Sädehoitopäivät, 16-17.4.2015, Turku MRI-pohjainen sädehoito Juha Korhonen, DI Erikoistuva fyysikko, HYKS Syöpäkeskus Väitöskirja-projekti: MRI-based radiotherapy
Sädehoidon työvaiheet ja kuvien käyttö Simulointi Kohteen määrittely Annoslaskenta Kuvantaohjaus CT
Sädehoidon työvaiheet ja kuvien käyttö Simulointi Kohteen määrittely Annoslaskenta Kuvantaohjaus CT MRI Kohteen siirto
Sädehoidon työvaiheet ja kuvien käyttö Simulointi Kohteen määrittely Annoslaskenta Kuvantaohjaus CT Kohteen siirto MRI jos: jos: Vältetään ylimääräinen CT-kuvaus Vältetään kohteen siirrosta aiheutuva epävarmuus Säästetään sairaalan resursseja (ja potilasta!)
Potilaan asettelu Perinteisillä MRI-laitteilla eri asento kuin sädehoidossa Haasteita Geometrinen vääristymä Raportoitu: sub-mms -> 3 cm Ei elektronitiheys-informaatiota Miten laskea annos ja rekonstruktuoida DRR:t?!? Mah et al. Med. Phys. 2002
Potilaan asettelu ja geometrinen vääristymä meiän simulaattorissa Iso bore: Ф = 70 cm Lisävarusteita: laser-systeemi, tasainen pöytälevy, MRyhteensopivat fiksaatiovälineet, kelateline 1.5 T imager GE Optima MR450w Geometrinen tarkkuus Sekä systeemistä- että potilaasta aiheutuvat 9 cm kuvausisosentristä: < 0.7 mm Kudosten rajapintojen siirtymät Luun reuna: < 1mm, rectumin seinämä < 2 mm Lantion ihonpinta: KA < 2 mm
Ratkaisu HU-lukujen puutteeseen: Pseudo-CT Traditionaaliset homogeeniset menetelmät Homogeeninen pseudo-ct (HU=0) Lisätty heterogenisuutta luu-segmentillä (HU>>0) CT Meidän haaste; Miten voitaisiin lisätä pseudo-ct:n heterogeenisuutta??? Olisiko mahdollista saavuttaa HU -informaatio MRI datasta??? T 1 /T 2 *-weighted in-phase MRI
- Video pyörimään... Pseudo-HU konversio
Heterogeenisen pseudo-ct:n laatu Pseudo vs CT HU tarkkuus Paikallisesti (KA): 10 HU pehmytkudoksissa, ja 100 HU luu-kudoksissa 90 % voluumista: 20 HU:n sisällä pehmytkudoksissa, ja 200 HU:n sis. luu-ludoksissa
Annoslaskenta vs = 15 prostata potilasta: suunnitelmat kahdella eri softalla ja tekniikalla Erot 2D Gamma-index metodilla (1% & 1mm): 80% - 100%, (KA 94%) Erot DVH:issa: -1,0% - +0,8%
Kuvantaohjaus Pseudo-CT referenssinä CBCT-kuvalle 3D ja 6D automaattinen kohdennus Pseudo-DRR referenssinä 2D konekuville Manuaalinen 3D kohdennus Pseudo CT Potilaan asettelun erot: ~ 0 ± 1 mm Erot eivät suurempia kuin epävarmuus CT referenssinä
Saavutuksia... Heterogeeninen pseudo-ct yhdestä MRI kuvasta Sädehoito voidaan toteuttaa pelkän MRI:n pohjalta Simulointi Kohteen määrittely Annoslaskenta Kuvantaohjaus Pseudo-CT MRI-pohjainen sädehoito otettu käyttöön...ja kehitteillä olevaa Rutiini workflow Automatisointi, QA, koulutus... MRI-pohjainen suunnittelu yleisesti lantion alueella Mahdollisuuksia myös muissa kehon osissa (?)
Maailman tuulia MRI:n käyttö sädehoidossa lisääntyy MRI simulaattorit (Turku 2015, Tampere 201X?,...) MRI-guided radiotherapy Dedicated MRI for image guidance Karlsson et al., Umeå, Sweden MRI-Linac prototype Raaymakers et al., Utrecht, The Netherlands (Univ. Med. Cent. Utrecht with Elekta and Philips) Lisää menetelmiä pseudo-ct:n tekemiseksi Voittoa tavoittelevat yrityksetkin kiinnostuneet
Tattis!!! Erityis-kiitokset Elekta (research grant for the project) Meiän projektiryhmä Juha.p.korhonen@hus.fi Jani Keyriläinen Tiina Seppälä Mika Kapanen Laura Tuomikoski Juha Korhonen Mikko Tenhunen
Tattis!!! Juha.p.korhonen@hus.fi References Korhonen et al. Feasibility of MRI-based reference images for image-guided radiotherapy in the pelvis with either cone-beam computed tomography or planar localization images, Acta Oncol. Ahead of print (2014). Korhonen et al. Influence of MRI-based bone outline definition errors on external radiotherapy dose calculation accuracy in heterogeneous pseudo-ct images of prostate cancer patients; Acta Oncol. 53, 8, 1100-1106 (2014) Korhonen et al., A dual model HU conversion from MRI intensity values within and outside of bone segment for MRI-based radiotherapy treatment planning of prostate cancer, Med. Phys. 41, 011704, 1-13 (2014). Korhonen et al. Absorbed doses behind bones with MR image-based dose calculations for radiotherapy treatment planning, Med. Phys. 40, 011701, 1-10 (2013). Kapanen & Tenhunen; T1/T2*-weighted MRI provides clinically relevant pseudo-ct density data from pelvic bones in MRI-only based radiotherapy treatment planning. Acta Oncol. 52, 3, 612-618 (2013). Kapanen et al. Commissioning of MRI-only based treatment planning procedure for external beam radiotherapy of prostate, Magn. Reson. Med. 70, 127-135 (2013).
Pseudo-HU konversio pehmytkudoksille - Luu-segmentin ulkopuolella simppeli lineaarinen malli
Pseudo-HU konversio luu-kudoksille - Luu-segmentin sisällä kuvakohtaisesti säädettävä malli