Image–based dosimetry in 90Y radioembolization

Liver cancer is the sixth most usual form of cancer in the world and remains the third leading cause of death. The most effective treatment method is surgery. Radioembolization with 90Y microspheres is a modern form of treatment that combines elements of brachytherapy and embolization for the trea...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Χριστοδούλου, Μαρία
Other Authors: Christodoulou, Maria
Language:English
Published: 2023
Subjects:
Online Access:https://hdl.handle.net/10889/25157
id nemertes-10889-25157
record_format dspace
spelling nemertes-10889-251572023-06-24T03:56:37Z Image–based dosimetry in 90Y radioembolization Δοσιμετρία με βάση την εικόνα σε ραδιοεμβολισμό 90Y Χριστοδούλου, Μαρία Christodoulou, Maria Radioembolization Yttrium-90 Treatment planning Monte Carlo simulations Liver cancer Ραδιοεμβολισμός Ύττριο-90 Σχεδιασμός θεραπείας Προσομοιώσεις Μόντε Κάρλο Καρκίνος στο ήπαρ Liver cancer is the sixth most usual form of cancer in the world and remains the third leading cause of death. The most effective treatment method is surgery. Radioembolization with 90Y microspheres is a modern form of treatment that combines elements of brachytherapy and embolization for the treatment of liver cancer. Although it has no contraindications as a treatment method, it is at the center of attention of medical research due to its therapeutic effectiveness. The treatment is based on dosimetric models which are in clinical application. However, the distribution of microspheres is wrongly assumed to be homogeneous. Through the biodistribution of the surrogate 99mTc-MAA, which is available from the imaging protocol of radioembolization. There are significant discrepancies in clinical indications in the distribution between 99mTc-MAA and 90Y microspheres, probably due to the morphological difference such as the size of the beads and the number of particles, in the way of their administration and due to imaging limitations, such as imaging noise. This thesis aims to improve the estimation of the therapeutic dose deposited by 90Y microspheres during radioembolization of the liver to develop personalized dosimetry based on Monte Carlo (MC) simulations. The 3D model developed was based on the use of Dose Voxel Kernels (DVKs) and was tested on data from two patients (the first for post-treatment 90Y PET/CT scans and the second for pre-treatment 99mTc-MAA SPECT/CT scans). The comparison results against direct MC simulations. The results of comparing the measured absorbed dose using DVKs and the direct MC simulation showed a small difference of the order of 2% for the liver and 4%-7% for the water Ο καρκίνος του ήπατος είναι η έκτη πιο συχνή μορφή καρκίνου στον κόσμο και παραμένει τρίτος σε κατάταξη θνησιμότητας. Η πιο αποτελεσματική μέθοδος αντιμετώπισης είναι η χειρουργική επέμβαση. Ο ραδιοεμβολισμός με μικροσφαιρίδια 90Υ είναι μια σύγχρονη μορφή θεραπείας που συνδυάζει στοιχεία της βραχυθεραπείας και του εμβολισμού για την αντιμετώπιση του ηπατικού καρκίνου. Παρόλο που δεν έχει κάποια αντένδειξη ως μέθοδος θεραπείας, βρίσκεται στο επίκεντρο της προσοχής της ιατρικής έρευνας λόγο της θεραπευτικής του αποτελεσματικότητας . Η θεραπεία βασίζεται σε δοσιμετρικά μοντέλα τα οποία βρίσκονται σε κλινική εφαρμογή. Ωστόσο η κατανομή των μικροσφαιριδίων θεωρείται λανθασμένος ομοιογενής. Μέσω της βιοκατανομής του υποκατάστατου 99mTc-MAA, το οποίο είναι διαθέσιμο από το απεικονιστικό πρωτόκολλο του ραδιοεμβολισμού. Υπάρχουν σημαντικές αποκλίσεις σε κλινικές ενδείξεις στην κατανομή μεταξύ του 99mTc-MAA και του 90Υ, λόγω της μορφολογικής διαφοράς όπως το μέγεθος των σφαιριδίων και τον αριθμό των σωματιδίων, στον τρόπο χορήγησης τους αλλά και λόγο απεικονιστικών περιορισμών όπως ο απεικονιστικός θόρυβος. Η παρούσα διατριβή έχει σκοπό τη βελτίωση της εκτίμησης της θεραπευτικής δόσης που εναποθέτουν τα μικροσφαιρίδια 90Υ κατά τον ακτινοεμβολισμό του ήπατος με σκοπό να αναπτύξουν την εξατομικευμένη δοσιμετρία βασιζόμενη σε προσομοιώσεις Μόντε Κάρλο (ΜC). Το τρισδιάστατο μοντέλο που αναπτύχθηκε, βασίστηκε στη χρήση των Dose Voxel Kernels (DVKs) και δοκιμάστηκε σε δεδομένα δύο ασθενών (ο πρώτος για μετα-θεραπευτικές 90Υ PET/CT σαρώσεις και ο δεύτερος για προ-θεραπευτικές 99mTc-MAA SPECT/CT σαρώσεις). Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν έναντι άμεσων προσομοιώσεων ΜC. Τα αποτελέσματα της σύγκρισης της μετρούμενης απορροφούμενης δόσης με την χρήση των DVKs και της άμεσης προσομοίωσης MC έδειξαν μικρή διαφορά της τάξεως του 2% για το ήπαρ και 4%-7% σε νερό. 2023-06-23T05:31:04Z 2023-06-23T05:31:04Z 2023-04-06 https://hdl.handle.net/10889/25157 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Radioembolization
Yttrium-90
Treatment planning
Monte Carlo simulations
Liver cancer
Ραδιοεμβολισμός
Ύττριο-90
Σχεδιασμός θεραπείας
Προσομοιώσεις Μόντε Κάρλο
Καρκίνος στο ήπαρ
spellingShingle Radioembolization
Yttrium-90
Treatment planning
Monte Carlo simulations
Liver cancer
Ραδιοεμβολισμός
Ύττριο-90
Σχεδιασμός θεραπείας
Προσομοιώσεις Μόντε Κάρλο
Καρκίνος στο ήπαρ
Χριστοδούλου, Μαρία
Image–based dosimetry in 90Y radioembolization
description Liver cancer is the sixth most usual form of cancer in the world and remains the third leading cause of death. The most effective treatment method is surgery. Radioembolization with 90Y microspheres is a modern form of treatment that combines elements of brachytherapy and embolization for the treatment of liver cancer. Although it has no contraindications as a treatment method, it is at the center of attention of medical research due to its therapeutic effectiveness. The treatment is based on dosimetric models which are in clinical application. However, the distribution of microspheres is wrongly assumed to be homogeneous. Through the biodistribution of the surrogate 99mTc-MAA, which is available from the imaging protocol of radioembolization. There are significant discrepancies in clinical indications in the distribution between 99mTc-MAA and 90Y microspheres, probably due to the morphological difference such as the size of the beads and the number of particles, in the way of their administration and due to imaging limitations, such as imaging noise. This thesis aims to improve the estimation of the therapeutic dose deposited by 90Y microspheres during radioembolization of the liver to develop personalized dosimetry based on Monte Carlo (MC) simulations. The 3D model developed was based on the use of Dose Voxel Kernels (DVKs) and was tested on data from two patients (the first for post-treatment 90Y PET/CT scans and the second for pre-treatment 99mTc-MAA SPECT/CT scans). The comparison results against direct MC simulations. The results of comparing the measured absorbed dose using DVKs and the direct MC simulation showed a small difference of the order of 2% for the liver and 4%-7% for the water
author2 Christodoulou, Maria
author_facet Christodoulou, Maria
Χριστοδούλου, Μαρία
author Χριστοδούλου, Μαρία
author_sort Χριστοδούλου, Μαρία
title Image–based dosimetry in 90Y radioembolization
title_short Image–based dosimetry in 90Y radioembolization
title_full Image–based dosimetry in 90Y radioembolization
title_fullStr Image–based dosimetry in 90Y radioembolization
title_full_unstemmed Image–based dosimetry in 90Y radioembolization
title_sort image–based dosimetry in 90y radioembolization
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/25157
work_keys_str_mv AT christodouloumaria imagebaseddosimetryin90yradioembolization
AT christodouloumaria dosimetriamebasētēneikonaseradioembolismo90y
_version_ 1771297266218303488