Accurate relative stopping power prediction from dual energy CT for proton therapy

Verbetering van protonentherapie

Protonentherapie is een vorm van radiotherapie die steeds meer wordt toegepast bij de behandeling van kanker, in het bijzonder bij kinderen en patiënten met tumoren in het hoofd/hals gebied. Met protonentherapie is het mogelijk de tumor te bestralen met minder schade aan de omliggende gezonde weefsels en kritieke structuren dan bij gewone bestraling.

Om optimaal gebruik te kunnen maken van dit voordeel wil je de energie die protonen afgeven in het weefsel (de dosis) heel nauwkeurig kunnen berekenen. Hiervoor wordt voor elk weefsel het specifieke energieverlies van de protonen bepaald op basis van beeldvorming via röntgen computer tomografie (CT). In de huidige klinische praktijk gebruiken klinisch fysici hiervoor een fenomenologisch model, gebaseerd op een afbeelding verkregen met een enkel röntgenspectrum (single energy CT, SECT). De voorspellingen van dit model zijn niet specifiek voor de patiënt en erg onnauwkeurig voor materialen die qua samenstelling en dichtheid afwijken van de materialen die gebruikt zijn voor het bepalen van de modelparameters.

Joanne van Abbema ontwikkelde een methode die gebruikmaakt van twee röntgenspectra (dual energy CT, DECT). Met deze methode kan zij uit twee afbeeldingen de elektronendichtheden en effectieve atoomgetallen berekenen, die het specifieke energieverlies van protonen in een materiaal bepalen. Dit gebeurt op basis van fundamentele theorie voor de wisselwerking van röntgenstraling. Deze methode levert patiëntspecifieke voorspellingen met een nauwkeurigheid beter dan 2 procent. Dit is een sterke verbetering in nauwkeurigheid en stabiliteit van de methode ten opzichte van de klinisch toegepaste SECT methode en kan daarmee klinisch voordeel opleveren voor protonentherapie.

Het promotieonderzoek van Joanne van Abbema vond plaats bij de onderzoekgroep Medische Fysica van het KVI-CART, met financiering van het Ubbo Emmius fonds.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/c547f8f7-2b5e-42ad-9b95-208b524e28d0