FISIKA RADIOTERAPI LANJUT
REGISTRASI CITRA, SEGMENTASI DAN SIMULASI
VIRTUAL
DISUSUN OLEH:
ADINDA MAHESA PUTRI (2120442014)
PASCASARJANA FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ANDALAS
2022
DOSEN PENGAMPU : DR. RAMACOS FARDELA, S.SI,
M.SC
OUTLINE
REGISTRASI GAMBAR
SEGMENTASI GAMBAR
SIMULASI
VIRTUAL DAN RADIOTERAPI KONFORMAL TIGA
DIMENSI
REGISTRASI GAMBAR
METODE REGISTRASI
CITRA
Metode ekstrinsik, berdasarkan objek tambahan yang terlihat
di semua gambar kumpulan data multimodalitas
Metode intrinsik, berdasarkan informasi anatomi milik pasien
dan terlihat di semua gambar.
Multimodalitas fusi, mengacu pada situasi di mana beberapa modalitas diterapkan semu secara
bersamaan sementara pasien
tetap pada posisi yang sama.
1. METODE REGISTRASI CITRA EKSTRINSIK
Merupakan metode yang digunakan untuk perencanaan pengobatan radioterapi didasarkan pada invasif (misalnya disekrup ke dalam tengkorak)
atau bingkai non-invasif yang dipasang pada pasien.
Merupakan metode yang digunakan untuk perencanaan pengobatan radioterapi didasarkan pada invasif (misalnya disekrup ke dalam tengkorak)
atau bingkai non-invasif yang dipasang pada pasien.
Seseorang juga dapat menggunakan penanda kulit atau penanda implan (benih), kompatibel dengan semua modalitas yang diminati,
seperti kadang-kadang diterapkan untuk verifikasi harian dan penyesuaian posisi pasien.
Seseorang juga dapat menggunakan penanda kulit atau penanda implan (benih), kompatibel dengan semua modalitas yang diminati,
seperti kadang-kadang diterapkan untuk verifikasi harian dan penyesuaian posisi pasien.
Registrasi dilakukan berdasarkan metode ekstrinsik menyiratkan secara umum bahwa transformasi kaku diterapkan (terjemahan dan rotasi
saja).
Registrasi dilakukan berdasarkan metode ekstrinsik menyiratkan secara umum bahwa transformasi kaku diterapkan (terjemahan dan rotasi
saja).
Salah satu kendalanya adalah harus diputuskan terlebih dahulu (secara prospektif): jika akuisisi citra sudah dilakukan tanpa bingkai atau penanda, solusi ini tidak praktis, dan harus menggunakan metode yg sesungguhnya.
Salah satu kendalanya adalah harus diputuskan terlebih dahulu (secara
prospektif): jika akuisisi citra sudah dilakukan tanpa bingkai atau penanda,
solusi ini tidak praktis, dan harus menggunakan metode yg sesungguhnya.
2. METODE INTRINSIK REGISTRASI CITRA
Metode intrinsik bisa menjadi kaku dan rotasi
yang
diperbolehkan atau dapat dideformasi (memungkinkan
distorsi sepanjang beberapa arah).
Registrasi gambar yang
dapat dideformasi diterapkan ke konten gambar
penuh) atau lebih sering secara lokal (parameter pendaftaran tertentu berbeda
untuk berbagai sub-volume).
Deformasi kaku dapat dilakukan secara manual, secara otomatis atau semi-otomatis
(yaitu sebagian dipandu secara
manual), sedangkan registrasi yang dapat dideformasi
akanotomatis, mungkin sebagai
langkah kedua untuk Registrasi
algoritma transformasi
tersedia di sebagian besarsistem perencanaan pengobatan (TPS).
Satu-satunya pengecualian untuk hal ini adalah untuk volume intrakranial, di mana modalitas yang berbeda dapat
memiliki posisi pasien yang berbeda, dan tulang kranial dapat
digunakan sebagai struktur yang cocok
untuk memastikan pendaftaran
struktur intrakranial.
METODE REGISTRASI CITRA EKSTRINSIK
1.
2.
3.
4.
REGISTRASI
BERBASIS STRUKTUR REGISTRASI
BERBASIS STRUKTUR
REGISTRASI YANG DAPAT
DIDEFORMASI REGISTRASI YANG
DAPAT DIDEFORMASI REGISTRASI BERBASIS
LANDMARK
REGISTRASI BERBASIS LANDMARK
REGISTRASI BERBASI VOXEL
REGISTRASI BERBASI
VOXEL
3. EVALUASI GAMBAR TERDAFTAR
Metode apa pun yang digunakan, setelah pendaftaran selesai, penting untuk dilakukan pemeriksaan visual yang cermat
untuk memverifikasi bahwa pendaftaran telah dilakukan dengan memuaskan. Untuk
tujuan ini, sangat berguna untuk memiliki akses ke alat khusus yang dirancang untuk
perbandingan yang akurat dari beberapa
rangkaian gambar (West et al. 1996) Solusi grafis tersedia yang memungkinkan
pemindaian di seluruh kumpulan data gambar 3D dan
menampilkan secara instan bagian transversal, koronal, dan/atau sagital dua dimensi (2D) apa pun yang diperoleh dari modalitas
apa pun. Karena gambar 2D dari dua (atau lebih) modalitas ini adalah hasil dari proses pendaftaran, mereka secara alami
didaftarkan ke sistem koordinat yang sama.
Alat yang dapat digunakan adalah;
Tampilan berdampingan dengan dua modalitas
Pencampuran alfa
Fusi termal
Pemisahan gambar
Papan catur
Cermin
Untuk dapat dideformasi, registrasi atau pendaftaran gambar, dapat dilakukan melalui pengujian yang baik dengan cara mendeformasi 'kembali' ke set gambar asli dan mengevaluasi
perbedaan dalam bidang vector deformasi untuk mengukur seberapa jauh perbedaannya dari set gambar asli.
GAMBAR 1:
Contoh alat grafis yang dirancang untuk memeriksa validitas registrasi antara beberapa modalitas: di sini, CT (skala abu- abu) dan MRI (skala berwarna).
(a) Skala abu-abu, tampilan berdampingan dengan kursor terkait direpresentasikan sebagai salib (CT kiri, MRI kanan);
(b) pencampuran alfa;
(c) membagi gambar;
(d) papan catur(3×3);
(e) cermin.
3. EVALUASI GAMBAR
TERDAFTAR
SEGMENTASI GAMBAR
VOLUME KEPENTINGAN TARGET - STRUKTUR
Volume kepentingan yang terkait dengan target (GTV,
CTV, PTV) dan organ yang berisiko (OAR dan PRV) telah ditetapkan. PTV dan
PRV berasal dari secara anatomi atau secara fungsional volume yang ditentukan (GTV, CTV, dan
OAR) yang terlihat dari kumpulan data gambar yang berkaitan dengan
pasien.
Volume kepentingan yang terkait dengan target (GTV,
CTV, PTV) dan organ yang berisiko (OAR dan PRV) telah ditetapkan. PTV dan
PRV berasal dari secara anatomi atau secara fungsional volume yang ditentukan (GTV, CTV, dan
OAR) yang terlihat dari kumpulan data gambar yang berkaitan dengan
pasien.
Selain target dan OAR, volume lain yang menarik
harus diekstraksi dari kumpulan data gambar.
Identifikasi dari'volume tubuh, seperti yang
digambarkan oleh permukaan luar pasien, seringkali diperlukan untuk
perhitungan dosis Selain target dan OAR, volume lain yang menarik
harus diekstraksi dari kumpulan data gambar.
Identifikasi dari'volume tubuh, seperti yang
digambarkan oleh permukaan luar pasien, seringkali diperlukan untuk
perhitungan dosis
Semua volume kepentingan yang diperlukan untuk perencanaan perawatan dianggap sebagaistruktur.
Bentuk struktur biasanya ditandai dengan namanya, jenisnya (misalnya 'badan', 'PTV', 'OAR', dll.) dan terbuat
dari serangkaian kontur planar yang ditentukan oleh (X,y) koordinat dan terletak di
bagian paralel yang ditentukan oleh posisi pasien.
Semua volume kepentingan yang diperlukan untuk perencanaan perawatan dianggap sebagaistruktur.
Bentuk struktur biasanya ditandai dengan namanya, jenisnya (misalnya 'badan', 'PTV', 'OAR', dll.) dan terbuat
dari serangkaian kontur planar yang ditentukan oleh (X,y) koordinat dan terletak di
bagian paralel yang ditentukan oleh posisi pasien.
ALAT UNTUK DELINEASI STRUKTUR
PERANGKAT KERAS
(MANUAL)
PERANGKAT LUNAK
(Pengedit Grafis)
Mouse, untuk menelusuri kontur struktur pada tampilan workstation
Standar pensil; untuk mengisi daerah yang dapat ditarik dan dihapus
Counturing; mengatur intensitas piksel dan ambang intensitas piksel
secara lebih detail
Pendekatan voxel; mengatur variasi intensitas secara progresif menuju ambang
batas yang ditentukan
Interpolasi kontur; menyalin kontur satu irisan ke irisan berikutnya (aksial dan multiplanar)
Standar pensil; untuk mengisi daerah yang dapat ditarik dan
dihapus
Pendekatan voxel; mengatur variasi intensitas secara progresif
menuju ambang batas yang
ditentukan
PENGEDITAN STRUKTUR – PENETAPAN MARGIN
Fitur penting untuk membuat CTV, PTV, dan PRV adalah
kemungkinan menambahkan margin ke struktur yang sudah ada (biasanya GTV atau OAR) dan
diperlukan perawatan 3D.
Ekspansi 3D dianggap sebagai bola bulat yang mengelilingi permukaan struktur internal asli (misalnya CTV); bagian luar 'bola lari' ini kemudian akan menghasilkan struktur yang diperluas (misalnya
PTV) (Stroom dan Belshi et al. 1997).
Workstation atau TPS khusus membuat struktur baru dari operasi Boolean (misalnya penyatuan atau persimpangan) pada struktur yang ada. Untuk struktur yang terdiri dari beberapa sub-volume yang
diperlukan untuk menghitung distribusi dosis-
volume.
PEDOMAN CONSENSUS-SEGMENTASI BERBASIS ATLAS
PEDOMAN
Konsensus untuk segmentasi banyak struktur termasuk CTV telah dipublikasikan dalam bentuk pedoman; misalnya untuk jaringan normal panggul, untuk kelenjar getah bening
panggul dan untuk alat kelamin pada kanker dubur dan juga untuk CTV prostat setelah prostatektomi untuk OAR kepala dan leher dan untuk kelenjar getah bening kepala dan
leher.
PENDEKATAN
Pendekatannya adalah mendasarkan atlas pada satu set kerangka dan melakukan pencocokan gambar yang dapat dideformasi dari kerangka atlas ke anatomi pasien.
Dengan pembelajaran mesin berdasarkan banyak kumpulan data gambar dari
pencitraan multimodalitas, segmentasi gambar otomatis akan meningkat
SIMULASI VIRTUAL DAN RADIOTERAPI KONFORMAL TIGA DIMENSI
Pengambila n data
pasien
Identifikasi volume
Pengambil an keputusan
Simulasi Virtual
Keuntungan:
Tidak ada iradiasi tambahan dan tanpa
kendala yang menyakitkan bagi
pasien, mampu memeriksa beberapa pendekatan pengobatan
atau arah pancaran
PRINSIP SIMULASI VIRTUAL
Ketersediaan dataset CT anatomi (atau multimodal) lengkap saat pasien dalam posisi perawatan. Untuk memungkinkan apresiasi yang lebih baik dari anatomi dasar dan jangkauan 3D dari berbagai struktur
anatomi, sistem perencanaan 3D.
Data citra tidak hanya dalam transaksial (yaitu irisan CT asli) tetapi juga dalam pandangan sagital dan koronal. Tergantung pada ketebalan
irisan, pandangan sagital dan koronal dapat menunjukkan resolusi yang lebih kasar pada arah cranio-caudal.
Target dan OAR harus diuraikan pada semua irisan menggunakan salah satu metode segmentasi. Dalam banyak sistem perencanaan 3D, pengguna dapat mengaktifkan atau menonaktifkan struktur apa pun,
yang bisa sangat membantu, karena struktur di atasnya dapat mengaburkan satu sama lain dan data CT yang mendasarinya.
ARAH SUMBU BALOK-KONSEP PANDANGAN MATA BALOK
“Dalam beberapa kasus, sudut pancaran 'standar' dapat digunakan (misalnya untuk perawatan payudara dengan pancaran tangensial), tetapi dalam kasus lain, perencana perawatan memilih arah insiden untuk pancaran untuk masing-masing pasien. Perencana perlu menemukan arah pancaran
yang menangani PTV sambil menghindari iradiasi
OAR” “Karena arah balok dan sudut sofa diubah secara interaktif, proyeksi struktur digeser sehubungan dengan tepi balok hingga kompromi terbaik antara cakupan PTV dan penghindaran OAR tercapai. Selain
itu, konsep BEV menawarkan kemungkinan untuk menyesuaikan bentuk lapangan sesuai dengan bentuk target (PTV) sekaligus melindungi OAR.”
(Goitein et al. 1983; Mc Shan et al. 1990), menjelaskan bahwa:
PEMBENTUKAN BIDANG
Untuk setiap arah sinar, bentuk bidang dihasilkan dalam BEV
dari proyeksi PTV dengan menambahkan margin untuk
memungkinkan penumbra sinar.
Lebar ideal margin ini bergantung pada ukuran dan kedalaman bidang dan apakah
bidang tersebut coplanar atau tidak. Dalam situasi coplanar, margin harus antara 4 mm dan
6 mm di semua arah.
Pelindung yang diperlukan biasanya disediakan oleh blok paduan titik leleh rendah yang dibuat khusus, diproduksi baik
dengan membuat blok dirancang secara manual menggunakan templat tercetak
atau dengan mengirimkan bentuk digital dari sistem perencanaan perawatan ke
pemotong blok.
Proyeksi geometrik dari daun MLC kira-kira mendefinisikan
isodosis 50%; karenanya, margin untuk
memperhitungkan penumbra (~6 mm) pertama-tama harus
diterapkan pada PTV untuk menetapkan bentuk bidang
yang diperlukan.
TPS memungkinkan rata-rata area overexposure dan
underexposure.
Mengoptimalkan sudut kolimator untuk mendapatkan
konformasi yang lebih baik, kesesuaian distribusi dosis dengan PTV untuk menentukan
posisi daun yang optimal.
PEMBENTUKAN BIDANG
GAMBAR 2. Ilustrasi posisi main yang direkomendasikan rahang (diwakili sebagai garis putih) sehubungan dengan bentuk MLC untuk akselerator linier Elekta (kolimator multidaun MLCi). Perhatikan bahwa rahang utama menyembunyikan daerah kebocoran antar daun di bagian atas dan bawah gambar.
DIGITALLY RECONSTRUCTED RADIOGRAPHS (DRRS)
Dengan menggunakan hubungan koefisien atenuasi linier dengan
energi, dimungkinkan untuk menghasilkan DRR yang menyerupai
gambar simulator kV (fotolistrik) dan gambar megavoltase (Compton)
dengan menghitung ulang peta ketebalan radiologi sesuai dengan
kualitas pancaran Dengan menggunakan
hubungan koefisien atenuasi linier dengan
energi, dimungkinkan untuk menghasilkan DRR yang menyerupai
gambar simulator kV (fotolistrik) dan gambar megavoltase (Compton)
dengan menghitung ulang peta ketebalan radiologi sesuai dengan
kualitas pancaran Keuntungan DRR yang
dihasilkan dari set data CT terapi dengan pasien dalam posisi
perawatan adalah bahwa data yang
digunakan untuk verifikasi posisi pasien
relatif terhadap sinar perawatan berasal dari
set data yang sama seperti yang digunakan
untuk lokalisasi target Keuntungan DRR yang dihasilkan dari set data
CT terapi dengan pasien dalam posisi
perawatan adalah bahwa data yang
digunakan untuk verifikasi posisi pasien
relatif terhadap sinar perawatan berasal dari
set data yang sama seperti yang digunakan
untuk lokalisasi target DRR dihasilkan dengan
menjumlahkan ketebalan radiologis sepanjang setiap garis
sinar dari sumber virtual sinar melalui model pasien 3D (set data CT) ke suatu titik
di bidang DRR DRR dihasilkan dengan
menjumlahkan ketebalan radiologis sepanjang setiap garis
sinar dari sumber virtual sinar melalui model pasien 3D (set data CT) ke suatu titik
di bidang DRR
Atenuasi sepanjang garis sinar dapat diturunkan dari definisi HU sebagai berikut:
atau diturunkan menjadi
Kualitas PRB dipengaruhi oleh sejumlah faktor yang terkait dengan algoritme akuisisi dan rekonstruksi data:
Volume data CT
Ketebalan irisan CT
Mode penelusuran sinar Ukuran langkah
Resolusi PRB
GAMBAR 3:
Radiografi yang direkonstruksi secara
digital (DRR) dihasilkan oleh ray-
tracing melalui dataset CT-image.
Contoh ini
menunjukkan antero- posterior (AP) dan DRR lateral kiri dari perawatan panggul.
GAMBAR 4: Dengan mengubah tabel pencarian antara nomor CT (HU) dan kerapatan (yaitu tingkat keabuan) seperti yang ditunjukkan pada (c) dan (f), dimungkinkan untuk
membuatradiografi komposit digital(DCRs) disesuaikan dengan berbagai jenis struktur. Gambar (a) dan (b) menunjukkan aDCR jaringan lunak diperoleh dari kurva (c), di mana semua jaringan
dengan angka CT di bawah 450 HU dan di atas 1100 HU telah dikeluarkan. Gambar (d) dan (e) menunjukkan aDCR tulangdiperoleh dari kurva (f) di mana kepadatan jaringan dengan angka
CT lebih besar dari 1100 HU ditingkatkan secara linier sebagai fungsi dari angka CT.
Simulasi virtual kini juga digunakan untuk perawatan sederhana seperti pasangan parallel karena dapat meningkatkan keakuratan perawatan dan seringkali mengurangi
waktu yang harus dihabiskan pasien di departemen.
DRR juga berguna untuk mengurangi penggunaan agen kontras yang diberikan kepada pasien DRR juga berguna untuk mengurangi penggunaan agen kontras yang diberikan kepada pasienpasien mendapat manfaat dari CT scan dengan menghindari
kontras intravena.Penggunaan utama DRR adalah menyediakan sarana untukmemeriksa pengaturan pasien selama pengiriman sinar. DRR mewakili apa
yang harus dicapai pada mesin perawatan.
Pada DRR, citra dapat digambar langsung pada gambar atau diperoleh dari segmentasi CT dengan proyeksi BEV. Kemudian dihamparkan pada citra portal, deviasi antara tepi
bidang mewakili kesalahan penyetelan.
GAMBAR 5: Contoh radioterapi simpul para-aorta yang menunjukkan bagian koronal berdampingan melalui kumpulan data gambar CT (a) dan DRR
anteroposterior (b). Ginjal terlihat jelas pada bagian koronal (a), yang dapat digulir ke arah antero-posterior melalui kumpulan data lengkap dan digunakan untuk
menggambar pada DRR bentuk yang tepat dari area terlindung.
SINAR TANGENSIAL UNTUK PERAWATAN PAYUDARA
Sudut gantry relatif dapat dikerjakan dengan trigonometri menggunakan lebar lapangan.
Batas inferior ditentukan oleh tanda inferior yang ditempatkan pada pasien,
memastikan bahwa setidaknya ada margin 1 cm di udara di bawah payudara dan batas superior setinggi takik sternum.
Balok yang berlawanan harus miring sedemikian rupa sehingga tepi balok internalnya tidak berbeda dan mencakup jumlah paru-paru yang minimal.
Hal ini dicapai dengan memastikan bahwa tepi posterior balok ditentukan oleh garis yang menghubungkan batas medial dan lateral.
Sudut gantry yang menutupi volume payudara sambil meminimalkan jumlah jaringan paru-paru di bawahnya di lapangan dapat ditemukan dengan memposisikan sinar di
TPS atau dengan penyesuaian fluoroscopic real-time dari posisi balok.
Penanda timbal dapat ditempatkan pada kulit di tepi payudara yang teraba untuk memfasilitasi proses ini.
