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Garantía de Calidad de las Imágenes de Resonancia Magnética y su Impacto en la Protección Radiológica del Paciente

en Radiocirugía Estereotáctica Intracraneal

Miguel Martín Landrove Centro de Física Molecular y Médica, Facultad de Ciencias, UCV

Centro de Visualización Médica, Instituto nacional de Bioingeniería, UCV Centro de Diagnóstico Docente Las Mercedes Caracas, Venezuela

INTRODUCCIÓN

• La radiocirugía estereotáctica intracraneal se apoya fundamentalmente en imágenes de resonancia magnética, sobretodo en la detección y delimitación de lesiones tumorales.

• Las imágenes de resonancia magnética presentan distorsiones que deben ser evaluadas para convalidar su uso en la radiocirugía, donde la precisión es del orden de 0.3 a 0.5 mm.

• De manera similar la lesión debe ser segmentada de la manera más objetiva posible para garantizar la efectividad del tratamiento o el control tumoral.

• Se deben establecer procedimientos que garanticen la correcta colocación del marco estereotáctico, la calidad de los planes de tratamiento y entrega de dosis.

LA PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DEL PACIENTE SE OPTIMIZA SI LA CALIDAD DE LA IMAGEN DE RESONANCIA MAGNÉTICA ES GARANTIZADA

RADIOCIRUGÍA ESTEREOTÁCTICA INTRACRANEAL GAMMA KNIFE




PRECISIÓN DE LA RADIOCIRUGÍA ESTEREOTÁCTICA INTRACRANEAL CON GAMMA KNIFE

CODIFICACIÓN ESPACIAL EN IMÁGENES DE RESONANCIA MAGNÉTICA

CAUSAS DE LA DISTORSIÓN EN LA IMAGEN DE RESONANCIA MAGNÉTICA

• Limitaciones del sistema • Inhomogeneidad del campo B0. • Descalibración de los gradientes de campo magnético. • Distorsiones del campo magnético debidas a

corrientes parásitas inducidas. • No linealidad de los gradientes de campo magnético

• Asociados al paciente

• Efectos de corrimiento químico. • Variaciones de la susceptibilidad magnética nuclear en

los tejidos del paciente.

Despreciable en equipos modernos







Adecuada calibración de los gradientes de

campo







Despreciable en sistemas con gradientes activamente blindados o mediante técnicas de

pre énfasis

• Debida a no linealidades en los gradientes de codificación de fase y frecuencia.

• Errores de 4 – 5 mm en 20x20 FOV. • Corregible a 1 mm cerca del isocentro en la

reconstrucción.

DISTORSIONES DEBIDAS A LA NO LINEALIDAD DEL GRADIENTE

• Debida a no linealidades en el gradiente de selección de corte.

• Errores de 4 mm en cortes a 10 cm del isocentro en 20x20 FOV.

• Muy difícil de corregir en técnicas 2D y pequeñas distorsiones en técnicas 3D



• Debida a no linealidades en el gradiente de selección de corte.

• Errores menores que en los casos anteriores. • Muy difícil de corregir en técnicas 2D y

pequeñas distorsiones en técnicas 3D

CONSTRUCCIÓN DE UN MANIQUÍ PARA DETERMINAR LA RESOLUCIÓN ESPACIAL Y DISTORSIÓN GEOMÉTRICA DE LAS IMÁGENES DE TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA – RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR EMPLEADAS PARA LA PLANIFICACIÓN DE TRATAMIENTOS EN RADIOCIRUGÍA ESTEREOTÁCTICA

CON GAMMA KNIFE. Juan Noguera – Miguel Martín Landrove

CONSTRUCCIÓN DE UN MANIQUÍ PARA DETERMINAR LA RESOLUCIÓN ESPACIAL Y DISTORSIÓN GEOMÉTRICA DE LAS IMÁGENES DE TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA – RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR EMPLEADAS PARA LA PLANIFICACIÓN DE TRATAMIENTOS EN RADIOCIRUGÍA ESTEREOTÁCTICA

CON GAMMA KNIFE. Juan Noguera – Miguel Martín Landrove

1.5 Tesla

MR CT

COMPARACIÓN DE LA DISTORSIÓN CON TOMOGRAFÍA

3 Tesla

MR CT

COMPARACIÓN DE LA DISTORSIÓN CON TOMOGRAFÍA

1.5 Tesla 3 Tesla

COMPARACIÓN DE LA DISTORSIÓN EN DIFERENTES EQUIPOS

EVALUACIÓN DE LA DISTORSIÓN DEBIDA AL PACIENTE DE IMÁGENES DE RESONANCIA MAGNÉTICA EN RADIOCIRUGÍA ESTEREOTÁCTICA

INTRACRANEAL José Mielgo – Miguel Martín Landrove

EVALUACIÓN DE LA DISTORSIÓN DEBIDA AL PACIENTE DE IMÁGENES DE RESONANCIA MAGNÉTICA EN RADIOCIRUGÍA ESTEREOTÁCTICA

INTRACRANEAL José Mielgo – Miguel Martín Landrove

REGISTRO RÍGIDO USANDO MARCAS EXTERNAS O FIDUCIALES

REGISTRO NO RÍGIDO PERMITE EVALUAR LAS DISTORSIONES

COLOCACIÓN VIRTUAL DEL MARCO ESTEREOTÁCTICO EN LA RADIOCIRUGÍA ESTEREOTÁCTICA

Christiam Mena – Ernesto Coto – Miguel Martín Landrove

DETALLE DEL SOFTWARE DESARROLLADO PARA COLOCAR EL MARCO ESTEREOTÁCTICO

COLOCACIÓN DE LAS MARCAS EN LAS IMÁGENES DEL PACIENTE PARA PRE PLANIFICACIÓN DE TRATAMIENTO

Paddick I: A simple scoring ratio to index the conformity of radiosurgical treatment plans. J. Neurosurg (Suppl 3) 93: 219–222, 2000

2

donde es el volumen del blanco

en el interior del volumen de la isodosis

prescrita . En un plan ideal se tiene:

y entonces 1

PIV PIV PIVPaddick

PIV

PVI Paddick

TV TV TVCI

PIV TV PIV TV

TV

PIV

TV PVI TV CI

DETERMINACIÓN DE ÍNDICES DE CONFORMIDAD PARA LA EVALUACIÓN DE PLANES DE TRATAMIENTO 3D EN RADIOCIRUGÍA

ESTEREOTÁCTICA INTRACRANEAL Juana Salcedo – Miguel Martín Landrove

Indice de Conformidad de Paddick

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Ind

ice d

e G

rad

ien

te d

e D

osis

PIV

1/2

PD/P

IVP

D

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

4

3

3

2

10

0-1

0

10

-1

-3

-4

-2

-3

Rango

-4 -2 0 2 4

Fre

cu

en

cia

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0.3912

OPTIMIZACIÓN DE LOS PLANIFICADORES EN EL SERVICIO DE RADIOCIRUGÍA ESTEREOTÁCTICA. FIGURAS DE MÉRITO

VERIFICACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE DOSIS EN EL ISOCENTRO DE UN GAMMA KNIFE MEDIANTE DOSIMETRÍA DE GEL DE AGAROSA

Carlos Arévalo– Miguel Martín Landrove

4 mm

14 mm 18 mm

8 mm

SEGMENTACIÓN MULTICANAL DE TUMORES CEREBRALES EN IMAGENOLOGÍA DE RESONANCIA MAGNÉTICA CON AUTÓMATAS CELULARES PARALELIZADOS EN GPU Antonio Rueda – Rhadames Carmona – Wuilian Torres - Miguel Martín Landrove

Simulación con TUMORSIM

Prastawa, M.; Bullitt, E.; Gerig, G. Simulation of Brain Tumors in MR Images for Evaluation of Segmentation Efficacy.Medical Image Analysis vol. 13, No. 2, pp. 297–311, 2009

AUTOMACLASS

GrowCut y AutomaClass

CONCLUSIONES

• Se desarrolló maniquí para evaluación de las distorsiones en la imagen tanto en tomografía cómo en resonancia.

• Se desarrolló un procedimiento para evaluar las distorsiones en la imagen de resonancia debidas al paciente y equipo.

• Se desarrolló un software para la colocación en forma virtual del marco estereotáctico que a futuro permitirá su colocación asistida por imágenes.

• Se establecieron procedimientos de optimización de la conformidad de dosis en los planes de tratamiento de radiocirugía estereotáctica.

• Desarrollos de algoritmos de segmentación de lesiones tumorales en imágenes de resonancia, línea que se encuentra en continua evolución.

GRACIAS!

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