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

Fachliche Zuordnung Epidemiologie und Medizinische Biometrie/Statistik
Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
Förderung Förderung von 2017 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390567362
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Atmungsbedingte Bewegungen stellen eine Herausforderung der Strahlentherapie thorakaler und abdomineller Tumoren dar. Um resultierende Unsicherheiten während der Bestrahlungsplanung und der Therapie zu berücksichtigen, ist eine akkurate bildgebende Erfassung der Bewegungen von Tumoren und zu schonenden Risikostrukturen erforderlich. Diesbezügliche Grundpfeiler sind 4D-Computertomografie (4D-CT) und 4D-Cone Beam-CT (4D-CBCT). Beide Bildgebungsverfahren führen allerdings zu Bildartefakten, die ihren Einsatz (u.a. Zielvolumendefinition, registrierungsbasierte Bewegungsfeldschätzung, Abschätzung der applizierten Dosis) erschweren. Das Projekt zielte auf eine Optimierung von 4D-CT- und 4D-CBCT-Bildgebung und -qualität, der bildbasierten Extraktion von Bewegungsinformationen sowie ein besseres Verständnis des Zusammenhangs von Bewegungsvariabilität, Bildqualität und dem wichtigsten klinischen Endpunkt ab: lokale Tumorkontrolle. Unter Nutzung von Deep Learning- Ansätzen wurden Methoden entwickelt, um bewegungsassoziierte Artefakte in 4D-CT- und 4D-CBCT-Bilddaten sowie Fehler registrierungsbasierter Bewegungsfeldschätzung zu minimieren. 4D-CT-Artefakte werden durch Bewegungsvariabilität während der Datenaufnahme verursacht. Um der Ursache direkt zu begegnen, wurde gemeinsam mit den Kooperationspartnern (u.a. Siemens Healthineers) ein neues 4D-CT-Bildgebungsprotokoll entwickelt (i4DCT). i4DCT passt die Datenaufnahme in Echtzeit an die Atmung des Patienten an und führt im Vergleich zu konventionellen 4D-CT-Protokollen zu einer deutlichen Artefaktreduktion. Dies erscheint aus klinischer Sicht um so relevanter, als dass im Projekt ein signifikanter Zusammenhang zwischen reduzierter lokaler Tumorkontrolle und dem Auftreten starker Artefakte in den 4D-CT-Bestrahlungsplanungsbilddaten beobachtet wurde. Es verbleibt allerdings abschließend zu klären, ob der Zusammenhang kausal ist oder andere Aspekte ursächlich sind (z.B. Unterschiede der Atemmuster während 4D-CT-Bildgebung und Bestrahlung).

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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