Rontgenfoto s Mammografie

Transcriptie

1 Radiodiagnostiek in de oncologie en Radiotherapieplanning Marcel van Herk Afdeling Medische Fysica, AMC en Nederlands Kanker Instituut, Amsterdam Röntgenfoto s Inhoud Computer Tomography (CT) CT in radiotherapie planning CT in beeldgeleide radiotherapie Magnetic Resonance Imaging (MRI) CT-MRI registratie en fusie CT- and MR- Radiodiagnostiek (Wikipedia) Diagnostic radiology is concerned with the use of various imaging modalities to aid in the diagnosis of disease. Radiology can be used for therapeutic purposes as well. Interventional radiology uses imaging to guide therapeutic procedures. Radiation therapy uses radiation to treat diseases such as cancer. While originally encompassed within radiology, radiation oncology is now a separate field. Radiodiagnostische technieken Radiografie (Röntgenfoto s) Mammografie Longen Fluoroscopie CT MRI Rontgenfoto s Mammografie Standaard voor screening voor borstkanker (1 mgy) 1

2 Longfoto voor screening: lastig Fluoroscopie: Röntgenfilmpje tumor Hoe werkt een CT scanner CT reconstructie CT reconstructie als filmpje Gebruik van CT: met name goed voor hoge contrasten Diagnose van longtumoren Virtuele endoscopie Met contrast: weergave van bloedvaten 2

3 4D CT: voor hart en long Afbeelden van regelmatige beweging 4D CT scans tijdens bestralingsbehandeling Toont ademhaling, krimp van de tumor en ademniveau variatie Radiotherapie: hoofdbehandeling voor 50% van kankerpatiënten Tattooeren, uitlijnen en scannen patiënt Uitlijnen patient op tattoos en bestraling (vele fracties) CT voor radiotherapie Voor planning: vaak samen met of MRI De CT grijswaarde is recht evenredig met weefseldichtheid: nuttig voor berekenen dosis in de patiënt Intekenen doelgebied en plannen van de behandeling Beeldgeleide radiotherapie Eerste probleem: intekenen tumor Inteken variatie: CT versus CT artsen uit 5 instituten, 22 patiënten - Eigen software - Intekenen op CT + (1 jaar later) CT+ Steenbakkers et al, IJROBP 2005 CT (T2N2) SD 7.5 mm CT + (T2N1) SD 3.5 mm Steenbakkers et al, IJROBP

4 Effect van training en samenwerking op intekenen teacher 2e probleem: de patiënt leeft en beweegt hoe raak je de tumor? students groups Materiaal verzameld tijdens ESTRO teaching course on target volume delineation Beeldgeleide radiotherapie 1997: bedacht door David Jaffray and John Wong Beeldanalyse: vergelijking met referentiebeeld referentie- controle-beeld 2003: installatie, software ontwikkeling op NKI en testen Sinds 2005 verkrijgbaar met onze software: tegen de 1 millioen patienen behandeld referentiebeeld (normale CT) controlebeeld (cone beam CT) kleurmengbeeld (niet gematched) Met David Jaffray, Peter Remeijer, Jan-Jakob Sonke, Anja Betgen, Michel Frenay, Joos Lebesque Versnelde bestraling van kleine longtumor Versnelde bestraling van kleine longtumor Reference Localization Reference Localization 4

5 Planned dose distribution Realized dose distribution 2 cm 9 mm margin - is more than adequate even with 2 cm tumor motion MRI Werkt door het meten van de spin van protonen (in water) in het lichaam. De spin treedt op omdat de protonen zich als kleine magneetjes gedragen en is met name goed te meten in een zeer sterk magneetveld: er wordt van 1.5 T of 3 T gebruikt. Het beeld ontstaat doordat de spin sneller of minder snel afneemt (T1, T2) in verschillende weefsels: er worden chemische karakteristieken gemeten Prostaat beweging op twee tijdschalen van dag tot dag (12 dagen totaal) van minuut tot minuut (1 uur totaal) Met Joos Lebesque, Adriaan Touw, T. Shouman, Guus Kroes, Josien de Bois, Mischa Hoogeman, David Jaffray, Michael Ghilezhan Zoek de verschillen MRI scans van patiënt met hersentumor voor en na bestraling (AMC) Zoek de verschillen Probleem: patiënt ligt niet precies hetzelfde Met Lukas Stalpers, Remmet Jonges, Charles Majoie, Erik-J Vlieger, Erik Akkerman, Ard den Heeten In dit klinische geval is een kleurmengbeeld niet erg duidelijk 5

6 Tijdserie als filmpje: een 4D opname Groeit de tumor? morfometrie Positron Emissie Tomografie Positron Emissie Tomografie 511 kv foton e + e + 18 FDG 511 kv foton 18 FDG Detector ring (cylinder) (coincidentie detector) Positron Emissie Tomografie Positron Emissie Tomografie 18 FDG 18 FDG Voordeel: kan zeer kleine hoeveelheiden tracer detecteren Nadeel: resolutie beperkt 6

7 Cumulative survival Disease- specific survival Cumulative survival Overall survival Lymph node staging using - CT fusion Atalactasis 3.5 cm signal can be used to predict survival Advanced imaging: 4D /CT Disease specific survival Overall survival Shows correct tumor shape and its components.8 SUV < SUV > SUV < 15 Shows range of respiratory motion.2 p < SUV > 15.2 p < Allows optimal planning of treatment taking motion into account Borst et al, JCO 2006 Pathologie validatie (NKI/ MAASTRO/OLVG) Gilhuijs, Stroom and Boersma 34 geopereerde longkanker patiënten CT 18 F-FDG Macroscopical Kan je alles zien? Er zijn vaak kleine tumoruitbreidingen (< 1 mm) die je niet kan zien op CT, MR of Daarom wordt er vaak een extra marge genomen voor de bestraling Maar de kennis hierover is beperkt Pre-op : CT, Post-op : Pathologie Analyse : 1361 glaasjes Microscopical 7

8 Free from any failure % cases with extensions Echte data: microscopische uitbreidingen in vroeg stadium longkancer N=32 Deformation corrected 30% van de patienten with kleine longtumoren (nu stereotaktisch bestraald) hebben tumorcellen op 15 mm afstand 100% 50% 25% Big data mining: is de dosis buiten de prostaat gerelateerd met het resultaat? detecteren van onzichtbare tumoruitbreiding in historische data prostate distance from GTV [mm] Maar dat gebied wordt per ongeluk bestraald Slide courtesy of Gilhuijs and Stroom, NKI Mappen van de dosisverdeling naar een standaard patiënt Dosis verschilt door: - randomizatie - anatomie - behandeling Data mining: waar zit mischien tumor in hoge risico prostaatpatiënten? Average dose no failures average dose failures PSA controls - = PSA failures Witte et al, IJROBP2009; Chen et al, ICCR % % % % % 0.0 0% 7 Gy p = 0.02 median < median (53.1 Gy) p = Treatment group IV, Hospital A (n=67) Y Belang van functional imaging Moderne radiotherapie is zeer precies Welke vragen kan functional imaging beantwoorden: Waar is de tumor precies? Kunnen we iets zeggen over de prognose? Is de tumor homogeen? Moeten bepaalde structuren worden ontzien? Kunnen we bepaalde structuren opofferen? Kunnen we de schade aan normale weefsels meten? Functional imaging met MRI MRI spectroscopie om de dominante tumorhaard in de prostaat te vinden 8

9 Conclusies Diagnostiek heeft vele mogelijkheden en maakt zeer gerichte bestraling mogelijk, maar ook nog steeds veel beperkingen: gouden standaard is openmaken of prikken om diagnose te stellen! Us Er zijn soms tumoruitbreidingen die niet te zien zijn op scans maar die toch te groot zijn om op chemotherapie te reageren: streven naar steeds hogere resolutie Rontgenfoto s nog steeds gebruikt CT goed voor hoge constrasten + beeldgeleiding MRI goed voor zachte weefsels en weefselkarakterisering goed om tumor aan te tonen Modern radiotherapy 9