektiokuvia eli ns. nahkakuvia käytetään dokumenttina hoitokentän muodosta ja paikasta. Kuvat tulostetaan paperille ja liimataan hoitokorttiin, jolloin ne jäävät dokumentiksi hoitokohteesta. Samalla tulostetaan TT-leikkeet referenssi- ja isosentritasosta hoitokenttineen paperille; näitä tulosteita käytetään hyväksi simuloinnin aikana vertaamalla niitä potilaasta annossuunnittelu kuvauksen aikana otettuihin referenssija isosentritason leikkeisiin. Potilas asetellaan iholla olevien referenssitasomerkkien ja kohdistuslasereiden avulla mahdollisian tarkasti samaan asentoon kuin edellisellä kuvauskerralla. Nollataan TT:n pöytä tähän referenssitasoon kuten tehtiin annossuunnittelukuvauksen aikana ( kuva 4.1). Pöydän nollaamisen avulla saadaan potilaskoordinaatisto kiinnitettyä samaksi moleilla kuvauskerroilla.

20 Käyttäen samoja kuvaus- ja pöydänarvoja kuvataan referenssitasosta leike ja verrataan sitä aikaisein kuvattuun vastaavaan leikkeeseen. Tarkistetaan, että potilaan asettelu ja asento on oikein ja tarvittaessa korjataan potilaan asentoa. Jos poikkeama on pieni, ei potilasta siirretä vaan huomioidaan poikkeama varsinaisten kenttien merkkauksen yhteydessä. Vertailu tapahtuu siten, että kuvatun leikkeen kuva-alueen keskipisteen kautta piirrettään apuviivat, kuva 4.3. Viivojen avulla tarkastetaan, että ne kulkevat samalla lailla kuin vastaavaa annossuunnitteluleikettä kuvattaessa. Vertailu onnistuu siksi, että referenssitason kohdistusviivat on merkitty merkkauslasereiden nollakohdan avulla ja tämä nollakohta on yhtenevä kuvausaukon keskipisteen kanssa. Meidän järjestelmässäe ovat kuvausaukon ja kuvan keskipiste samat, jos kuvauksessa ei ole käytetty suurennusta. Jos kuvauksessa käytetään suurennusta, on silloin tarkkaan selvitettävä, miten TT-järjestelmä käsittelee kuva-alueen ja kuvausaukon keskipisteen. Annossuunnittelutietokonetomografiassa ja simulointikuvauksessa tulee käyttää ehdottomasti samanlaisia suurennuksia, sillä muutoin joudutaan mitä ilmeisiin ongelmiin verrattaessa tasoja toisiinsa. Meillä ongelma on ratkaistu siten, että suurennusta ei kuvauksissa käytetä. Kuva 4.3. a) Referenssitaso annossuunnittelu TT-leikkeiden yhteydessä. b) Referenssitason tarkistusleike, otettu kenttien merkitsemisen yhteydessä. Apuviivat kulkevat molempien kuvien keskipisteen kautta.

21 Kuvassa 4.4 on esimerkki tapauksesta, missä potilaan asettelu on onnistunut. Vaseanpuoleinen vähennyskuva on saatu siten, että annossuunnitteluleikkeestä on vähennetty vastaava simuloinnin yhteydessä otettu leike. Vastaavasti oikeanpuoleisessa vähennyskuvassa kuvien vähennys on tehty toisinpäin. Kuvissa näkyy vaaleana alue, jonka harmaasävyarvo on suurempi kuin vähennettävässä kuvassa. Toisin sanoen kuvista näkyy miten paljon anatomiat poikkeavat toisistaan. Kuvista nähdään, että luurakenteissa, potilaan ääriviivassa sekä rakon täyttöasteessa on hieman poikkeamaa. Poikkeamat ovat kuitenkin niin vähäisiä, että menetelmän tarkkuus huomioon ottaen voidaan sanoa tasojen olevan samat. Kuva 4.4 Onnistunut potilasasettelu. a) annossuunnitteluleike b) simulointileike c) annossuunnitteluleike simulointileike d) simulointileike annossuunnitteluleike

22 Kuvassa 4.5 potilaan asettelu on epäonnistunut. Vähennyskuvat ovat toteutettu samoin kuin kuvassa 4.4. Vähennyskuvista nähdään, että potilaan ääriviiva poikkeaa huomattavasti simuloinnissa, kun sitä verrataan vastaavaan annossuunnitteluleikkeeseen. Kuvista näkee selvästi, että potilaan oikean puolen lihakset ovat pahasti jännittyneet. Tämänkaltainen suuri poikkeama potilaan ääriviivassa aiheuttaa sen, että potilas asetellaan uudelleen. Tässä kyseisessä tapauksessa, koska vika oli annossuunnitteluleikkeissä, päädyttiin potilas kuvaamaan alusta lähtien uudelleen. Lisäksi kuvista nähdään, että potilaan rakko on tyhjempi simulointivaiheessa, kun sitä verrataan annossuunnitteluleikkeeseen. Vastaavasti leikkeiden luurakenteet eivät poikkea toisistaan, joten taso on kohdallaan. Kuva 4.5 Epäonnistunut potilasasettelu. a) annossuunnitteluleike b) simulointileike c) annossuunnitteluleike simulointileike d) simulointileike annossuunnitteluleike.

23 Kun potilaan asento on todettu oikeaksi, ajetaan kuvauspöytä annossuunnittelukuvauksen ensiäisen leikkeen kohdalle (kuva 4.6). Ensiäinen leike valitaan sen vuoksi, että lasermerkkausjärjestelmä käyttää ensiäistä leikettä omana lähtötasonaan. Järjestelmän generoidessa merkintäpisteitä, lasketaan laserien poikkeutusarvot suhteessa tähän ensiäiseen leikkeeseen. Järjestelmä ilmoittaa kuvaruudulla ensiäisen leikkeen pöydän Z-arvon, joka on arvo mihin kuvauspöytä ajetaan TT:n omalla automaattiajolla. Tämä on otettava huomioon annossuunnittelussa; siellä ei saa lisätä tai kopioida leikkeitä tämän ensiäisen leikkeen yläpuolelle. Kuva 4.6. Annossuunnittelu TT-kuvien ensiäinen leike on lähtökohtana hoitokenttien merkitsemiselle.

24 Kuva 4.7. Isosentritason ja pisteiden merkkaus. Tämän jälkeen merkitään laserjärjestelmällä potilaan iholle tai maskiin isosentrin asettelupisteet tai kenttien keskipisteet. Merkintäpisteiden tarkistamista varten merkitään pisteet röntgenpositiivisella aineella. Meillä käytetään hauleja, joiden halkaisija on 2. Haulien ongelmana on se, että ne aiheuttavat leikekuviin artefaktoja. Kuvauspöytä saadaan kuvausasentoon siten, että pöytä ajetaan TT:n automaattiajolla pöydän Z-arvoon, joka on sama kuin annossuunnitelman isosentritaso. Kuvataan isosentritasosta leike ja verrataan hauleilla merkittyä isosentripisteen paikkaa annossuunnitelman mukaiseen isosentritasoon ja pisteen paikkaan. Vertailun helpottamiseksi TT-kuvaan merkitään apuviivat, jotka kulkevat potilaan iholla olevien haulien kautta, kuva 4.8. Tarkistetaan, että kohdistus on oikein ja tarvittaessa korjataan merkkien paikkaa iholla. Korjauksia tehtäessä siirretään ainoastaan haulien paikkaa, ei potilasta. Otetaan uusi leike kunnes isosentrin paikkaan ollaan tyytyväisiä. Simuloinnin jälkeen tulostetaan röntgenfilmille referenssi- ja isosentritason tarkastuskuvat. Potilaan iholle tatuoidaan isosentripisteet tai hoitokenttien keskipisteet sekä merkitään tarvittavat tasoviivat. Edellä kuvatussa menetelmässä parhaassa tapauksessa simuloinnin yhteydessä otetaan vain kaksi leikettä: referenssi- ja isosentritasot. Käytännössä otetaan isosentritason moleilta puolilta leikkeet, jotka ovat 2-5 päässä oletetusta isosentritasosta.

25 Kuva 4.8. Isosentritason ja pisteen tarkastaminen. a) Annossuunnitelma. b) Isosentripisteen ja kenttien sisäänmenopisteiden tarkastuskuva. Haulilla on merkitty potilaan iholle kenttien isosentripisteet. Asettelupisteiden merkitsemisprosessi: Siirretään suunnitelma annossuunnittelujärjestelmästä simulointijärjestelmään Siirretään iholle merkittävien pisteiden koordinaatit lasermerkkausjärjestelmään Asetellaan potilas referenssitason merkkien mukaan Nollataan TT:n pöytä referenssitasoon Kuvataan referenssitasosta leike ja verrataan sitä aikaisein kuvattuun vastaavaan leikkeeseen Tarkistetaan apuviivojen avulla, että potilaan asettelu ja asento on oikein. Tarvittaessa korjataan potilaan asentoa Siirretään annossuunnittelukuvauksessa käytetty ensiäinen leike lasereiden nollatasoon. Potilaspöytä siirretään ohjelman ilmoittamaan Z-arvoon. Merkitään laserjärjestelmällä potilaan iholle isosentrin asettelupisteet ja kenttien keskipisteet esim. hauleilla Kuvataan isosentritasosta leike ja verrataan hauleilla merkittyä isosentripisteen paikkaa annossuunnitelman mukaiseen isosentripisteeseen Tarkistetaan apuviivojen avulla, että kohdistus on oikein ja tarvittaessa korjataan merkkien paikkaa iholla 4.5 Hoitokenttien konekuvaus Simuloinnin jälkeen jokainen potilas kuvataan hoitokoneella ensiäisellä hoitokäynnillä, sädehoitokoneeseen liitetyn konekuvauslaitteen avulla. Sädehoitoosaston vanhean koneen kuvausilmaisin perustuu ionisaatiokaioihin ja uudempi amorfiseen piihin. Konekuvia verrataan simulointijärjestelmän tuottamiin DRR -kuviin. Simulointi suoritetaan uudelleen, jos tarvittava siirto on suuri, esim. yli 5. Siirron ollessa vähäinen suoritetaan siirto konekuvien perusteella. Käyttökokemusten perusteella vain erittäin harvoin joudutaan suorittamaan simulointi uudelleen ja korjaukset voidaan tehdä yleensä konekuvien perusteella. Korjausten jälkeen suoritetaan konekuvaukset aina uudelleen.