Clinical implementation of PET/CT imaging in radiotherapy treatment planning

The advent of hybrid PET/CT scanners, with coregistered functional and anatomical data, has revolutionized the management of cancer treatment and opened new possibilities for target volume delineation in radiation oncology. This thesis examined how PET/CT can be utilized for treatment planning in...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Βασιλού, Αικατερίνη
Άλλοι συγγραφείς: Vasilou, Aikaterini
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2021
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/14756
id nemertes-10889-14756
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Radiation treatment planning
PET/CT
Hybrid imaging
Image registration
Head and neck cancer
Radiotherapy
Nuclear medicine
Feasibility test
Image fusion
Σχεδιασμός πλάνου ακτινοθεραπείας
Υβριδική απεικόνιση
Καρκίνος κεφαλής-τραχήλου
Ακτινοθεραπεία
Πυρηνική ιατρική
spellingShingle Radiation treatment planning
PET/CT
Hybrid imaging
Image registration
Head and neck cancer
Radiotherapy
Nuclear medicine
Feasibility test
Image fusion
Σχεδιασμός πλάνου ακτινοθεραπείας
Υβριδική απεικόνιση
Καρκίνος κεφαλής-τραχήλου
Ακτινοθεραπεία
Πυρηνική ιατρική
Βασιλού, Αικατερίνη
Clinical implementation of PET/CT imaging in radiotherapy treatment planning
description The advent of hybrid PET/CT scanners, with coregistered functional and anatomical data, has revolutionized the management of cancer treatment and opened new possibilities for target volume delineation in radiation oncology. This thesis examined how PET/CT can be utilized for treatment planning in the General University Hospital of Patras and how the clinical workflow can be simplified and improved. Initially, this was achieved by conducting a literature study, where articles describing PET/CT in cancer treatment were investigated. These included the essential parameters required in image acquisition for radiotherapy purposes, such as consistency of table tops, use of laser lights, patient’s initial positioning, use of appropriate immobilization devices and data transfer. For this RT-oriented PET/CT procedure, certain limitations and pitfalls were also reviewed. In addition, special attention was given to the collaboration between the nuclear medicine and the radiation therapy department on all levels of interaction. The second part of this thesis concerns the clinical implementation, which started with a presentation of misregistered PET and CT image sets of patients on our department, prior to implementing PET/CT setup in treatment position. Then, a CT-to-ED calibration was performed for the PET/CT scanner, using the Gammex 467 phantom, to accurately account for tissue heterogeneities. Afterwards, a phantom dry-run test was carried out, using the NEMA NU2 phantom, to assess the feasibility of the process of PET/CT performed in treatment position and evaluate its potential to proceed with head and neck cancer patients. So, before the enrollment of the first patient, the current clinical head and neck protocol had to be extended, in order to meet the requirements for radiotherapy planning. Lastly, several feasibility studies were performed with a few head and neck cancer patients, to highlight all the practical issues that need be addressed, so that the procedure can be safely introduced into routine clinical practice. Overall, this thesis can serve as a guidance on practical and clinically validated instructions, which can be deemed useful to the staff involved in the PET/CT-guided radiation treatment planning of our department, as well as to other institutions that wish to follow the same steps and perform a similar procedure.
author2 Vasilou, Aikaterini
author_facet Vasilou, Aikaterini
Βασιλού, Αικατερίνη
author Βασιλού, Αικατερίνη
author_sort Βασιλού, Αικατερίνη
title Clinical implementation of PET/CT imaging in radiotherapy treatment planning
title_short Clinical implementation of PET/CT imaging in radiotherapy treatment planning
title_full Clinical implementation of PET/CT imaging in radiotherapy treatment planning
title_fullStr Clinical implementation of PET/CT imaging in radiotherapy treatment planning
title_full_unstemmed Clinical implementation of PET/CT imaging in radiotherapy treatment planning
title_sort clinical implementation of pet/ct imaging in radiotherapy treatment planning
publishDate 2021
url http://hdl.handle.net/10889/14756
work_keys_str_mv AT basilouaikaterinē clinicalimplementationofpetctimaginginradiotherapytreatmentplanning
AT basilouaikaterinē klinikēepharmogētēspetctapeikonisēsstoschediasmoplanouaktinotherapeias
_version_ 1771297182090002432
spelling nemertes-10889-147562022-09-05T09:41:15Z Clinical implementation of PET/CT imaging in radiotherapy treatment planning Κλινική εφαρμογή της PET/CT απεικόνισης στο σχεδιασμό πλάνου ακτινοθεραπείας Βασιλού, Αικατερίνη Vasilou, Aikaterini Radiation treatment planning PET/CT Hybrid imaging Image registration Head and neck cancer Radiotherapy Nuclear medicine Feasibility test Image fusion Σχεδιασμός πλάνου ακτινοθεραπείας Υβριδική απεικόνιση Καρκίνος κεφαλής-τραχήλου Ακτινοθεραπεία Πυρηνική ιατρική The advent of hybrid PET/CT scanners, with coregistered functional and anatomical data, has revolutionized the management of cancer treatment and opened new possibilities for target volume delineation in radiation oncology. This thesis examined how PET/CT can be utilized for treatment planning in the General University Hospital of Patras and how the clinical workflow can be simplified and improved. Initially, this was achieved by conducting a literature study, where articles describing PET/CT in cancer treatment were investigated. These included the essential parameters required in image acquisition for radiotherapy purposes, such as consistency of table tops, use of laser lights, patient’s initial positioning, use of appropriate immobilization devices and data transfer. For this RT-oriented PET/CT procedure, certain limitations and pitfalls were also reviewed. In addition, special attention was given to the collaboration between the nuclear medicine and the radiation therapy department on all levels of interaction. The second part of this thesis concerns the clinical implementation, which started with a presentation of misregistered PET and CT image sets of patients on our department, prior to implementing PET/CT setup in treatment position. Then, a CT-to-ED calibration was performed for the PET/CT scanner, using the Gammex 467 phantom, to accurately account for tissue heterogeneities. Afterwards, a phantom dry-run test was carried out, using the NEMA NU2 phantom, to assess the feasibility of the process of PET/CT performed in treatment position and evaluate its potential to proceed with head and neck cancer patients. So, before the enrollment of the first patient, the current clinical head and neck protocol had to be extended, in order to meet the requirements for radiotherapy planning. Lastly, several feasibility studies were performed with a few head and neck cancer patients, to highlight all the practical issues that need be addressed, so that the procedure can be safely introduced into routine clinical practice. Overall, this thesis can serve as a guidance on practical and clinically validated instructions, which can be deemed useful to the staff involved in the PET/CT-guided radiation treatment planning of our department, as well as to other institutions that wish to follow the same steps and perform a similar procedure. Ο ερχομός των υβριδικών PET/CT σαρωτών, με την σύζευξη λειτουργικών και ανατομικών δεδομένων, έχει φέρει επανάσταση στη διαχείριση της θεραπείας του καρκίνου και άνοιξε νέες δυνατότητες για τον καθορισμό του όγκου-στόχου στην ακτινοθεραπευτική ογκολογία. Η διατριβή αυτή εξέτασε τον τρόπο με τον οποίο το PET/CT μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό του πλάνου θεραπείας στο Γενικό Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Πατρών και το πώς μπορεί να απλοποιηθεί και να βελτιωθεί η κλινική ροή εργασίας. Αρχικά, αυτό επιτεύχθηκε με τη διεξαγωγή βιβλιογραφικής μελέτης, όπου διερευνήθηκαν άρθρα που περιγράφουν το PET/CT στη θεραπεία του καρκίνου. Αυτά περιλάμβαναν τις βασικές παραμέτρους που απαιτούνται για την λήψη εικόνας για ακτινοθεραπευτικούς σκοπούς, όπως η σταθερότητα των τραπεζιών ακτινοθεραπείας, η χρήση των λέιζερ, η αρχική τοποθέτηση του ασθενούς, η χρήση των κατάλληλων συσκευών ακινητοποίησης και η μεταφορά δεδομένων. Για αυτήν την διαδικασία PET/CT που είναι προσανατολισμένη στην ακτινοθεραπεία, εξετάστηκαν επίσης ορισμένοι περιορισμοί και εμπόδια. Επιπλέον, δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στην συνεργασία μεταξύ των τμημάτων της πυρηνικής ιατρικής και της ακτινοθεραπείας σε όλα τα επίπεδα αλληλεπίδρασης. Το δεύτερο μέρος αυτής της διατριβής αφορά την κλινική εφαρμογή, η οποία ξεκίνησε με μια παρουσίαση υποβέλτιστων συζεύξεων μεταξύ των συνόλων εικόνων PET και CT από ασθενείς του τμήματός μας, πριν από την εφαρμογή του ΡΕΤ/CT σε θέση θεραπείας. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε CT-to-ED βαθμονόμηση για τον σαρωτή ΡΕΤ/CT, χρησιμοποιώντας το ομοίωμα Gammex 467, για να ληφθούν υπόψη με ακρίβεια οι ετερογένειες των ιστών. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε ένα dry-run τεστ, χρησιμοποιώντας το ομοίωμα NEMA NU2, για να μελετηθεί η εφαρμοσιμότητα της διαδικασίας του ΡΕΤ/CT σε θέση θεραπείας και να αξιολογηθεί το ενδεχόμενο να προχωρήσει σε ασθενείς με καρκίνο κεφαλής-τραχήλου. Έτσι, πριν από την εισαγωγή του πρώτου ασθενούς, το τρέχον κλινικό πρωτόκολλο κεφαλής-τραχήλου έπρεπε να διευρυνθεί, προκειμένου να πληρούνται οι απαιτήσεις για το πλάνο ακτινοθεραπείας. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν μελέτες εφαρμοσιμότητας με μερικούς ασθενείς με καρκίνο κεφαλής-τραχήλου, για να επισημανθούν όλα τα πρακτικά ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν, έτσι ώστε η διαδικασία να μπορεί να εισαχθεί με ασφάλεια στην πρακτική της κλινικής ρουτίνας. Συνολικά, αυτή η διατριβή μπορεί να χρησιμεύσει ως καθοδήγηση όσον αφορά τις πρακτικές και κλινικά επικυρωμένες οδηγίες, οι οποίες μπορούν να θεωρηθούν χρήσιμες για το προσωπικό που εμπλέκεται στο πλάνο ακτινοθεραπείας του τμήματός μας που είναι κατευθυνόμενο από το PET/CT, καθώς και για άλλα ιδρύματα που επιθυμούν να ακολουθήσουν τα ίδια βήματα και να εφαρμόσουν μια παρόμοια διαδικασία. 2021-04-13T05:32:55Z 2021-04-13T05:32:55Z 2021-03-30 http://hdl.handle.net/10889/14756 en application/pdf