Spine SRS

Tartalomjegyzék

Duplicação de arco/Divisão de PTV

Terminologia



  • Convexo: exterior arredondado ou curvo, que se estende exteriormente

  • Côncavo: interior arredondado, curvo ou oco por dentro

Motivação



O algoritmo da VMAT não tem um bom desempenho em objetos côncavos. Objetos côncavos são objetos que contém um volume ou volumes menores que seu próprio envoltório convexo . Portanto, o Spine SRS utiliza um algoritmo de divisão de PTV para melhorar o tratamento de objetos côncavos, com as vértebras.

O algoritmo de divisão de PTV determina automaticamente o número e a forma ideais dos sub-PTVs que o algoritmo da VMAT usará na otimização .

Descrição do algoritmo



Para cada sub-PTV, a configuração do arco é copiada e os campos desses arcos são inicializados com os segmentos da IMRT abrangendo somente este sub-PTV. Assim que a otimização da VMAT for iniciada, as formas do MLC de um arco inicializado em relação a um dos sub-PTVs passarão a ter permissão para também abranger outros sub-PTVs.

O único efeito visível será a duplicação da configuração do arco. Para ativar ou desativar as funções de Duplicação de arco/Divisão de PTV, configure a opção Arc Duplication is enabled como Yes ou No .

Se a configuração do arco contiver mais de um arco, talvez seja sensato limitar-se o número total de arcos. Isso limitará diretamente o número de sub-PTVs que serão automaticamente criados. Defina o número máximo de arcos em Maximum number of arcs.

Por exemplo, se houver dois arcos na configuração e o valor de Maximum number of arcs for definido como 6 , a divisão do PTV poderá gerar até três sub-PTVs (2 x 3 arcos). Entretanto, se o valor de Maximum number of arcs for definido como 4, apenas dois sub-PTVs, no máximo, poderão ser gerados (2 x 2 arcos).

Limitações

Atualmente, não é possível aplicar o algoritmo a PTVs que têm vários componentes desconectados (ou seja, várias partes não adjacentes umas às outras). Por exemplo, imagine um único PTV que cubra duas vértebras, mas que preserve a vértebra localizada entre elas. Duas vértebras adjacentes também poderiam ser contornadas, de maneira que os volumes respectivos não se sobreponham.

Detalhes do algoritmo

O algoritmo de divisão de PTV é muito específico em relação à forma complicada das vértebras. Portanto, esse algoritmo é disponibilizado apenas no fluxo de trabalho de Spine SRS.

Ao se tratar metástases espinais, a vértebra toda ou somente partes (ou setores) de uma vértebra podem ser incluídas no PTV. O algoritmo consegue distinguir esses dois casos com base na estrutura do PTV. A estrutura de uma vértebra completa é dominada por uma ramificação circular ao redor do orifício por onde a medula espinal atravessa a vértebra. As estruturas das vértebras parciais não contêm tal ramificação circular em proeminência.

Vértebras completas

O PTV é dividido em 8 partes por meio do algoritmo k-médias (usando a inicialização k++). Subsequentemente, essas partes são fusionadas até restarem 4 partes. A cada etapa da fusão, duas partes são escolhidas para que seja mínima a soma dos volumes do envoltório convexo de todas as partes que restarem após a fusão. Se o valor de Maximum number of arcs for menor que 4 vezes o número de plano de arcos definidos, a vértebra toda será igualmente dividida em menos de 4 partes. Chega-se a isto por meio da fusão de várias partes.

Vértebras parciais



O PTV é dividido em 2 partes por tentativa e erro. Em cada voxel da estrutura do PTV, determina-se uma superfície que minimize a área de intersecção da superfície com o PTV. As superfícies ficam paralelas a um eixo de rotação predeterminado. Este eixo fica alinhado ao eixo do centro de massa da parte local da medula espinal. Se nem a medula espinal, o canal medular, a coluna ou o conjunto de raízes nervosas (cauda equina) estiverem disponíveis como o OAR no aplicativo, o eixo Z da sequência de imagens de referência será usado como eixo de rotação. As superfícies candidatas são criadas por meio da rotação de uma superfície inicial, atravessando o voxel da estrutura ao redor do eixo dessa rotação.

O PTV é dividido em 2 partes em relação a cada superfície ideal (ou seja, em relação a cada voxel da estrutura). Um objeto côncavo poderia ser dividido em uma destas duas maneiras:

  1. Uma maneira geométrica simples, por uma superfície . Isto, no entanto, não é o ideal, uma vez que a parte de baixo não está conectada.

  2. Por meio de uma difusão (flood-filling), começando pelo voxel da estrutura . O algoritmo de difusão não pode cruzar a superfície na vizinhança local do voxel da estrutura , mas pode cruzar a superfície em outras partes do objeto .

Se o volume total do envoltório convexo das partes ficar significativamente reduzido pela divisão em duas partes, você poderá dividir uma das partes novamente. Adicionalmente, o PTV é dividido duas vezes ao mesmo tempo, o que significa que todas as combinações possíveis dos voxels das duas estruturas serão selecionadas e o PTV será dividido em três partes com duas superfícies. O resultado com a soma menor do volume do envoltório convexo é selecionado. Dependendo da configuração de Maximum number of arcs, certas etapas não são executadas. Por exemplo, se houver dois planos de arco definidos e o valor de Maximum number of arcs for definido como 4, então a divisão não será realizada duas vezes ao mesmo tempo, uma vez que isso resultará em 3 partes e 6 arcos, respectivamente.

Fluxograma



Art. Nº: 60919-40BP

A kibocsájtás napja: 2019-03-14