Trzeci wykład z cyklu "Wstęp do planowania leczenia w teleradioterapii". Informacje podstawowe.

1. Podstawy planowania leczenia
w radioterapii
Część III: Weryfikacja planu leczenia
Tomasz Piotrowski1,2
1 Zakład Elektroradiologii, Wydz Nauk o Zdrowiu, Akademia Medyczna, Poznań
2 Zakład Fizyki Medycznej, Wielkopolskie Centrum Onkologii, Poznań

2. Ocena planu leczenia i jego odtwarzalności
1. System planowania leczenia
- „wizualna”: graficzna interpretacja rozkładu dawki w ciele pacjenta,
określanie jakościowe (dobrze/źle);
- statystyczna: parametryczna ocena rozkładu dawki, analiza statystyk
opisowych oraz zależności dawka-objętość;
2. Symulator RTG
- odwzorowanie wirtualnego planu leczenia na pacjencie;
- ocena poprawności odwzorowania na podstawie analizy zgodności
obrazów DRR ze zdjęciami RTG;
- weryfikacja odtwarzalności planu leczenia (potencjalne kolizje);
3. Aparat terapeutyczny
- weryfikacja (każdorazowo)
- ocena poprawności ułożenia pacjenta na podstawie: 1/ każdorazowo -
zgodności punktów lokalizacyjnych (na ciele pacjenta) z układem
centratorów laserowych, itp… 2/ zgodności obrazów EPID ze
zdjęciami RTG lub DRR;
- dozymetria kliniczna (zagadnienia nie poruszane w trakcie wykładu)

3. TPS – ocena „wizualna”
Ocena 2D rozkładu dawki na każdym ze skanów (w pł. transwersalnej)

4. TPS – ocena „wizualna”
Ocena rozkładu dawki: 2D - w każdej z trzech płaszczyzn (transwersalna,
frontalna, sagitalna) oraz 3D - na powierzchni obszaru napromieniania i OAR.

5. TPS – ocena „wizualna”
Ocena lokalizacji wybranego zakresu dawki

6. TPS – ocena „wizualna”
Czy można jednoznacznie na podstawie graficznej interpretacji rozkładu dawki
stwierdzić czy plan leczenia jest dobry?
Co znaczy dobry? Może lepszy? Dlaczego lepszy?
?
=

7. TPS – ocena statystyczna
1. Podstawowe elementy statystyki opisowej wyrażone w [%] lub w [Gy].
- Volume
- Dmin
- Dmax
- Dmean
- Dmod
- Dmed
- STD
2. Analiza histogramowa zależności dawka-objętość
- histogramy: kumulacyjny, różnicowy

8. Statystyka opisowa
Def. Statystyka opisowa to dział statystyki zajmujący się metodami opisu
danych statystycznych uzyskanych podczas badania statystycznego.
Celem stosowania metod statystyki opisowej jest podsumowanie zbioru danych
i wyciągnięcie pewnych podstawowych wniosków i uogólnień na temat zbioru.
W naszym przypadku:
Dane statystyczne – punkty pomiaru dawki w ciele pacjenta
Badanie statystyczne – planowanie i kalkulacja rozkładu dawki w ciele pacjenta
Techniki statystyki opisowej:
- opis tabelaryczny (przedstawia dane pomiarowe)
- graficzna prezentacja wyników (m.in. histogram)
- wyznaczanie miar rozkładu

9. Statystyka opisowa
Opis tabelaryczny i skatergram
Dawka [Gy]

10. Statystyka opisowa
Transformacje skatergramu
Box & wishes
Dawka [Gy]
Dawka [Gy]
Liczba
detekcji
Histogram różnicowy
Dawka [Gy] Dawka [Gy]

11. Statystyka opisowa
Przekształcenie histogramu różnicowego na kumulacyjny
Określonej liczbie detekcji (tutaj - objętości)
przyporządkowana jest określona wartość
pomiarowa (tutaj – dawka)
Określona liczba detekcji (objętość)
rejestrowana jest dla wartości
pomiarowej (dawki) nie większej niż….

12. Statystyka opisowa
Miary rozkładu stosowane w analizie rozkładu dawki:
1. Miara tendencji centralnej rozkładu, to taka miara rozkładu, która określa położenie
wartości centralnych rozkładu (wartości przeciętnych, średnich).
Istnieje wiele definicji co tak naprawdę określić jako wartości przeciętne i każda
z tych definicji to dana miara tendencji centralnej.
W Analizie rozkładu dawki stosuje się:
- średnią arytmetyczną
- medianę - kwantyl rzędu 1/2
- modalną - wskazującą na wartość
o największym prawdopodob.

13. Statystyka opisowa
Miary rozkładu stosowane w analizie rozkładu dawki:
2. Miara zróżnicowania rozkładu to taka miara rozkładu, która opisuje relację pomiędzy
rozkładami różniącymi się zróżnicowaniem (rozproszeniem) wartości cechy wokół
wartości centralnych.
W Analizie rozkładu dawki stosuje się:
- odchylenie standardowe - klasyczna miara zmienności, obok średniej arytmetycznej
najczęściej stosowane pojęcie statystyczne. Odchylenie standardowe wartości
cechy w populacji oznaczamy tradycyjnie przez σ i definiujemy jako pierwiastek
kwadratowy wariancji.
Odchylenie standardowe Estymacja od. standardowego
populacji skończonej: populacji z próby losowej:
Wariancja: Intuicyjnie utożsamiana ze zróżnicowaniem zbiorowości; jest średnią
arytmetyczną kwadratów odchyleń poszczególnych wartości cechy od średniej
arytmetycznej zbiorowości.

14. Statystyka opisowa
Miary rozkładu stosowane w analizie rozkładu dawki:
2. Miara zróżnicowania rozkładu (odchylenie standardowe – cd)
Odchylenie standardowe ma szereg własności, które powodują, że jest to miara
bardzo przydatna w statystyce opisowej.
Przede wszystkim jest ono wyrażone w tych samych jednostkach co wartości cechy
(jeśli badamy rozkład dawki w Gy, to odchylenie standardowe również wyraża się w Gy).
[Gy] [%]
W praktyce często zakłada się, że dane podlegają rozkładowi normalnemu.
Jeśli to założenie jest uzasadnione, wówczas prawdziwe są poniższe stwierdzenia
(reguła trzech sigm):
- 68% wartości cechy leży w odległości od wartości oczekiwanej;
- 95.5% wartości cechy leży w odległości od wartości oczekiwanej;
- 99.7% wartości cechy leży w odległości od wartości oczekiwanej.

15. Statystyka opisowa
Miary rozkładu stosowane w analizie rozkładu dawki:
3. Miara asymetrii rozkładu to taka miara rozkładu, która dostarcza informacji
na temat symetryczności rozkładu.
Podczas wnioskowania statystycznego o rozkładzie dawki trzeba pamiętać o:
- Współczynniku skośności m –średnia arytmetyczna
d – modalna
s – odchylenie standardowe
Gdy:
d >>> m lub mediana >>> m – rozkład prawostronny
d <<< m lub mediana <<< m – rozkład lewostronny
Jedynie dla rozkładu symetrycznego (~normalnego) można stosować regułę trzech sigm
na podstawie której, można określić jaka izodoza obejmuje obszar napromieniany
(według zasady m+3s)
W każdym innym przypadku należy posługiwać się histogramem kumulacyjnym.

16. Statystyka opisowa
Zastosowanie trzech sigm (przykład – przeanalizować CTV i Bladder):

17. Analiza histogramowa
Do omawianych wcześniej zagadnień statystyki opisowej należy uwzględnić:
- Informacje o dawkach tolerancji dla poszczególnych OAR (wykład 1)
- Charakterystykę odpowiedzi poszczególnych OAR (wykład 1)
- Priorytety terapeutyczne postawione przez lekarza radioterapeutę
Dopiero po uwzględnieniu powyższych informacji można stwierdzić
czy plan leczenia jest dobry/zły oraz „pokusić” się o ewentualne porównanie
kilku alternatywnych planów leczenia.
Powróćmy do zadanego wcześniej pytania
i postarajmy się odpowiedzieć który
z dwóch zaprezentowanych planów
jest „lepszy” i czy oba plany są
planami „dobrymi”
(Histogramy na kolejnych 2 slajdach)

18. Analiza histogramowa
PTV bladder
PTV bladder

19. Analiza histogramowa
FH rectum
rectum
FH

20. Weryfikacja zgodności geometrycznej
1. Symulator RTG i aparat terapeutyczny:
- odwzorowanie wirtualnego planu leczenia na pacjencie i kontrola
odtwarzalności w trakcie napromieniania;
- kontrola czytelności punktów lokalizacyjnych na skórze/masce;
- kontrola zgodności kształtu/powierzchni napromienianego obszaru
ciała pacjenta – przyleganie maski, odtwarzalność ułożenia, kontrola
obrzęków/utraty masy ciała.
2. Wykorzystywane narzędzia:
- telemetr;
- symulacja świetlna;
- system laserów pozycjonujących (zakreślający kartezjański układ
współrzędnych ze środkiem zlokalizowanym w punkcie izocentrycznym);
- programy analizy zgodności obrazów DRR ze zdjęciami RTG
i DRR/zdjęć z obrazami EPID;

21. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – wybór porównywanych obrazów

22. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – nakładanie obrazów

23. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – wyrównanie

24. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – ocena wizualna - przezroczystość

25. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – obrys struktur anatomicznych na zdjęciu RTG

26. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – ocena zgodności obrysu (zdj. RTG) z obrazem DRR

27. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – ocena zgodności obrysu (zdj. RTG) z obrazem DRR

28. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – ocena zgodności obrysu (zdj. RTG) z obrazem DRR

29. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – EPID vs zdj. RTG

30. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – EPID vs zdj. RTG

31. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Prosta weryfikacja zgodności pól – EPID vs zdj. RTG

32. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Analiza szczegółowa – EPID vs zdj. RTG

33. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Jakie wartości akceptować
w trakcie RT?
Wektor określony jako:
Aby móc uzyskać wektor przesunięcia
należy wykonać co najmniej dwa zdjęcia
EPID w różnych płaszczyznach (najlepiej
prostopadłych do siebie)
W przypadku akceptowania przesunięcia
w którejkolwiek z osi równego 4 mm
uzyskujemy:
x = y = z -> v ~ 7mm
Na podstawie min. trzech serii pomiarowych
można obliczyć błąd systematyczny
i przypadkowy:

34. Weryfikacja zgodności geometrycznej
Jakie wartości akceptować?

35. Weryfikacja zgodności geometrycznej

36. Weryfikacja zgodności geometrycznej

37. Weryfikacja zgodności geometrycznej

38. Weryfikacja zgodności geometrycznej