Studium vlivu intrafrakčního pohybu prostaty na přesnost radioterapie

Abstract

Radioterapie pomocí systému CyberKnife představuje pokročilou metodu léčby, která zajišťuje dodání optimální terapeutické dávky do cílového objemu s jejím rapidním poklesem do struktur v jeho blízkosti, což vede k lepší lokální kontrole nádoru. K intrafrakční korekci odchylek způsobených pohybem slouží robotické rameno s lineárním urychlovačem, které po softwarovém vyhodnocení pozice prostaty z verifikačních snímků mění svou polohu. Přesto ale vyvstala potřeba analyzovat odchylky mezi dvěma jednotlivými korekcemi pozice ozařovací hlavice. V této době totiž může docházet k chybám v pozici cílového objemu, v tomto případě prostaty, které jsou větší než bezpečnostní radioterapeutický lem, a mohly by vážně narušit kontinuitu dodávané dávky či dokonce způsobit poddávkování cílového objemu. To by spolu s iradiací přilehlé zdravé tkáně vedlo ke snížení lokální kontroly nádoru a výrazně by ohrozilo úspěšnost léčby. V teoretické části této práce je nastíněn princip radioterapie a biologických účinků ionizujícího záření na tkáně, je zde také popsána stavba přístroje CyberKnife. Praktická část diplomové práce se poté věnuje statistickému zpracování hodnot odchylek v pozici prostaty během její radioterapie, návrhu vhodného bezpečnostního radioterapeutického lemu, a realizací rozhraní sloužícího k načtení numerických a obrazových dat.

Radiation therapy using CyberKnife system is advanced treatment technique that delivers the optimal therapeutic dose to the target volume with its rapid drop into nearby structures, which results in better local tumour control. Intrafraction correction of motion deviations is provided by robotic arm with a linear accelerator that changes its position after software evaluation of the prostate position from verification images. However, there was a need to analyse the deviations between two individual corrections of the irradiation head position. At this time, there may be some mistakes in the target volume position, in this case prostate, that are larger than the safety radiotherapy margin, and could seriously disrupt the continuity of the delivered dose or cause under-dosing of the target volume. Together with irradiating adjacent healthy tissues, it would reduce the local tumour control and significantly endangered success of the treatment. The theoretical part of this Master Thesis concentrates on the principle of radiotherapy and the biological effects of ionizing radiation on tissues, and the construction of the CyberKnife is also described there. The practical part of the thesis is focused on the statistical analysis of the deviations of the prostate position during its radiotherapy, the design of a suitable safety radiotherapy margin, and realization of the interface used for reading numerical and image data.