Razvoj metodologije eksperimentalnog vrednovanje algoritama za izračunavanje raspodjele apsorbirane doze baziranih na Monte Carlo simulaciji


Napredne radioterapijske tehnike uključuju uporabu X-zraka visokih energija koje se proizvode linearnim akceleratorima, a oblikuju višelamelarnim kolimatorima. Njihova primjena omogućuje dobru kontrolu tumora, uz istovremeno najmanje moguće ozračenje zdravog tkiva. To postavlja vrlo visoke zahtjeve na točnost izračunate raspodjele doze, preciznost vezanu za predaju doze prema izračunu dozimetrijskog plana terapije i njenu reproducibilnost tijekom trajanja radioterapijskog tretmana (2 Gy dnevno tijekom 6-8 tjedana). Zahtjev na točnost izračuna raspodjele doze predstavlja nužan uvjet da bi se postigao željeni rezultat radioterapije i on je u potpunosti u domeni fizičara u medicini. Nivo točnosti je usko vezan uz sustav za planiranje radioterapije, odnosno računalne algoritame koji su na raspolaganju za izračun raspodjele doze. Neovisno o naprednosti algoritama, prije kliničke uporabe nužno je provesti opsežno eksperimentalno vrednovanje računalnih algoritama ugrađenih u sustav za planiranje. Ono se provodi različitim dozimetrijskim metodama u homogenim i antropomorfnim fantomima. Postoje dva načelno ravnopravna načina izračuna raspodjele doze, prvi koji se bazira na izračunu apsorbirane doze u vodi (Dw) i drugi baziran na njenom izračunu u 'mediju' (Dm). Eksperimentalna provjera se temelji na fizikalnim konceptima koji se opisani u Bragg-Grayevoj, odnosno Spencer-Attixovoj teoriji. I inače složeno eksperimentalno vrednovanje računalnih algoritama je dodatno zakomplicirano činjenicom da u znanstvenoj zajednici koja se bavi tim problemima ne postoji konsenzus vezano za računalnu metodu koja treba biti korištena za izračun apsorbirane doze. Prilikom vrednovanja algoritama uočene su statistički značajne razlike između dvaju računalnih koncepata kada se apsorbirana doza izračunava u područjima čija je gustoća veća od one koju ima voda. Zbog toga planiramo provesti istraživanje koristeći trenutno najnapredniji računalni sustav baziran na Monte Carlo simulaciji, kako bismo postojeću metodologiju eksperimentalnog vrednovanja nadogradili na način da bude neovisna o korištenoj računalnoj metodi.

Važno je napomenuti da bi istraživanje trebalo doprinijeti većoj točnosti metode vrednovanja sustava za izračunavanje raspodjele apsorbirane doze koji su u kliničkoj uporabi pa je vrlo važno za kvalitetnu, sigurnu i odgovornu uporabu snopova X-zraka visokih energija u terapiji solidnih tumora te je stoga vrlo važna za primjenu u medicini.

Korištenje potpore Sveučilišta omogućit će proširivanje suradnje u istraživanju između Katedre za medicinsku fiziku i biofiziku Medicinskog fakulteta i Zavoda za medicinsku fiziku i zaštitu od zračenja KBC Rijeka. Ova suradnja značajna je kako zbog proširenja istraživačkog tima tako i zbog suradnje u izvođenju nastave iz medicinske fizike. U cilju razvijanja smjera medicinske fizike na Sveučilištu u Rijeci neophodno je povezivanje fizičara koji rade u KBC Rijeka sa Sveučilištem. Trenutno u Zavodu za medicinsku fiziku radi ukupno 10 fizičara, od kojih su dvije fizičarke upisale i položile sve ispite na Doktorskom studiju fizike na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Zagrebu, smjer medicinska fizika. Smatramo da bi njihovo uključivanje u znanstveni rad i u nastavni proces doprinijelo kvaliteti nastave, a u perspektivi se nadamo da bi povećanje broja medicinskih fizičara koji su završili doktorski studij pomoglo u održavanju tog smjera na novo formiranom Doktorskom studiju fizike pri Sveučilištu u Rijeci. Potpora će omogućiti i dodatno unaprijeđenje suradnje s Onkološkim inštitutom u Ljubljani vezano za teorijski dio modela i metodu dozimetrijskog vrednovanja.

 


Istraživački tim
Slaven Jurković slaven.jurkovic@medri.uniri.hr
Smilović Radojčić Đeni jenny_smilrad@net.hr
Gordana Žauhar gordana.zauhar@medri.uniri.hr
Casar Božidar BCasar@onko-i.si
Švabić Kolacio Manda manda.svabic@gmail.com

Doc. dr. sc. Slaven Jurković prof. mat. i fiz.

Medicinski fakultet

e-pošta: slaven.jurkovic@medri.uniri.hr
telefon: 051/658398

https://scholar.google.hr