Dose uniforme equivalente em dosimetria por voxel: Estudo de aplicabilidade do conceito na terapia radionuclídica
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5155/tde-29112022-161154/ |
Resumo: | O crescimento da aplicação clínica da terapia com radionuclídeos traz a expectativa de utilizar parâmetros dosimétricos mais acurados no planejamento terapêutico. A dose uniforme equivalente (EUD - Equivalent Uniform Dose) é um parâmetro empregado na radioterapia externa, que estabelece a equivalência de uma dose heterogênea com a dose distribuída de forma uniforme no tecido tumoral. Esse parâmetro poderia, em teoria, ser empregada como parâmetro no planejamento da terapia radionuclídica. No entanto, as imagens de tomografia por emissão de pósitrons (PET) ou emissão de fótons único (SPECT) empregadas na estimativa de dosimetria por voxel são uma representação limitada da distribuição real dos radioisótopos no corpo do paciente. A proposta deste projeto foi avaliar a influência de variáveis relacionadas à flutuação estatística e resolução espacial de imagens tomográficas por emissão na estimativa da EUD na dosimetria por voxel. Para essa avaliação, foram realizados estudos com phantoms, analisando a introdução de ruído em imagens paramétricas de dose quando reduzido a concentração de material radioativo. Essa avaliação foi realizada nas imagens isoladas e em sequências de imagens com altas e baixas concentração de radiofármaco. Também verificar se diferentes números de subsets e iterações no método de processamento OSEM, poderiam ter impacto na introdução de heterogeneidade nas imagens paramétricas de dose. Como resultado observamos que houve introdução de heterogeneidade nas imagens paramétricas de dose absorvida com baixas concentração de material radioativo, consequência da flutuação estatística devido ao limitado número de fótons. No estudo das imagens paramétricas de dose absorvida quando agrupadas em diferentes séries temporais, observamos que os valores de dose absorvida no voxel foi menor do que nas imagens isoladas de SPECT. Resultado bastante significativo, demonstrando que há uma dispersão quando os voxels são agrupados para estimativa de dose absorvida para o cálculo dosimétrico. Nas diferentes protocolos de aquisição, percebemos maiores valores do coeficiente de variação nas imagens paramétrica de dose reconstruídas com 4 subsets e 2 iterações em PET. A flutuação estatística intrínseca do sistema de formação da imagem promove a introdução de uma heterogeneidade que não corresponde a distribuição real de dose absorvida no voxel tornando inviável uso do paramétrico que considera uma distribuição uniforme para a estimativa de dose absorvida, como o EUD. Por outro lado, a limitada resolução espacial e efeito de volume parcial levam a perda de contraste e homogeneização na estimativa de dose |
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Dose uniforme equivalente em dosimetria por voxel: Estudo de aplicabilidade do conceito na terapia radionuclídicaEquivalent uniform dose in dosimetry voxel: applicability study of the concept in radionuclide therapyCintilografiaDosimetria in vivoImagem MolecularImagem TridimensionalIn vivo dosimetryMolecular imagingRadiometriaRadiometryScintigraphyThree-dimensional imagingO crescimento da aplicação clínica da terapia com radionuclídeos traz a expectativa de utilizar parâmetros dosimétricos mais acurados no planejamento terapêutico. A dose uniforme equivalente (EUD - Equivalent Uniform Dose) é um parâmetro empregado na radioterapia externa, que estabelece a equivalência de uma dose heterogênea com a dose distribuída de forma uniforme no tecido tumoral. Esse parâmetro poderia, em teoria, ser empregada como parâmetro no planejamento da terapia radionuclídica. No entanto, as imagens de tomografia por emissão de pósitrons (PET) ou emissão de fótons único (SPECT) empregadas na estimativa de dosimetria por voxel são uma representação limitada da distribuição real dos radioisótopos no corpo do paciente. A proposta deste projeto foi avaliar a influência de variáveis relacionadas à flutuação estatística e resolução espacial de imagens tomográficas por emissão na estimativa da EUD na dosimetria por voxel. Para essa avaliação, foram realizados estudos com phantoms, analisando a introdução de ruído em imagens paramétricas de dose quando reduzido a concentração de material radioativo. Essa avaliação foi realizada nas imagens isoladas e em sequências de imagens com altas e baixas concentração de radiofármaco. Também verificar se diferentes números de subsets e iterações no método de processamento OSEM, poderiam ter impacto na introdução de heterogeneidade nas imagens paramétricas de dose. Como resultado observamos que houve introdução de heterogeneidade nas imagens paramétricas de dose absorvida com baixas concentração de material radioativo, consequência da flutuação estatística devido ao limitado número de fótons. No estudo das imagens paramétricas de dose absorvida quando agrupadas em diferentes séries temporais, observamos que os valores de dose absorvida no voxel foi menor do que nas imagens isoladas de SPECT. Resultado bastante significativo, demonstrando que há uma dispersão quando os voxels são agrupados para estimativa de dose absorvida para o cálculo dosimétrico. Nas diferentes protocolos de aquisição, percebemos maiores valores do coeficiente de variação nas imagens paramétrica de dose reconstruídas com 4 subsets e 2 iterações em PET. A flutuação estatística intrínseca do sistema de formação da imagem promove a introdução de uma heterogeneidade que não corresponde a distribuição real de dose absorvida no voxel tornando inviável uso do paramétrico que considera uma distribuição uniforme para a estimativa de dose absorvida, como o EUD. Por outro lado, a limitada resolução espacial e efeito de volume parcial levam a perda de contraste e homogeneização na estimativa de doseThe growth in the clinical application of radionuclide therapy brings the expectation of using more precise dosimetric parameters in therapeutic planning. The Equivalent Uniform Dose (EUD) is a parameter used in external radiotherapy, which establishes the equivalence of a heterogeneous dose with the dose uniformly distributed in the tumor tissue. This parameter could, in theory, be used as a parameter in the planning of radionuclide therapy. However, positron emission tomography (PET) or single photon emission tomography (SPECT) images employed in estimating voxel dosimetry are a limited representation of the actual distribution of radioisotopes in the patient\'s body. The objective of this project was to evaluate the influence of variables related to statistical fluctuation and spatial resolution of emission tomographic images on the estimation of EUD in voxel dosimetry. For this evaluation, studies with phantoms were carried out, analyzing the introduction of noise in parametric dose images when the concentration of radioactive material was reduced. This evaluation was performed in isolated images and also in sequences of images with high and low concentrations of radiopharmaceuticals. Also check whether different numbers of subsets and iterations in the OSEM processing method can impact the introduction of heterogeneity in parametric dose images. As a result, we observed the introduction of heterogeneity in the dose images with low concentrations of radioactive material, a consequence of the statistical fluctuation due to the limited number of photons. In the study of grouped parametric dose images, we observed that the absorbed dose values in the voxel were lower than in the isolated images. In the different reconstructions, we observed that the images with reduced radioactive material presented higher values of coefficient of variation. The intrinsic statistical fluctuation of the imaging system leads to noise and, therefore, to the introduction of a heterogeneity that does not correspond to the real distribution. On the other hand, limited spatial resolution and partial volume effect lead to loss of contrast and homogenization in dose estimationBiblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSapienza, Marcelo TatitFonda, Uysha de Souza2022-07-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5155/tde-29112022-161154/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2022-11-30T11:28:00Zoai:teses.usp.br:tde-29112022-161154Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-11-30T11:28Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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