PreciseART - Radioterapia Adaptativa na Tomoterapia para a patologia de Cabeça e Pescoço

Abstract

Atualmente, a maioria dos pacientes com tumores de cabeça e pescoço são sujeitos ao tratamento de Radioterapia (RT), sendo a Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT) a técnica padrão para o tratamento. As distribuições de dose altamente conformacionais obtidas por esta técnica originam gradientes de dose acentuados nas margens dos volumes alvo, que são extremamente sensíveis a erros de posicionamento e alterações anatómicas. Existem diversos fatores que podem contribuir para alterações anatómicas durante o tratamento e que podem originar diferenças na administração de dose, especialmente subdosagem nos volumes alvo e/ou sobredosagem nos órgãos de risco adjacentes, originando complicações não esperadas.Esta Dissertação concentrou-se na Radioterapia Adaptativa (ART), mais concretamente, o módulo PreciseART da Tomoterapia para a patologia de cabeça e pescoço. O objetivo principal deste estudo foi analisar as potencialidades e limitações do módulo PreciseART em pacientes com patologia de cabeça e pescoço, através da análise de parâmetros geométricos e dosimétricos.Começou-se este estudo pela validação do módulo PreciseART utilizando o fantoma homogéneo Cheese através de testes de sensibilidade e fiabilidade na determinação da dose do dia. De seguida, realizou-se um End-to-end Testing com o fantoma antropomórfico Alderson-Rando por forma a testar todas as fases da ART. Foi avaliada a integridade geométrica das estruturas delineadas e analisada a qualidade do registo deformável para a determinação da dose do dia. Por fim, realizou-se um estudo retrospetivo com dois grupos de pacientes de cabeça e pescoço, em que um dos grupos foi sujeito a replaneamento ao longo do seu tratamento de RT. Na prática clínica, o replaneamento é desencadeado através de alertas da unidade de tratamento, ART Offline ad hoc. Para este estudo foi implementado um template padrão para cabeça e pescoço, o que permitiu monitorizar diferenças na dose administrada ao longo de todo o tratamento, assim como diferenças anatómicas. Em conclusão, o módulo PreciseART revelou-se uma boa ferramenta para acesso à Radioterapia Adaptativa e com base nos diferentes parâmetros e alertas do relatório gerado automaticamente é possível passar à implementação de um protocolo de ART Offline para os casos de cabeça e pescoço, na prática clínica.

Currently, the majority of head and neck tumor patients undergo Radiation Therapy (RT), with Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) being the standard technique for treatment. The highly conformal dose distributions achieved by this technique result in steep dose gradients at the margins of target volumes, which are extremely sensitive to positioning errors and anatomical changes. Several factors can contribute to anatomical changes during treatment, leading to differences in dose delivery, especially underdosing in target volumes and/or overdosing in adjacent organs at risk, resulting in unexpected complications.This dissertation focused on Adaptive Radiation Therapy (ART), specifically the PreciseART module of Tomotherapy for head and neck pathology. The main objective of this study was to analyze the potentialities and limitations of the PreciseART module in head and neck pathology patients, through the analysis of geometric and dosimetric parameters.The study began with the validation of the PreciseART module using the homogeneous Cheese phantom through sensitivity and reliability tests in determining the daily dose. Subsequently, an End-to-end Testing was performed with the anthropomorphic Alderson-Rando phantom to test all phases of ART. The geometric integrity of delineated structures was evaluated, and the quality of deformable registration for daily dose determination was analyzed. Finally, a retrospective study was conducted with two groups of head and neck patients, with one group undergoing replanning during their RT treatment. In clinical practice, replanning is triggered through alerts from the treatment unit, ad-hoc ART Offline. For this study, a standard head and neck template was implemented, allowing monitoring of differences in administered dose throughout the treatment course, as well as anatomical variations.In conclusion, the PreciseART module proved to be a valuable tool for accessing Adaptive Radiation Therapy, and based on various parameters and alerts generated automatically, it is possible to proceed with the implementation of an offline ART protocol for head and neck cases in clinical practice.