New inverse planning technology for image-guided cervical cancer brachytherapy: Description and evaluation within clinical frame

Transkript

1 New inverse planning technology for image-guided cervical cancer brachytherapy: Description and evaluation within clinical frame Petra Trnková a Richard Pötter a, Dimos Baltas b,c, Andreas Karabis d, Elena Fidarova a, Johannes Dimopoulos a, Dietmar Georg a, Christian Kirisits a a Dep. of Radiotherapy, Medical University of Vienna, Austria b 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) Konference Radiologických ÖGMP Workshop fyziků 2010, ÖGRO Kouty 2009 nad Desnou

2 Brachyterapie nádorů děložního čípku Vídeňský aplikátor (kombinace intrakavitární a intersticiální brachyterapie)

3 Obrazem řízená brachyterapie

4 Inverzní plánování Forward planning Inverse planning Target Target Dwell positions Dwell times Dwell positions Dwell times OARs OARs

5 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

6 Manualní optimalizace

7 Inverzní optimalizace

8 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

9 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)

10 Anatomy based loading patterns

11 Different optimization sets

12 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

13 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 r (Nucletron)

14 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

15 Výsledné dose constraints

16 T/R Bladder D2cc V100 (Gy) Rectum D2cc D90 (%) Sigmoid D2cc

17 T/R + N V100 (Gy) Bladder D2cc Rectum D2cc D90 (%) Sigmoid D2cc

18 Časy v jednotlivých částech aplikátoru

19 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

20 Děkuji za pozornost!