Spine SRS

Innehållsförteckning

Bueduplikering/PTV-opdeling

Terminologi



  • Konveks: Buer ud eller udadbøjet

  • Konkav: Buer ind eller indadbøjet

Motivation



VMAT-algoritmen fungerer ikke godt på konkave objekter. Konkave objekter er objekter, der indeholder en volumen eller volumener, som er mindre end deres konvekse skrog . Derfor bruger Spine SRS en PTV-opdelingsalgoritme for bedre at kunne behandle konkave objekter såsom ryghvirvler.

PTV-opdelingsalgoritmen bestemmer automatisk det optimale antal og den optimale form på under-PTV’er, som VMAT-algoritmen bruger til optimering .

Algoritmebeskrivelse



For hvert under-PTV kopieres bueopsætningen, og felterne for disse buer initialiseres med IMRT-segmenter, der kun dækker dette under-PTV. Når VMAT-optimeringen er startet, har MLC-former for en bue, der er initialiseret for et af under-PTV’erne, lov til også at dække andre under-PTV’er.

Den eneste synlige effekt er duplikering af bueopsætningen. Bueduplikering/PTV-opdeling kan slås til eller fra ved at indstille Arc Duplication is enabled til enten Yes eller No .

Hvis bueopsætningen indeholder mere end én bue, kan det være fornuftigt at begrænse det samlede antal buer. Dette begrænser direkte antallet af under-PTV’er, der oprettes automatisk. Indstil det maksimale antal buer under Maximum number of arcs.

Hvis der f.eks. er to buer i opsætningen, og Maximum number of arcs er indstillet til 6 , kan PTV-opdeling generere op til tre under-PTV’er (2 x 3 buer). Hvis Maximum number of arcs = 4, kan der imidlertid kun genereres op til to under-PTV’er (2 x 2 buer).

Begrænsninger

I øjeblikket er det ikke muligt at anvende algoritmen for PTV’er, som har flere enkeltstående komponenter (dvs. flere dele, der ikke ligger ved siden af hinanden). Man kan f.eks. forestille sig et enkelt PTV, der dækker to ryghvirvler, men springer over ryghvirvlen imellem dem. To ryghvirvler ved siden af hinanden kan også kontureres, således at de respektive volumener ikke overlapper.

Algoritmedetaljer

PTV-opdelingsalgoritmen er meget specifik for ryghvirvlers komplicerede former. Den er derfor kun tilgængelig i Spine SRS-arbejdsgangen.

Ved behandling af rygsøjlemetastaser kan enten hele ryghvirvlen eller blot dele (eller sektorer) af den medtages i PTV’et. Algoritmen er i stand til at skelne mellem disse to tilfælde på baggrund af PTV’ets skelet. Skelettet af en hel ryghvirvel domineres af en cirkulær sektion omkring det hul, hvor rygmarven passerer igennem ryghvirvlen. Skeletter af delvise ryghvirvler indeholder ikke en sådan fremtrædende cirkulær sektion.

Hele ryghvirvler

PTV’et opdeles i 8 dele af k-gennemsnitsalgoritmen (ved hjælp af k++ initialisering). Disse dele sammenflettes efterfølgende, indtil der er 4 dele tilbage. Ved hver sammenfletning vælges der to dele, således at summen af volumenerne af de konvekse skrog af alle de tilbageværende dele efter sammenfletning er minimal. Hvis Maximum number of arcs er mindre end 4 gange antallet af bueplansdefinitioner, opdeles hele ryghvirvlen følgeligt i færre end 4 dele. Dette opnås ved at sammenflette flere dele.

Delvise ryghvirvler



PTV’et opdeles i 2 dele ved at forsøge sig frem. Ved hvert volumenelement af PTV’ets skelet bestemmes der et plan, der minimerer planets skæringsområde med PTV’et. Planerne er parallelle med en forudbestemt rotationsakse, som ligger på linje med massemidteraksen for den lokale del af rygmarven. Hvis hverken rygmarven, rygmarvskanalen, rygsøjlen eller cauda equina er tilgængelige som OAR i applikationen, bruges z-aksen fra referencebilledsættet som rotationsaksen. Kandidatplaner oprettes ved at rotere et indledende plan, der går igennem skeletvolumenelementet, omkring denne rotationsakse.

For hvert optimalt plan (dvs. for hvert volumenelement i skelettet) opdeles PTV’et i 2 dele. Et konkavt objekt kan opdeles på én af to måder:

  1. En naiv, geometrisk måde af et plan . Dette er dog ikke optimalt, fordi den nederste del ikke er forbundet.

  2. Ved opfyldning nedefra startende fra skeletvolumenelementet . Algoritmen for opfyldning nedefra må ikke krydse planet i skeletvolumenelementets lokale omgivelser , men må gerne krydse planet i andre dele af objektet .

Hvis den sammenlagte konvekse skrogvolumen af delene er blevet betydeligt reduceret ved opdeling i to dele, er det muligt at opdele en af delene igen. Derudover opdeles PTV’et to gange på samme tid, hvilket betyder, at alle mulige kombinationer af to skeletvolumenelementer vælges, og PTV’et opdeles i tre dele med to planer. Resultatet med den laveste sammenlagte konvekse skrogvolumen vælges. Visse trin udføres ikke afhængigt af indstillingen for Maximum number of arcs. Hvis der f.eks. er 2 bueplandefinitioner, og Maximum number of arcs = 4, bliver der ikke udført to gange opdeling på samme tid, fordi dette vil medføre henholdsvis 3 dele og 6 buer.

Flowdiagram



Art-nr.: 60919-40DA

Utgivningsdatum: 2019-10-04