Segmentazione automatica mediante atlanti anatomici e pianificazione in radioterapia

Il presente lavoro di tesi, sviluppato presso l’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Modena, ha come obiettivi l’implementazione di un atlante anatomico di 25 pazienti, per la segmentazione automatica di 25 sottostrutture cardiache, e la definizione della migliore tecnica di erogazione della dose (3D-CRT, Tomotherapy (HT), VMAT) per trattamenti Partial Breast Irradiation (PBI). In trattamenti radioterapici, al Medico Radioterapista è affidato il compito di delineare il volume tumorale e gli organi a "rischio" (OARs). E’ un compito fondamentale che richiede tempo e concentrazione. Di conseguenza non si considera trascurabile la probabilità di errore nella segmentazione, che può tradursi in erogazione non corretta di dose su organi e tessuti sani. In questo contesto nasce il bisogno di realizzare automaticamente il contorno degli OARs. Per questo lavoro di ricerca sono stati sviluppati script, implementati all’interno del Treatment Planning System, in grado di automatizzare il processo di segmentazione e di estrarre indici (Dice e distanza media di Hausdorff) per il confronto con la segmentazione manuale. I risultati emersi dal calcolo degli indici hanno evidenziato una grande efficacia della segmentazione automatica, e alla luce della correlazione logaritmica Dice-Volume (R2=0.92), si è posto un threshold a 40cc sotto il quale si richiede controllo e possibile editing da parte del medico. Per il confronto dosimetrico, sono stati generati 75 piani di trattamento per pazienti sottoposti a protocollo PBI. Dai dati estratti, HT e VMAT sono risultate più efficienti. Per le due tecniche l’erogazione di dose al tumore è rispettata e, a differenza della 3D-CRT, le alte dosi non sono distribuite sul volume degli OARs. I risultati delle pianificazioni combinati con i risultati ottenuti da uno studio di follow up delle tossicità polmonari, pongono le basi per nuovi potenziali limiti dosimetrici, dipendenti dalle posizioni di tumore e ROIs, da utilizzare nella pratica clinica.