Inverzní plánování

New inverse planning technology for image-guided
cervical cancer brachytherapy:
Description and evaluation within clinical frame
Petra Trnkováa
Richard Pöttera, Dimos Baltasb,c, Andreas Karabisd, Elena Fidarovaa,
Johannes Dimopoulosa, Dietmar Georga, Christian Kirisitsa
a
b
Dep. of Radiotherapy, Medical University of Vienna, Austria
Dep. of Medical Physics & Engineering, Strahlenklinik, Klinikum Offenbach GmbH, Germany
c
Physics Dep., University of Athens, Greece
d
Pi-Medical Ltd., Athens, Greece
Radiotherapy and Oncology 93 (2009) 331 - 340
Konference Radiologických
ÖGMP Workshop
fyziků 2010,
– ÖGRO
Kouty
2009
nad Desnou
Brachyterapie nádorů děložního čípku
• Vídeňský aplikátor (kombinace
intrakavitární a intersticiální
brachyterapie)
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Obrazem řízená brachyterapie
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Inverzní plánování
Forward planning
Inverse planning
Target
Target
Dwell positions
Dwell positions
Dwell times
Dwell times
OARs
OARs
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Problematika inverzního plánování
• inverzní plánování je založeno na individuální anatomické situaci
pacienta
• Vstup pro inverzní plánování:
• dávkovo –objemové parametry
• ALE!
• Prostorová dávková distribuce není zohledněna
• Váha jednotlivých částí aplikátoru není zohledněna
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Manualní optimalizace
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Inverzní optimalizace
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
HIPO
HIPO = Hybrid Inverse treatment Planning and Optimization
• umožňuje vypočítat optimální pozici intersticiálních jehel
(inverzní plánování) nebo pouze optimalizovat dávkovou
distribuci z již umístěných jehel (inverzní optimalizace)
• umístění intersticiálních jehel:
Simulated Annealing (SA) method
• optimalizace dávkové distribuce:
Newton-like iterative method
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Implementace HIPO do plánovácího systému
• restrikce gradientu mezi jednotlivými pozicemi zdroje v
aplikátoru (dwell time gradient restriction)
• loading patterns založeny na individuální anatomii pacienta
(anatomy based loading patterns)
• dva rozdílné sady parametrů + zamknutí části implantátu (two
different set of constraints)
• parametr pro okolní tkáň (normal tissue constraint)
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Anatomy based loading patterns
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Different optimization sets
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Dwell time gradient restriction
• gradient času mezi pozicemi v jednotlivých katetrech
• jedná se o váhu odpovídající „objective function“
• jeho hodnota ovlivňuje hladkost přechodu mezi jednotlivými
pozicemi v rámci daného katetru
• hodnota mezi 0 a 1
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Materiál a metody
• 20 pacientek:
• 10 tandem / ring (T/R)
• 10 T/R patients s intersticiálními jehlami (T/R+N)
• Prescribed dose: 7 Gy / fraction to HR CTV (High Risk CTV)
• Manually optimized treatment plan: PLATO r14.3 (Nucletron)
• Inverse optimized treatment plan: Oncentra GYN r0.9.14 (Nucletron)
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Dozimetrické vyhodnocení plánů
• HR CTV
• D90 (Gy): dávka do 90% objemu HR CTV
• V100 (ccm): absolutní objem HR CTV ozářeného předepsanou dávkou
• OARs (moč. měchýr, rektum and sigma):
• D2cc (Gy): minimální dávka do nejvíce ozářených 2 ccm
• Implantát
• VPD (ccm): Objem 1x, 2x and 4x větší než předepsaná dávka
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Výsledné dose constraints
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
T/R
Bladder
D2cc
V100 (Gy)
Rectum
D2cc
D90 (%)
Sigmoid
D2cc
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
T/R + N
Bladder
D2cc
V100 (Gy)
Rectum
D2cc
D90 (%)
Sigmoid
D2cc
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Časy v jednotlivých částech aplikátoru
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Závěr
• inverzní plánování s HIPO umožňuje vytvořit plány pro
brachyterapii karcinomu děložního čípku, které jsou srovnatelné
s plány vytvořenými manuálně
• tyto plány splňují všechny požadavky, které byly vytvořeny a
ověřeny klinickou praxí
• HIPO bere v úvahu prostorovou dávkovou distribuci
• HIPO zlepšuje therapeutic ratio a zmenšuje objem vysokých
dávek v okolí intersticiální části aplikátoru
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou
Děkuji za pozornost!
Konference Radiologických fyziků 2010, Kouty nad Desnou