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
CT
Kohteen määrittely
Annoslaskenta
Kuvantaohjaus
Sädehoidon työvaiheet ja kuvien käyttö
Simulointi
Kohteen määrittely
CT
Kohteen siirto
MRI
Annoslaskenta
Kuvantaohjaus
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!)
Haasteita
• Potilaan asettelu
• Perinteisillä MRI-laitteilla
eri asento kuin sädehoidossa
• Geometrinen vääristymä
• Raportoitu: sub-mms -> 3 cm
Mah et al.
Med. Phys.
2002
• Ei elektronitiheys-informaatiota
• Miten laskea annos ja rekonstruktuoida DRR:t ?!?
Potilaan asettelu ja geometrinen
vääristymä meiän simulaattorissa
• Iso bore: Ф = 70 cm
• Lisävarusteita: laser-systeemi, tasainen pöytälevy, MRyhteensopivat fiksaatiovälineet, kelateline
• 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
1.5 T imager GE
Optima MR450w
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???
T1/T2*-weighted in-phase MRI
Pseudo-HU konversio
- Video pyörimään....
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
Annoslaskenta
Kohteen määrittely
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
MRI-Linac prototype
Karlsson et al., Umeå, Sweden
Raaymakers et al., Utrecht, The Netherlands
(Univ. Med. Cent. Utrecht with Elekta and Philips)
• Lisää menetelmiä pseudo-CT:n tekemiseksi
• Voittoa tavoittelevat yrityksetkin kiinnostuneet
• Erityis-kiitokset
Tattis !!!
[email protected]
• Elekta (research grant for the project)
• Meiän projektiryhmä
Jani Keyriläinen Tiina Seppälä Mika Kapanen
Laura Tuomikoski Juha Korhonen Mikko Tenhunen
Tattis !!!
[email protected]
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