Desenvolvimento e avaliação de um sistema de fusão de imagens para correção do posicionamento do paciente em radioterapia de região pélvica

Abstract

O Planejamento da radioterapia é tradicionalmente baseado na Tomografia Computadorizada (TC) para obtenção de imagens das áreas alvo, que são então analisadas para determinação da dosagem de radiação. A eficiência do tratamento, em seguida, depende da reprodutibilidade da posição em que o paciente estava quando as imagens de TC foram realizadas. Neste trabalho é proposto e avaliado um processo de fusão da imagem que ajuda os médicos radio-oncologistas no sentido de comparar a posição atual do paciente através da imagem portal com a imagem reconstruída digitalmente através do sistema proposto de planejamento, e com isso estimar os erros de posicionamento e os deslocamentos de correção necessários. O sistema foi desenvolvido no Hospital Universitário de Brasília. Neste sistema, a imagem radiográfica digital (imagem portal) é adquirida de cada paciente, antes do tratamento radioterápico. A imagem portal é então fundida com uma radiografia digital reconstruída permitindo as correções de posicionamento. O sistema demonstrou precisão na determinação dos deslocamentos a partir da fusão, tendo sido constatada maior concordância entre os usuários sobre o posicionamento do paciente quando comparada a fusão com a análise visual. As variâncias observadas foram em média no eixo lateral de 0,0172, longitudinal de 0,0267 e vertical de 0,0405. Obtidas com o sistema de fusão, com p-valor de 0,0877 na lateral; 0,0106 no longitudinal e 0,0930 no vertical. Os resultados sugerem uma melhoria, mesmo sem um dispositivo eletrônico de imagem portal, utilizando uma solução de baixo custo, com um software livre e um algoritmo simples de fusão de imagens. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Radiotherapy planning traditionally uses Computed Tomography (CT) to obtain images from the target areas, which are then analyzed in order to determine the needed radiation doses. Following the planning stage, the treatment efficacy depends on the reproducibility of the patient position when the doses are applied, as compared to the position when the CT scans were performed. This work proposes and evaluates an image fusion method for assisting radio-oncologists doctors to analyze the patient position when the portal image is acquired, as compared to the position during the acquisition of the digitally reconstructed image. The proposed planning system thus estimates the positioning errors and indicates the necessary corrections, which are then verified by the health professionals in charge. The system was developed at the University Hospital of Brasilia. In this system, the digital radiographic image (portal image) is acquired from each patient before the radiotherapy sessions. The portal image is then fused with a digitally reconstructed radiography, so that placement corrections can be conducted. The system has demonstrated precision in the determination of the displacements from fusion, and the users had greater concordance about the positioning of the patient compared to fusion with visual analysis. The variances observed were, in average: 0.0172 in the lateral axis, in longitudinal axis 0.0267 and 0.0405 in vertical axis. The variances obtained with the fusion system, with p-value of 0.0877 to the lateral axis; 0.0106 in longitudinal axis and 0.0930 in the vertical axis. The results suggest an improvement, even without an electronic portal imaging and using a low-cost solution, with free software and a simple algorithm for image fusion.