Extraktion vektorfeldbasierter Bewegungssignaturen aus 4D-(CB)CT-Bildsequenzen und Korrelation mit lokaler Kontrolle von Lungen- und Lebermetastasen nach SBRT

• Antragsteller: Professor Dr. René Werner
• Fachliche Zuordnung: Epidemiologie und Medizinische Biometrie/Statistik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390567362

4D-CT-Bildgebung ist die Basis der Bestrahlungsplanung atembeweglicher Tumoren. Artefakte in 4D-CT- und 4D-Cone Beam (CB)-CT-Bilddaten resultieren jedoch in fehlerhaften Bewegungsschätzungen und Unsicherheiten bei der Zielvolumendefinition. In der ersten Projektphase wurde gezeigt, dass das Auftreten von Artefakten in 4D-CT-Bestrahlungsplanungsdaten mit reduzierter lokaler Kontrolle von Lungen- und Lebermetastasen nach SBRT (Stereotactic Body Radiation Therapy) korreliert. Es wurden Verfahren zur Reduktion von 4D-CT- und 4D-CBCT-Artefakte entwickelt sowie nachgewiesen, dass die verbesserte Bildqualität mit einer Reduktion der Fehler bei Bewegungsfeldschätzung mittels nicht-linearer Registrierung einhergeht. Die Projektfortsetzung knüpft direkt an diese Arbeiten an: Es wird untersucht, ob spezifische Atemmuster, deren interfraktionelle Änderungen und/oder intrafraktionelle Atemvariabilität – die auch ursächlich für 4D-CT-Artefakte ist – mit reduzierter lokaler Kontrolle korreliert. Voraussetzung ist eine konsistente registrierungsbasierte Bewegungsfeldschätzung in den während des Therapieverlaufs aufgezeichneten, artefaktreduzierten 4D-CT- und 4D-CBCT-Bilddaten. Auf Basis der Bewegungsfelder und während der Bestrahlung aufgezeichneter Atemsignale werden niedrigdimensionale Bewegungssignaturen bestimmt sowie tatsächlich applizierte Dosisverteilungen und assoziierte Dosisindizes abgeschätzt. Jeweilige Daten werden dann für ein signifikant erweitertes Patientenkollektiv für detaillierte Korrelations- und Kaplan-Meier-Analysen in Bezug auf ein Rezidivauftreten nach SBRT genutzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen