Forskning innen medisinsk fysikk i Norge hva har vi ... · Stråleterapi – gyn. brachy Usikkerhet i inntegning Wanderås et al Acta Oncol 2012 Adaptiv brachyterapi ved bruk av CT

Taran Paulsen Hellebust

Forskning innen medisinsk fysikk i Norge

– hva har vi forsket på

– hva bør vi forske på?

Avdeling for Medisinsk Fysikk, Oslo Universitetssykehus

Gruppen for biofysikk, Avdeling for fysikk, Universitet i Oslo

miniMedFys, Værnes 3.mars 2014

Arne Skretting 1944 -2014

Hva er medisinsk fysikk?

NFMFs hjemmesider:

Medisinsk fysikk er bruk av kunnskap fra fysikken

i en medisinsk setting

S. Webb, Acta Oncol 2009:

The development and implementation of modern

clinical medicine owes a great deal to the contribution

from physics.

Medical Physics is Physics as Applied to Medicine

Hva har vi forsket på?

Langt tilbake….

Rolf Widerøe –

Betatronens far

Odd Dahl –

Van de Graaff-generatoren

http://leksikon.speidermuseet.no/wiki/Fil:Odd_dahl.jpg


Litt nærmere vår tid….

Introduksjon til SEPCT ca 1985

Rekonstruksjonstid: 20 min. per snitt

Skjelettfantom, Skretting et al 1988

Brukt for kvalitetskontroller i Norge,

Sverige, Finland, Danmark, England,

Nederland, Belgia, Østerrike, Kroatia

Uniform kilde

BaSO4


Litt nærmere vår tid…. utvikling

GTV

CTV

Målvolum

ITV

PTV

Clinical Target Volume

Internal Target Volume

Planning Target Volume

Gross Tumor

Volume

Planleggingskontur

Klinisk målvolum

GTV-N

Utarbeidelse av volum-

konsepter i stråleterapi

NACP-rapporten publisert i 1997

Utvikling av system for

kontrollovervåking og

registrering av stråleterapi

KOR-systemet

VISIR

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/Norskdata-terminal.JPG


• Medisinsk avbildning (CT, MR, PET)

• Dosimetri

• Stråleterapi

”Vår tid” (de siste ~15 årene)



Medisinsk avbildning - CT

Konklusjon: Fantomet og ROC metoden (receiver operating

characteristic) kan bli benyttet for å sammenligne metode for CT opptak

mellom ulike CT-laber. Det kan også benyttes til å sikre adekvat

bildekvalitet for en gitt scanner

Olerud et al BJR 1999

Utvikling av et fantom




Konklusjon: Studien viser at dette post-prosesserings-filter har et

potensial for å redusere dosen ved CT-undersøkelse av lever

Martinsen et al Acta Radiol 2007

Nytt post-prosessering-filter (SharpView CT) for å redusere dosen - fantomstudie




Martinsen et al Eur J Radiol 2012

Iterativ rekonstruksjon for å redusere dosen - fantomstudie



Lundervold et al Med Imag Anal 2000

Fordeling av cerebrospinal væske (CSF) avbildet med multispektral MR

Anatomisk fordeling av CSF

Lateral og tredje ventrikkel Subarachniod rom, basale

cisterna og ventrikkelsystem

Avbildning av frisk forsøksperson

T1-vektet FLASH kanal T2-vektet PSIF kanal

Medisinsk avbildning - MR



Grüner et al J Mag Res Imag 2006

MR perfusjons avbildning av hjerne med

voxel-spesifikk Arterie Input Funksjons (AIF)

AIF funnet manuelt

Dynamisk kontrast forsterket opptak

Estimert voxel-spesifikk AIF




Sitter et al NMR Biomed 2010

MR spektroskopi - bryst

Studiet viser et større diagnostisk og

prognostisk potensial for MR

spektroskopi når multiple metabolitter

blir analysert




Emblem Nature Medicine 2013

VAI (vessel architectural imaging) identifiserer kreftpasienter som responderer

på anti-angiogenese-behandling


gradient-echo

spin-echo

rød – arterie

blå - vene



Emblem Nature

Medicine 2013




Skretting et al Acta Radiolog 2013

Medisinsk avbildning - PET

Tidseffektiv respirasjons-gated PET-opptak med repeterte breath-holds



Waldeland E, 2011

Dosimetri EPR-dosimetri

Alanin

Lithium formate



Almberg et al Med Phys 2012

Dosimetri

Monte Carlo simuleringer – Flatfilterfri (FFF) linac



Eilertsen et al Acta Oncol 2008

Stråleterapi

Medisinsk avbildning i stråleterapi

Rødal et al Rad Onc 2010

MR opptak som basis for

doseplanlegging

Repeterte kontrast CBCT



Halle et al Cancer Research 2012

Stråleterapi

Medisinsk avbildning i stråleterapi

Farmakokinetisk analyse og hypoxi i cervix cancer pasienter



Hysing et al Radiat Oncol 2011

Stråleterapi - modellering

Coverage probability-modell for finne PRV for tynntarm



Hellebust et al Radiat Oncol 2013

Stråleterapi – gyn. brachy

Usikkerhet i inntegning

Wanderås et al Acta Oncol 2012

Adaptiv brachyterapi ved bruk av CT



Karlsdottir et al IJROBP 2013

Stråleterapi – kliniske studier

GI og GU morbiditet for prostata cancer pasienter etter strålebehandling

Hva bør vi forske på?

Det er

vanskelig å spå

om fremtiden

Framtidsvisjon i 1950


Det å spå om fremtiden

er en uvitenskapelig

prosess hvor tro, håp og

forventninger dominerer

på bekostning av

logiske og rasjonelle

vitenskapelige

argumenter

”Would you tell me please

which way I ought to go

from here?”

”That depends a good deal

on where you want to get

to,” said the Cat

Fra Alice in Wonderland av Lewis Carroll S Webb, Acta Oncol 2009


The National Cancer Institute (NCI) ser på nye og innovative tilnærminger for å få bedre forståelse for og

dermed bedre muligheter til å kurere kreft.

”The Physical Sciences in Oncology initiative will establish scientific teams and individual scientists from

the fields of physics, mathematics, chemistry, and engineering to examine cancer using approaches that

have not been followed in cancer research to date”




”Convergence is a new paradigm that can yield critical advances in a broad array of sectors, from health care to energy, food, climate, and water”


“Multidisciplinary thinking and

analysis will permit the

emergence of new

scientific principles where

engineers and

physical scientists are equal

partners with

biologists and clinicians in

addressing many

of the new medical

challenges”

Although a deep disciplinary background remains vital, a robust cross-

disciplinary education is essential, too


Nanopartikler kontrastmiddel

deponering og transport av

medikamenter

operere som micro-sensorer

for måling av

pH

temperatur

konsentrasjon av medikamenter

dose

DNA skade

celleoverlevelse


Mer bruk av funksjonell avbildning i tillegg til

anatomisk avbildning

Forstå og kompensere for organbevegelse både i

diagnostikk og i terapi

Utvikling innen datateknologi vil gi oss

mulighet til å håndtere og analysere store datamengder

Inkludere informasjon f.eks om genetisk informasjon

både fra tumor og normalvev i valget av

en individualisert terapi S.Webb, Acta Oncol 2009


Stråleterapi Hvordan finne akkumulert dose i løpet av hele behandlingsforløpet?

van Kranen et al Rad Oncol 2013

Takk for meg!

Documents

Forskning innen medisinsk fysikk i Norge hva har vi ... · Stråleterapi – gyn. brachy Usikkerhet i inntegning Wanderås et al Acta Oncol 2012 Adaptiv brachyterapi ved bruk av CT