Brachytherapie

Katheterpfade für die interne Strahlentherapie

Brachytherapie ist eine Form der Strahlentherapie, bei der eine umschlossene radioaktive Strahlenquelle innerhalb oder in unmittelbarer Nähe des zu bestrahlenden Gebietes im Körper platziert wird.

Brachytherapie

(1.) Gyn-Syed-Neblett-Schablone mit Katheter-IDs 1, 2 und 3. Katheter werden eingeführt – (2.) Syed-Neblett-Schablone mit 3 Kathetern und Tumorläsion (gelb): Die Dosisapplikation soll intern im Patienten optimal im Tumor deponiert werden – (3.) Bildkontrolle, intraoperative axiale Schicht: Welcher Katheter gehört zu welcher ID? – (4.) SI-Rückverfolgung ergibt IDs; Strahler korrekt lokal anwenden | © Mastmeyer et al., 2017

Am Institut für Medizinische Informatik der Universität zu Lübeck arbeiten Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit dem Brigham and Women’s Hospital der Harvard Medical School daran, Katheterinterventionen durch Kathetersegmentierungsalgorithmen für die Brachytherapie bezüglich der lokalen Dosisapplikation zuverlässiger zu gestalten. Brachytherapie ist eine Form der Strahlentherapie, bei der eine umschlossene radioaktive Strahlenquelle innerhalb oder in unmittelbarer Nähe des zu bestrahlenden Gebietes im Körper platziert wird. Im Rahmen des geförderten Projektes „NeedleFinder“ werden Methoden für die hochgenaue und präzise Segmentierung der Katheterpfade entwickelt. Sie ermöglichen es, während der Operation im MRT-Bild die den Tumor treffenden Pfade den Öffnungen einer Syed-Neblett-Schablone zuzuordnen. Dies ist für die fehlerlose Dosierung der durch die Schablone und die anliegenden Pfade eingeführten Strahlenquellen von zentraler Bedeutung. Die Deponierung der Strahler geschieht intraoperativ, bildgestützt, den Tumor sehend und gegebenenfalls unter mehrfacher Nutzung der angelegten Katheterpfade. Die Arbeiten wurden 2014 begonnen.

Im Projektkontext stellt die veröffentlichte Arbeit der Allgemeinheit unter Berücksichtigung der besonders schwierigen dunkel-diffusen Darstellung der Katheterartefakte in MRT-Bilddaten nunmehr zuverlässige Segmentierungs- und Identifikationsansätze zur Verfügung. Die Segmentierungsalgorithmen basieren auf speziellen lokalen Bildfiltern für die dunkel-diffusen Katheterartefakte, einem mechanischen Kathetermodell, welches den wahrscheinlichen Katheterpfad mithilfe der wirkenden Kräfte zur Schablone zurückverfolgt, und logischem Ausschließen nicht plausibler gruppenweiser Katheterpfadkonfigurationen (Überschneidungen). Die dunkel-diffusen Katheterartefakte befinden sich in einem Grauwertespektrum, das im Gegensatz zur leicht diskriminierbaren, hellen Darstellung in CT-Aufnahmen zu Verwechslungen mit anderen Bildstrukturen führen kann. Die umfangreiche Evaluation wurde auf 762 vorher segmentierten Referenztrajektorien aus einer umfangreichen Population mit 54 intraoperativen 3D-MRT-Patientendatensätzen ausgewertet. Die erreichte Fehlergüte setzt aktuell den Goldstandard auf dem Arbeitsgebiet der bildgestützten Therapie. Im Vergleich zu expertensegmentierten Goldstandard-Kathetern ergeben sich bei 93 % möglicher Identifikationsrate ein niedriger Maximalabstand von 1,49 mm (Hausdorff-Metrik) und exzellente Präzisionsfehler von 0,29 mm.

(Universität zu Lübeck)

Literatur

Mastmeyer A, Pernelle G, Ma R, Barber L, Kapur T: Accurate Model-based Segmentation of Gynecologic Brachytherapy Catheter Collections in MRI-images. Medical Image Analysis, online verfügbar seit dem 18. Juli 2017. DOI: 10.1016/j.media.2017.06.011.

 

Entnommen aus MTA Dialog 9/2017