Image Fusion (PET,MR….) ın önemi, Tedavi Planlamasındaki etkisi

Dr. Tülay Ercan Özel Gayrettepe Florence Nightingale Hastanesi

UROK X.

Antalya-Nisan 2012

Sunum akışı

Neden çok modelli görüntüleme?

Görüntüleme sistemleri (CT,MRG,PET,US)

Tedavi planlamasında karşılaşılan sorunlar için örnekler.

10 May 2012 2

Radyasyon Onkolojisinde neden çok modelli görüntüleme

10 May 2012 3

10 May 2012 UROK 2012

4

10 May 2012 5

10 May 2012 6

10 May 2012 7

10 May 2012 8

10 May 2012 9

10 May 2012 10

Hedeflemede gözlemci değişkenliği Hedefi doğru ve kesin tanımlama 3DRT ve IMRT de önemlidir.

Gözlemci değişikliği radyasyon tedavisinde geometrik belirsizliklerin en büyük kaynağıdır. Weiss E, and Hess CF. Strahlenther Onkol 2003, 179

Gözlemciler arasında görüş değişkenliği hareket ve set-up için gerekli marjın artmasına sebep olur

10 May 2012 11

KAYIT ve FUZYON Birden fazla görüntüleme yöntem verilerinin bir hastanın referans koordinat sistemi üzerine kaydedilmesine Kayıt ve ardından hastanın daha eksiksiz bir temsilini elde etmek için birleştirilmesine Fuzyon denir.

Marc L Kessler, PhD and Kelvin Li, MS

Department of Radiation Oncology, The University of Michigan

3D Conformal Radiation Therapy and Intensity Modulated Radiation Therapy: Physics and Clinical Considerations. Advanced Medical Publishing; 2001.

10 May 2012 12

FUZYON’da AMAÇ

BT, MRG, PET, SPECT ve ultrason görüntüleme tekniklerinde görüntü birleştirmenin amacı, her yöntemin güçlü yönünden faydalanarak hedefi daha iyi belirlemektir.

10 May 2012 13

BT Bilgisayarlı tomografi üç-boyutlu bir hasta modelinin yapılandırılmasında

uzaysal uygunluk için altın standart olarak kabul edilir.

BT de uzaysal çözünürlük düşük olsa da son derece iyi kontrast çözünürlüğe sahip

TPS doz hesaplama, doku yoğunluk bilgisi, geometrik doğruluk ve elektron yoğunlukları ile doğru doz hesaplaması

DRRs

Masa üstü, immobilizasyon

Pozisyonlama için lazer kullanımı

Çok kesitli tarayıcılar ve 4DCT tarayıcılarla hareket sorunlarının aşılmasını sağlar

Başka modellemelerin görüntü kaydı için temel görüntü (MR, SPECT, PET)

10 May 2012 14

MRG MRG TPS de radiosurgery amaçlı (Fabrikant et al. 1985)

Beyin tümörlerinin radyoterapi planlamasında hedef volümün MRI ile tanımlanmasıyla volümde ortalama %30 azalma olduğunu bildirilmiştir

MRG RT(Fraass et al. 1987)

MRG brachy (Houdek et al. 1989)

MRG simulatör (Mizowaki et al. 1996 Japan)

MRG simulatör (Krempien et al. 2002 Bristol,Heidelberg, Chen 2004 Philadelphia)

10 May 2012 15

MRG Mükemmel bir yumuşak doku kontrastı sebebiyle BT ye göre avantaj

sağlar (Khoo).

Geniş bir aralıkta MR darbe dizileri arasında çeşitli görüntü kontrastı artırılabilir. Bu sayede ödem yağ gibi dokuları ayırt edebilme kolaylaşır.

MR görüntüleri bazı dokular için doğrudan daha iyi görselleştirme sunan, sagital ve koronal düzlemler boyunca elde edilebilir.

Tedavi planlamasındaki çeşitli sınırlamalar tek başına MRG verilerinin kullanımını engellemiştir . MRG Gamma Knife radyocerrahi tedavi planlaması için kullanılmaktadır.

Bu sınırlamalar: MRG kortikal kemik sinyal eksikliği ve görüntü yoğunluk değerleri, elektron veya fiziksel yoğunluk ile ilişkilidir (Fraass, Schad).

Genel olarak, radyoterapi planlaması için MRG uygulaması beyin, kafa tabanı, serviks, karaciğer ve bazı prostat kanserleri sayılabilir.

10 May 2012 16

PET’in RTP’da kullanımı 2000 9 yayın

2005 sonlarında 187 yayın

2010 Haziran sonunda 565 yayın aynı anahtar kelimeyi kullanmış

Vincent Gregoire, Arturo Chiti

Volume 96 September 2010 275-276 Radiotherapy &Oncology

10 May 2012 17

PET/SPECT PET ve SPECT biyolojik olarak aktif tarayıcıları taşıma ve biriktirme ile

görüntülemeye izin verir.

PET ve SPECT çalışmaları anatomik bilgiden ziyade fizyolojik bilgi sağlar. Bu modalitelerden elde edilen veriler tümör metabolizması hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.

Hasta takibinde PET görüntülemenin yararlı olduğu kanıtlanmıştır. Tümör nüksü ve radyasyon nekrozu ayrımı (Doyle).

Tedavi planlaması için SPECT bilgisi hüzme yönlendirmesine karar vermeye yardımcı olmada bölgesel akciğer fonksiyon göstermek (Marks), ve radyoaktif mono-klonal antikor dağılımı ölçmek için kullanılmaktadır (Koral).

Fonksiyonel PET görüntüleri farklı amaç ve farklı stratejiler için RT planlamasında kullanılabilir.

Birinci strateji, PET görüntüleme verileri daha iyi hedef hacim belirlenmesine yardımcı olur.

İkinci strateji, daha yüksek dozla tedavi edilebilecek radioresistans bölgelere dose painting uygulanmasında. Daniela Thorwarth , Xavier Geets , Marta Paiusco Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 317–324

10 May 2012 18

US

Ultrason görüntülemede doku görüntülemesi için elektromanyetik enerji yerine mekanik (ses) enerjisi kullanılır.

Ultrason önemli avantajları arasında gerçek zamanlı görüntüler elde edilmektedir.

Cihaz nispeten küçük ve iyonize radyasyon içermez. Ultrason ile üç boyutlu veri toplama da artık mümkün. Radyoaktif kaynak yerleştirme ve prostat için sınır tanımı (Narayana, Pathak).

Doku-kemik, doku-hava arabirimlerinde etkili yansıma dezavantaj yaratabilir

10 May 2012 19

Tedavi Planlama

10 May 2012 20

CT sayısının ölçümü

10 May 2012 21

Değişen seviyenin etkisi

W=500, L=0 W=500, L=-700,

Griler su da merkezlenmiş Griler akciğer yoğunluğunda

merkezlenmiş

10 May 2012 22

Hasta karakteristiği Yabancı metalik malzemeler Çizgiler, foton saçılımı Protezler, diş dolguları, stereotaktik çerçeveler, implantlar

Görüş alanı dışındaki anatomi (FOV)

10 May 2012 23

Çizgilenme foton açlığı Çizgi artifaktları belli projeksiyonlar için dedektöre düşük

sinyal ulaşması sebebiyle olabilir (örn. Omuzlar sebebiyle lateral görünümden)

10 May 2012 24

Nefes Kontrolü

10 May 2012 25

RTP’da BT hareketlerinin oluşturacağı artifaktlar Hem hedef hem de normal dokuların hatalı

lokalizasyonuna

Organ ve ara yüzeylerin kenarlarında bulanıklık

Hedef ve normal dokuların yanlış çizilmesine

Geometrik kayıp

Doz hesaplamada hatalar, DVHs

Bunun için gerektiğinde 4D görüntüleme ve IGRT

10 May 2012 26

RT planlaması için geniş çaplı görüntüleme sistemi

85cm çaplı 70cm çaplı

10 May 2012 27

Lokalizasyon: Düşük kontrast çözünürlüğü

Aynı azaltma katsayısına sahip dokularda tümörü tanımlamadaki zorluk

TÜMÖR NEREDE????

10 May 2012 28

Birçok tümör tipleri için , klinik patolojik çalışmalar göstermiştir ki fonksiyonel ve yapısal görüntüleme verileri olduğunda tümör bilgisinin tahmini daha doğru olarak yapılabilmektedir.

10 May 2012 29

10 May 2012 30

PET sistemlerinin imaj kalitesi Uzaysal boyut çözünürlüğü dedektörü boyutu ile

(4 ile 6mm) sınırlı

Temporal çözünürlük- elde etme zamanına bağlı

Sinyal gürultü oranı, uzaysal rezolusyon, enerji rezolusyonu, sensitivity vs Dedektör tipine Dedektör sayısına Rekonstrüksiyon algoritmasına 2D vs 3D bilgi toplama

Açıklık büyüklüğu- 70cm standart; 85cm büyük delik

10 May 2012 31

FDG’nin fizyolojik (uptake) alımı Beyin, böbrekler, mesane, miyokardium, bezler

Kas uptake (alımı)- egzersiz veya stres kaynaklı aktivite

Kemik iliği - post-kemoterapi

Kahverengi (adipose) yağ- supra-klavikula bölgede adipose yağ-lenf nodu tutulumu için yanlış pozitif

10 May 2012 32

Metalik implantlar CT’de, metaller yüksek CTsayıları ile verilirler.

CTAC’nın kullanımı, FDG alımının beklenenin üstünde yanlış tutulum gibi düşünülmesine yol açar.

10 May 2012 33

Kontrast madde

BT kontrastı metal implantlarda oluşan artifaktlara benzer görüntüler yaratır.

10 May 2012 34

Solunum hareketi CT ve PET’in solunum fazlarındaki farklılıkları, CTAC

kullanıldığında artifaktlar oluşturur.

10 May 2012 35

PET görüntüleri- azaltma katsayısı

Özellikler (AC yok) AC yok AC var

• Akciğerler sıcak görünür

• dış yüzeye göre iç yüzeyde aktivite

azalması (örn.karaciğer)

• aynı zamanda cilt nispeten sıcak.

10 May 2012 36

Kesme artifakları BT FOV u PET FOV un dan daha küçük olduğu zaman meydana gelir.

Hasta BT FOV unun dışına taşarsa PET rekonstiksiyonu kesme bölgesinde azaltma düzeltmesine gerek

olmadığını farzeder>>>>>>>> beklenenden az PET aktivitesi Saha çizgileri BT dışında>>>>>>>>beklenenden daha az PET aktivitesi

10 May 2012 37

4D PET-CT

4D PET-CTçalışmaları önem kazanmıştır

Volüm tanımlama ve hacim üzerindeki etkisi

CTAC uygulandığında voksel yoğunluğu belirlenmesinde daha doğru

10 May 2012 38

Atelektazi mevcut iken PET target volüm çizimini etkileyebilir. PET tümör ve arasındaki sınır ayırmak için yardımcı olur.

10 May 2012 39

PET teknolojisindeki son gelismeler • Kombine PET-MRI tarayıcıları

• PET-MRI ın potansiyel avantajı • Daha iyi yumuşak doku kontrastı • Anatomik hem de fonksiyonel MRI (örneğin, farklı süreçleri ölçmek) ile işlevsel PET birleştirebilirsiniz • Daha iyi yumuşak doku kontrastı • Her iki yöntemin aynı anda alınması • Hiçbir CT X ışını dozu yok

10 May 2012 40

Sonuç Birden fazla görüntüleme yöntemi birleştirilerek

konformal ve IMRT tedavisinde başarıya ulaşmak mümkündür. Bu sebepten hedefin veya risk altındaki organların yetersiz görüntülendiği bir yöntem yanında güçlü bir yöntemden faydalanılmalıdır.

Seri görüntüleme çalışmalarının füzyonu tedavide tümörün yanıt ve organ hareket analizi gibi belirsizliklerin ortadan kaldırılmasına ve değerlendirmesinde de yararlıdır.

10 May 2012 41