Automatisoitu annossuunnittelu eturauhassyövän sädehoidossa
Kääriä, Venla (2024-05-24)
Automatisoitu annossuunnittelu eturauhassyövän sädehoidossa
(24.05.2024)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024060747576
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024060747576
Tiivistelmä
Eturauhassyöpä on miesten yleisin syöpä. Yksi sen hoitomenetelmistä on ulkoinen sädehoito. Tyypillisesti sädehoito toteutetaan tilavuusmuokatulla kaarihoidolla lineaarikiihdyttimen tuottamilla fotoneilla. Fotoneiden ja väliaineen välisten vuorovaikutusten synnyttämä ionisaatio aiheuttaa solujen lisääntymiskyvyn tuhoutumista. Sädehoidossa hoitoannos kohdistetaan kohdealueeseen siten, että ympäröiviin tervekudoksiin absorboituu mahdollisimman pieni säteilyannos. Sädehoitoketju koostuu useista monimutkaisista prosesseista, joita ovat hoitopäätös, kuvantaminen, kohdealueen, tervekudosten ja hoitoannoksen määritys, annossuunnittelu, laadunvalvonta, kuvantaohjaus sekä hoidon toteutus.
Sädehoidon annossuunnittelun haasteiden ratkaisemiseksi on kehitetty automaattisia menetelmiä, jotka pohjautuvat esimerkiksi tietopohjaiseen suunnitteluun ja olemassa olevien suunnitelmien annos- ja anatomiatietoihin. Sädehoitolaitevalmistaja Varianin automatisoidun annossuunnittelun ohjelmistossa (RapidPlan) annostilavuushistogrammin (engl. dose-volume histogram, DVH) ennustusmalli luo potilaan tervekudoksille DVH-ennustukset ja ennustuksiin pohjautuvat optimointitavoitteet.
Tässä tutkimuksessa luotiin Kymenlaakson hyvinvointialueen sädehoitoyksikölle DVH-ennustusmalli eturauhassyövän hoitoon, jossa hoitoannos eturauhaseen on 60 Gy:tä (Gray) ja seminaalivesikkeleihin 50 Gy:tä. Tutkielmassa arvioitiin mallin tuottamien suunnitelmien laatua ja selvitettiin mallin soveltuvuutta kliinisenä työkaluna. Tutkimuksessa vertailtiin manuaalisesti tehtyjä ja mallilla tehtyjä suunnitelmia. Vertailtavina parametreina käytettiin kliinisiä tavoitteita ja DVH:ita.
Työssä havaittiin mallin tuottavan keskimääräisesti samanlaiset kohdealueiden kattavuudet, alhaisemmat tervekudosannokset, mutta suuremman monitoriyksiköiden määrän manuaalisiin suunnitelmiin verrattuna. Monitoriyksiköitä rajoittamalla saavutettiin myös alhaisemmat tervekudosannokset, mutta hieman heikommat kohdealueiden kattavuudet manuaalisiin verrattuna. Eturauhasen annos D 95 % > 57,0 Gy kriteerille saatiin manuaalisesti tehdyissä suunnitelmissa 58,1 ± 0,3 Gy, mallilla tehdyissä suunnitelmissa 58,0 ± 0,4 Gy ja monitoriyksiköitä rajoitetuissa suunnitelmissa 57,5 ± 0,4 Gy. Seminaalivesikkeleiden D 95 % > 47,5 Gy annoskriteerille vastaavat tulokset olivat 49,2 ± 0,4 Gy, 49,2 ± 0,3 Gy ja 47,8 ± 0,5 Gy. Tervekudosten osalta kaikki suunnitelmat saavuttivat virtsarakon D 5 % < 60,0 Gy, D 25 % < 49,0 Gy ja D 50 % < 41,7 Gy kriteerit, peräsuolen D 3 % < 60,0 Gy, V 58,3 Gy < 5,0 %, V 54,2 Gy < 20,0 % ja V 30,0 Gy < 50,0 % kriteerit sekä lonkkien V 36,8 Gy < 10,0 % kriteerin. Tutkimus osoitti, että mallin tuottamat suunnitelmat olivat kliinisesti hyväksyttäviä. Tutkimuksen pohjalta todettiin, että mallia jatkokehitetään ja se ollaan ottamassa käyttöön sädehoitoyksikön työkaluna.
Sädehoidon annossuunnittelun haasteiden ratkaisemiseksi on kehitetty automaattisia menetelmiä, jotka pohjautuvat esimerkiksi tietopohjaiseen suunnitteluun ja olemassa olevien suunnitelmien annos- ja anatomiatietoihin. Sädehoitolaitevalmistaja Varianin automatisoidun annossuunnittelun ohjelmistossa (RapidPlan) annostilavuushistogrammin (engl. dose-volume histogram, DVH) ennustusmalli luo potilaan tervekudoksille DVH-ennustukset ja ennustuksiin pohjautuvat optimointitavoitteet.
Tässä tutkimuksessa luotiin Kymenlaakson hyvinvointialueen sädehoitoyksikölle DVH-ennustusmalli eturauhassyövän hoitoon, jossa hoitoannos eturauhaseen on 60 Gy:tä (Gray) ja seminaalivesikkeleihin 50 Gy:tä. Tutkielmassa arvioitiin mallin tuottamien suunnitelmien laatua ja selvitettiin mallin soveltuvuutta kliinisenä työkaluna. Tutkimuksessa vertailtiin manuaalisesti tehtyjä ja mallilla tehtyjä suunnitelmia. Vertailtavina parametreina käytettiin kliinisiä tavoitteita ja DVH:ita.
Työssä havaittiin mallin tuottavan keskimääräisesti samanlaiset kohdealueiden kattavuudet, alhaisemmat tervekudosannokset, mutta suuremman monitoriyksiköiden määrän manuaalisiin suunnitelmiin verrattuna. Monitoriyksiköitä rajoittamalla saavutettiin myös alhaisemmat tervekudosannokset, mutta hieman heikommat kohdealueiden kattavuudet manuaalisiin verrattuna. Eturauhasen annos D 95 % > 57,0 Gy kriteerille saatiin manuaalisesti tehdyissä suunnitelmissa 58,1 ± 0,3 Gy, mallilla tehdyissä suunnitelmissa 58,0 ± 0,4 Gy ja monitoriyksiköitä rajoitetuissa suunnitelmissa 57,5 ± 0,4 Gy. Seminaalivesikkeleiden D 95 % > 47,5 Gy annoskriteerille vastaavat tulokset olivat 49,2 ± 0,4 Gy, 49,2 ± 0,3 Gy ja 47,8 ± 0,5 Gy. Tervekudosten osalta kaikki suunnitelmat saavuttivat virtsarakon D 5 % < 60,0 Gy, D 25 % < 49,0 Gy ja D 50 % < 41,7 Gy kriteerit, peräsuolen D 3 % < 60,0 Gy, V 58,3 Gy < 5,0 %, V 54,2 Gy < 20,0 % ja V 30,0 Gy < 50,0 % kriteerit sekä lonkkien V 36,8 Gy < 10,0 % kriteerin. Tutkimus osoitti, että mallin tuottamat suunnitelmat olivat kliinisesti hyväksyttäviä. Tutkimuksen pohjalta todettiin, että mallia jatkokehitetään ja se ollaan ottamassa käyttöön sädehoitoyksikön työkaluna.