Forskning innen medisinsk fysikk i Norge hva har vi ... · Stråleterapi – gyn. brachy Usikkerhet...
Transcript of Forskning innen medisinsk fysikk i Norge hva har vi ... · Stråleterapi – gyn. brachy Usikkerhet...
Taran Paulsen Hellebust
Forskning innen medisinsk fysikk i Norge
– hva har vi forsket på
– hva bør vi forske på?
Avdeling for Medisinsk Fysikk, Oslo Universitetssykehus
Gruppen for biofysikk, Avdeling for fysikk, Universitet i Oslo
miniMedFys, Værnes 3.mars 2014
Hva er medisinsk fysikk?
NFMFs hjemmesider:
Medisinsk fysikk er bruk av kunnskap fra fysikken
i en medisinsk setting
S. Webb, Acta Oncol 2009:
The development and implementation of modern
clinical medicine owes a great deal to the contribution
from physics.
Medical Physics is Physics as Applied to Medicine
Hva har vi forsket på?
Langt tilbake….
Rolf Widerøe –
Betatronens far
Odd Dahl –
Van de Graaff-generatoren
Hva har vi forsket på?
Litt nærmere vår tid….
Introduksjon til SEPCT ca 1985
Rekonstruksjonstid: 20 min. per snitt
Skjelettfantom, Skretting et al 1988
Brukt for kvalitetskontroller i Norge,
Sverige, Finland, Danmark, England,
Nederland, Belgia, Østerrike, Kroatia
Uniform kilde
BaSO4
Hva har vi forsket på?
Litt nærmere vår tid…. utvikling
GTV
CTV
Målvolum
ITV
PTV
Clinical Target Volume
Internal Target Volume
Planning Target Volume
Gross Tumor
Volume
Planleggingskontur
Klinisk målvolum
GTV-N
Utarbeidelse av volum-
konsepter i stråleterapi
NACP-rapporten publisert i 1997
Utvikling av system for
kontrollovervåking og
registrering av stråleterapi
KOR-systemet
VISIR
Hva har vi forsket på?
• Medisinsk avbildning (CT, MR, PET)
• Dosimetri
• Stråleterapi
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Medisinsk avbildning - CT
Konklusjon: Fantomet og ROC metoden (receiver operating
characteristic) kan bli benyttet for å sammenligne metode for CT opptak
mellom ulike CT-laber. Det kan også benyttes til å sikre adekvat
bildekvalitet for en gitt scanner
Olerud et al BJR 1999
Utvikling av et fantom
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Medisinsk avbildning - CT
Konklusjon: Studien viser at dette post-prosesserings-filter har et
potensial for å redusere dosen ved CT-undersøkelse av lever
Martinsen et al Acta Radiol 2007
Nytt post-prosessering-filter (SharpView CT) for å redusere dosen - fantomstudie
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Medisinsk avbildning - CT
Martinsen et al Eur J Radiol 2012
Iterativ rekonstruksjon for å redusere dosen - fantomstudie
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Lundervold et al Med Imag Anal 2000
Fordeling av cerebrospinal væske (CSF) avbildet med multispektral MR
Anatomisk fordeling av CSF
Lateral og tredje ventrikkel Subarachniod rom, basale
cisterna og ventrikkelsystem
Avbildning av frisk forsøksperson
T1-vektet FLASH kanal T2-vektet PSIF kanal
Medisinsk avbildning - MR
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Grüner et al J Mag Res Imag 2006
MR perfusjons avbildning av hjerne med
voxel-spesifikk Arterie Input Funksjons (AIF)
AIF funnet manuelt
Dynamisk kontrast forsterket opptak
Estimert voxel-spesifikk AIF
Medisinsk avbildning - MR
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Sitter et al NMR Biomed 2010
MR spektroskopi - bryst
Studiet viser et større diagnostisk og
prognostisk potensial for MR
spektroskopi når multiple metabolitter
blir analysert
Medisinsk avbildning - MR
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Emblem Nature Medicine 2013
VAI (vessel architectural imaging) identifiserer kreftpasienter som responderer
på anti-angiogenese-behandling
Medisinsk avbildning - MR
gradient-echo
spin-echo
rød – arterie
blå - vene
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Emblem Nature
Medicine 2013
Medisinsk avbildning - MR
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Skretting et al Acta Radiolog 2013
Medisinsk avbildning - PET
Tidseffektiv respirasjons-gated PET-opptak med repeterte breath-holds
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Waldeland E, 2011
Dosimetri EPR-dosimetri
Alanin
Lithium formate
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Almberg et al Med Phys 2012
Dosimetri
Monte Carlo simuleringer – Flatfilterfri (FFF) linac
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Eilertsen et al Acta Oncol 2008
Stråleterapi
Medisinsk avbildning i stråleterapi
Rødal et al Rad Onc 2010
MR opptak som basis for
doseplanlegging
Repeterte kontrast CBCT
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Halle et al Cancer Research 2012
Stråleterapi
Medisinsk avbildning i stråleterapi
Farmakokinetisk analyse og hypoxi i cervix cancer pasienter
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Hysing et al Radiat Oncol 2011
Stråleterapi - modellering
Coverage probability-modell for finne PRV for tynntarm
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Hellebust et al Radiat Oncol 2013
Stråleterapi – gyn. brachy
Usikkerhet i inntegning
Wanderås et al Acta Oncol 2012
Adaptiv brachyterapi ved bruk av CT
Hva har vi forsket på?
”Vår tid” (de siste ~15 årene)
Karlsdottir et al IJROBP 2013
Stråleterapi – kliniske studier
GI og GU morbiditet for prostata cancer pasienter etter strålebehandling
Hva bør vi forske på?
Det å spå om fremtiden
er en uvitenskapelig
prosess hvor tro, håp og
forventninger dominerer
på bekostning av
logiske og rasjonelle
vitenskapelige
argumenter
”Would you tell me please
which way I ought to go
from here?”
”That depends a good deal
on where you want to get
to,” said the Cat
Fra Alice in Wonderland av Lewis Carroll S Webb, Acta Oncol 2009
Hva bør vi forske på?
The National Cancer Institute (NCI) ser på nye og innovative tilnærminger for å få bedre forståelse for og
dermed bedre muligheter til å kurere kreft.
”The Physical Sciences in Oncology initiative will establish scientific teams and individual scientists from
the fields of physics, mathematics, chemistry, and engineering to examine cancer using approaches that
have not been followed in cancer research to date”
Hva bør vi forske på?
”Convergence is a new paradigm that can yield critical advances in a broad array of sectors, from health care to energy, food, climate, and water”
Hva bør vi forske på?
“Multidisciplinary thinking and
analysis will permit the
emergence of new
scientific principles where
engineers and
physical scientists are equal
partners with
biologists and clinicians in
addressing many
of the new medical
challenges”
Although a deep disciplinary background remains vital, a robust cross-
disciplinary education is essential, too
Hva bør vi forske på?
Nanopartikler kontrastmiddel
deponering og transport av
medikamenter
operere som micro-sensorer
for måling av
pH
temperatur
konsentrasjon av medikamenter
dose
DNA skade
celleoverlevelse
Hva bør vi forske på?
Mer bruk av funksjonell avbildning i tillegg til
anatomisk avbildning
Forstå og kompensere for organbevegelse både i
diagnostikk og i terapi
Utvikling innen datateknologi vil gi oss
mulighet til å håndtere og analysere store datamengder
Inkludere informasjon f.eks om genetisk informasjon
både fra tumor og normalvev i valget av
en individualisert terapi S.Webb, Acta Oncol 2009
Hva bør vi forske på?
Stråleterapi Hvordan finne akkumulert dose i løpet av hele behandlingsforløpet?
van Kranen et al Rad Oncol 2013