Precisionsstrålbehandling med avancerad bildregistrering
- Diarienummer
- ID23-0018
- Projektledare
- Göksel, Orcun
- Start- och slutdatum
- 240301-280229
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Ungefär 50% av alla cancerpatienter får strålbehandling (RT) och RT tillskrivs 30% av all bot. RT ges i flera sessioner, fraktioner, där exakt anpassning av anatomin till en skräddarsydd behandlingsplan är avgörande för att uppnå tillräcklig dos till tumören och samtidigt minimera skadorna på närliggande frisk vävnad. De senaste maskinerna, MR-Linacs, har integrerad avancerad medicinsk bildtagning. Men för att fullt ut utnyttja potentialen i MR-Linac måste bilderna upplinjeras (registreras) exakt så att stråldosen kan ackumuleras över fraktionerna, och det med hänsyn taget till anatomins deformabla natur - en bildbehandlingsutmaning känd som deformerbar bildregistrering (DIR). De flesta DIR-metoder är långsamma, felaktiga och saknar förmåga att rapportera osäkerheter i resultatet eller potentiella effekter på levererad stråldos. Utan möjlighet till kvalitetssäkring blir DIR därför kliniskt oanvändbart. Vår lösning är ett toppmodernt system baserat på djupinlärning för extremt snabb registrering. Dessutom kommer metoden att uppskatta osäkerheten i resultatet samt förutsäga fel baserat på självkonsistens genom att dra nytta av den stora mängden bilder i fraktionerad RT. Dessa framsteg kommer att möjliggöra rapportering av tillförlitligheten i resultat samt effekten på dosen för både pågående och kommande fraktioner. Med integrationen av DIR i exakta, automatiska och adaptiv RT med MR-Linac kommer vår kvalitetssäkring att vara banbrytande inom RT-baserade cancerbehandlingar.
Populärvetenskaplig beskrivning
Ungefär hälften av alla cancerpatienter får strålbehandling som hel eller del av sin behandling vilket motiverar till att ständig förbättring. Den senaste generationen av behandlingsmaskiner (MR-Linac) integrerar bestrålningsmaskinen (Linac) med en magnetkamera (MR) som möjliggör högkvalitativa bilder av mjukdelar i direkt samband med behandlingen. Strålbehandling ges i delar, fraktioner, normalt en per dag (3-40 beroende på diagnos). Den nya maskinens integrerade bildtagningsmöjligheter med överlägsen visualisering av mjukdelar möjliggör att precisionen i bestrålningen kan förbättras med anpassning till patientens dagliga anatomi. Därmed kan stråldosen till tumören ökas samt onödig bestrålning av frisk vävnad undvikas för en mer precis och individanpassad behandling. För att följa upp behandlingen samt fullt ut utnyttja möjligheten att dagligen anpassa behandlingen, bör den levererade dosen ackumuleras för att sedan utvärderas mot uppställda behandlingsmål. Detta sker idag inte i klinisk rutin i brist på robusta implementation i de kommersiella systemen. Dosackumulering sker genom att med avancerade bildbehandlingsalgoritmer, sk deformabel bildregistering, följa var varje vävnadselement befinner sig i varje fraktion och sedan summera dosen. De extremt beräkningsintensiva registreringsalgoritmerna är normalt behäftade med fel, som i denna tillämpning kan ge ett felaktigt underlag för kliniska beslut. Målet med detta projekt är att ta fram förbättrade algoritmer för bildregistrering, som är både snabbare och mer robusta, genom att utnyttja information från flera bildset från samma patient. Detta kommer i framtiden att möjliggöra en förbättrad strålbehandling med högre precision.