Ανάπτυξη αλγορίθμων και μεθόδων ποιοτικού ελέγχου για το δοσιμετρικό σχεδιασμό εφαρμογών βραχυθεραπείας

Πρόσφατα, αλγόριθμοι εξατομικευμένης δοσιμετρίας (Model Based Dose Calculation Algorithms – MBDCAs) πέραν του TG-43 έχουν ενσωματωθεί σε Συστήματα Σχεδιασμού Θεραπείας (ΣΣΘ) για εφαρμογές High-Dose-Rate (HDR) βραχυθεραπείας με 192Ir, εξασφαλίζοντας βελτιωμένη δοσιμετρική ακρίβεια. Η πολυπλοκότητα της εφαρμογής των MBDCAs, ωστόσο, καθιστά επιτακτική την επαύξηση των δοκιμασιών επιδόσεων των σχετικών ΣΣΘ, ενώ απαιτείται μια προσπάθεια αποτίμησης των πλεονεκτημάτων της βελτιωμένης ακρίβειας που προσφέρουν για συγκεκριμένες εφαρμογές βραχυθεραπείας. Στο πλαίσιο αυτό, αναπτύχθηκε στην παρούσα διατριβή ένα εργαλείο λογισμικού (BrcahyGuide) για την επίσπευση της διαμόρφωσης των αρχείων εισροής δεδομένων της Monte Carlo (MC) προσομοίωσης, η οποία αποτελεί τη μέθοδο αναφοράς για εξατομικευμένη δοσιμετρία. Κατόπιν, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε προσαρμοσμένη στο χρήστη διαδικασία ποιοτικού ελέγχου δύο εμπορικών MBDCAs, βασισμένη σε υπολογιστική δοσιμετρία. Οι δοσιμετρικές κατανομές αναφοράς υπολογίστηκαν με χρήση MC προσομοίωσης με αρχεία εισροής δεδομένων που ετοιμάστηκαν με χρήση του BrachyGuide. Η σύγκριση των MC και των MBDCA αποτελεσμάτων επέδειξε συμφωνία με τη σχετική βιβλιογραφία, ενώ τα δεδομένα και εργαλεία που παρουσιάστηκαν διατίθενται ελεύθερα στο διαδίκτυο για τη διευκόλυνση δοκιμασιών επιδόσεων των MBDCΑs. Επιπρόσθετα, σχεδιάστηκε και εφαρμόστηκε μια διαδικασία ποιοτικού ελέγχου βασισμένη σε πειραματική δοσιμετρία, χρησιμοποιώντας το καινοφανές δοσιμετρικό υλικό TruView™ σε συνδυασμό με απεικόνιση Οπτικής Τομογραφίας. Πραγματοποιήθηκε βαθμονόμηση της απόκρισης του δοσιμέτρου και εκτίμηση της καταλληλόλητάς του για σχετικούς πειραματικούς ποιοτικούς ελέγχους, χρησιμοποιώντας MC προσομοίωση με χρήση του BrachyGuide. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, καίτοι ελλιπώς χαρακτηρισμένο δοσιμετρικά στην παρούσα φάση, το TruView™, θα μπορούσε να θεωρηθεί κατάλληλο για την ανάπτυξη δοκιμασιών ελέγχου. Ο ποιοτικός έλεγχος που πραγματοποιήθηκε στη συνέχεια επέδειξε τη βελτιωμένη δοσιμετρική ακρίβεια που εξασφαλίζει ο MBDCA συγκριτικά με τον TG-43 αλγόριθμο, σε συμφωνία με τη βιβλιογραφία. Επιπλέον, συγκροτήθηκαν δείγματα εφαρμογών HDR βραχυθεραπείας καρκίνου του μαστού, της κεφαλής-τραχήλου, και του χείλους, για τα οποία συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα της TG-43 και MC δοσιμετρίας με χρήση του BrachyGuide. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο αλγόριθμος TG-43 παρουσιάζει γενικά στατιστικά σημαντική, αν και μικρή, υπερεκτίμηση της δόσης, για τους ασθενείς με καρκίνο μαστού και κεφαλής-τραχήλου, η οποία δεν επηρεάζει τον έλεγχο της νόσου και τις πιθανότητες επιπλοκών και κατά συνέπεια δεν απαιτεί αλλαγή των σημερινών πρωτοκόλλων από απόψεως χορηγούμενης δόσης. Η βελτιωμένη δοσιμετρική ακρίβεια των MBDCAs θα μπορούσε να είναι χρήσιμη σε περιπτώσεις επανακτινοβόλησης ή/και σύγκρισης διαφορετικών τεχνικών για τον καθορισμό της μακροπρόθεσμης τοξικότητας και του ρίσκου επαγωγής δευτεροπαθούς καρκίνου. Σχετικά με τον καρκίνο στο χείλος, σημαντικές διαφορές βρέθηκαν μεταξύ της TG-43 και MC δοσιμετρίας, υποδηλώνοντας ότι η υιοθέτηση της MBDCA δοσιμετρίας στην HDR βραχυθεραπεία καρκίνου του χείλους μπορεί να είναι μείζονος σημασίας. Η τήρηση των κλινικών συστάσεων, ωστόσο, παραμένει ο καθοριστικός παράγοντας για την ποιότητα της θεραπείας.