Dosimetric evaluation of lutathera based on Monte Carlo simulations with the GATE toolkit

Neuroendocrine tumors (NETs) are a heterogeneous group of malignant neoplasms originating from the diffuse neuroendocrine system. Peptide receptor radionuclide therapy (PRRT) with radiolabeled somatostatin analogs has been studied in NETs for several years. It has proven to be a promising approach i...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Σταμούλη, Ιωάννα
Άλλοι συγγραφείς: Stamouli, Ioanna
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2023
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/24600
id nemertes-10889-24600
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic MC simulations
Dosimetry
Lu-177
GATE
Προσομοιώσεις ΜC
Δοσιμετρία
spellingShingle MC simulations
Dosimetry
Lu-177
GATE
Προσομοιώσεις ΜC
Δοσιμετρία
Σταμούλη, Ιωάννα
Dosimetric evaluation of lutathera based on Monte Carlo simulations with the GATE toolkit
description Neuroendocrine tumors (NETs) are a heterogeneous group of malignant neoplasms originating from the diffuse neuroendocrine system. Peptide receptor radionuclide therapy (PRRT) with radiolabeled somatostatin analogs has been studied in NETs for several years. It has proven to be a promising approach in managing patients with unresectable or metastatic NETs. Lutathera® (177Lu-DOTATATE) is an EMA and FDA approved radiopharmaceutical for PPRT in NETs. This treatment consists of 4 cycles with an 8-week interval between them. Dosimetry is essential to track the absorbed dose in lesions and organs at risk to optimize treatment and avoid radiation-related toxicity. The aim of this thesis is the comparative evaluation of the commercial dosimetric software Planet® Onco (DOSIsoft SA, Cachan, France) and the open-source toolkit GATE, which is a well-validated and reliable tool adapted by the scientific community for the absorbed dose calculation. The dosimetry was based on clinical data such as CT images to create attenuation maps and SPECT images to compute the biodistribution maps of 177Lu in the patient. For the dose calculation with Planet®, we need imaging data (SPECT/CT images) from multiple time points. After the registration of all the time points to T0, the liver, the spleen and the right and left kidneys were segmented. The pharmacokinetics computation was performed next, generating time-activity curves, and the dose was finally calculated using the desired fitting method. In this study we used both bi- and tri-exponential fitting for the dose calculation. The mean absorbed dose values calculated with GATE, Planet®(bi-exp) and Planet®(tri-exp) were in concordance with the literature. The results of the bi-exponential fitting were similar to the GATE, while the tri-exponential fitting had higher relative differences.
author2 Stamouli, Ioanna
author_facet Stamouli, Ioanna
Σταμούλη, Ιωάννα
author Σταμούλη, Ιωάννα
author_sort Σταμούλη, Ιωάννα
title Dosimetric evaluation of lutathera based on Monte Carlo simulations with the GATE toolkit
title_short Dosimetric evaluation of lutathera based on Monte Carlo simulations with the GATE toolkit
title_full Dosimetric evaluation of lutathera based on Monte Carlo simulations with the GATE toolkit
title_fullStr Dosimetric evaluation of lutathera based on Monte Carlo simulations with the GATE toolkit
title_full_unstemmed Dosimetric evaluation of lutathera based on Monte Carlo simulations with the GATE toolkit
title_sort dosimetric evaluation of lutathera based on monte carlo simulations with the gate toolkit
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/24600
work_keys_str_mv AT stamoulēiōanna dosimetricevaluationoflutatherabasedonmontecarlosimulationswiththegatetoolkit
AT stamoulēiōanna dosimetrikēaxiologēsētēstherapeiaslutatheramechrēsēprosomoiōseōnmontecarlokaitopaketogate
_version_ 1771297296297754624
spelling nemertes-10889-246002023-03-01T04:37:44Z Dosimetric evaluation of lutathera based on Monte Carlo simulations with the GATE toolkit Δοσιμετρική αξιολόγηση της θεραπείας Lutathera με χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo και το πακέτο GATE Σταμούλη, Ιωάννα Stamouli, Ioanna MC simulations Dosimetry Lu-177 GATE Προσομοιώσεις ΜC Δοσιμετρία Neuroendocrine tumors (NETs) are a heterogeneous group of malignant neoplasms originating from the diffuse neuroendocrine system. Peptide receptor radionuclide therapy (PRRT) with radiolabeled somatostatin analogs has been studied in NETs for several years. It has proven to be a promising approach in managing patients with unresectable or metastatic NETs. Lutathera® (177Lu-DOTATATE) is an EMA and FDA approved radiopharmaceutical for PPRT in NETs. This treatment consists of 4 cycles with an 8-week interval between them. Dosimetry is essential to track the absorbed dose in lesions and organs at risk to optimize treatment and avoid radiation-related toxicity. The aim of this thesis is the comparative evaluation of the commercial dosimetric software Planet® Onco (DOSIsoft SA, Cachan, France) and the open-source toolkit GATE, which is a well-validated and reliable tool adapted by the scientific community for the absorbed dose calculation. The dosimetry was based on clinical data such as CT images to create attenuation maps and SPECT images to compute the biodistribution maps of 177Lu in the patient. For the dose calculation with Planet®, we need imaging data (SPECT/CT images) from multiple time points. After the registration of all the time points to T0, the liver, the spleen and the right and left kidneys were segmented. The pharmacokinetics computation was performed next, generating time-activity curves, and the dose was finally calculated using the desired fitting method. In this study we used both bi- and tri-exponential fitting for the dose calculation. The mean absorbed dose values calculated with GATE, Planet®(bi-exp) and Planet®(tri-exp) were in concordance with the literature. The results of the bi-exponential fitting were similar to the GATE, while the tri-exponential fitting had higher relative differences. Οι νευροενδοκρινείς όγκοι (NETs) είναι μια ετερογενής ομάδα κακοήθων νεοπλασμάτων που προέρχονται από το νευροενδοκρινικό σύστημα. Η ραδιονουκλιδική θεραπεία (PRRT) με επισημασμένα ανάλογα της σωματοστατίνης μελετάται σε νευροενδοκρινείς όγκους για περισσότερο εδώ και πολλά χρόνια και έχει αποδειχθεί μια πολλά υποσχόμενη θεραπεία για τη διαχείριση ασθενών με μη εγχειρήσιμους ή μεταστατικούς όγκους. Το 177Lu-DOTATATE, με εμπορική ονομασία Lutathera®, είναι ένα ραδιοφάρμακο για PRRT εγκεκριμένο από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων της Αμερικής (FDA) και τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Φαρμάκων. Η θεραπεία αποτελείται από 4 κύκλους που απέχουν μεταξύ τους 8 εβδομάδες. Η δοσιμετρία είναι απαραίτητη για την παρακολούθηση της απορροφούμενης δόσης με σκοπό την βελτιστοποίηση της θεραπείας και την αποφυγή συμπτωμάτων τοξικότητας. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η συγκριτική αξιολόγηση του εμπορικά διαθέσιμου λογισμικού δοσιμετρίας Planet® Onco από την εταιρία DOSIsoft και του ανοιχτού κώδικα GATE, ο οποίος είναι ένα καλά επικυρωμένο και αξιόπιστο εργαλείο προσαρμοσμένο από την επιστημονική κοινότητα για τον υπολογισμό της απορροφούμενης δόσης. Η δοσιμετρία με το GATE βασίστηκε σε κλινικά δεδομένα όπως εικόνες CT για τη δημιουργία χαρτών εξασθένησης και σε εικόνες SPECT για τον υπολογισμό των χαρτών βιοκατανομής του 177Lu στον ασθενή. Για τον υπολογισμό της δόσης με το Planet® απαιτούνται λήψεις (SPECT/CT) σε διαφορετικά χρονικά σημεία μετά την χορήγηση του ραδιοφαρμάκου. Με την διαδικασία του registration, όλες οι λήψεις συνδέονται με την πρώτη (T0) και στη συνέχεια πραγματοποιείται η διαδικασία της τμηματοποίησης για τον καθορισμό των οργάνων. Ο τελικός υπολογισμός της δόσης γίνεται με την χρήση της κατάλληλης καμπύλης προσαρμογής στο διάγραμμα ενεργότητας-χρόνου. Στη συγκεκριμένη εργασία υπολογίσαμε τη δόση για το συκώτι, τον σπλήνα και το δεξί και αριστερό νεφρό με διεκθετικές και τριεκθετικές καμπύλες προσαρμογής. Οι μέσες τιμές απορροφούμενης δόσης που υπολογίστηκαν με το GATE, το Planet®(bi-exp) και το Planet®(tri-exp) είναι σε συμφωνία με την δημοσιευμένη βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα της διεκθετικής προσαρμογής ήταν παρόμοια με αυτά του GATE, ενώ η τριεκθετική προσαρμογή είχε μεγαλύτερες σχετικές διαφορές. 2023-02-28T07:08:01Z 2023-02-28T07:08:01Z 2023-02-23 https://hdl.handle.net/10889/24600 en Attribution-NonCommercial 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/us/ application/pdf