18 Nowoczesne metody planowania leczenia

Zadaniem planowania leczenia jest taki dobór parametrów napromieniania chorego, który pozwala uzyskać optymalny rozkład dawek. Celem jednak jest nie tylko uzyskanie optymalnego rozkładu dawek w symulowanym komputerowo obiekcie tkankopodobnym ale u rzeczywistego pacjenta po jego napromienieniu.Celem poniższej pracy jest analiza możliwości i trudności zdefiniowania różnic przy porównywaniu systemów planowania leczenia. Autorzy starają się wykazać, że samo porównanie technicznych możliwości obliczeń dawek jest niewystarczające i powinno być uzupełnione analizą całego procesu postępowania z pacjentem od zebrania danych topometrycznych i dozymetrycznych aż do weryfikacji dawek in-vivo podczas napromieniania.Postęp technologiczny, który dokonał się w ostatnich latach umożliwił zwiększenie dokładności napromieniania oraz zastosowanie zindywidualizowanych technik napromieniania (konformalnych) dla każdego pacjenta. Wynika z tego konieczność zebrania dla każdego pacjenta wielu danych: wymiarów zewnętrznych ciała, kształtu organów wewnętrznych, gęstości tkanek, itp. Następnie uwzględnienie tych danych podczas obliczeń dawek oraz przekazanie wyniku planowania leczenia, tj. wybranych parametrów wiązki bądź położeń źródeł oraz parametrów układu pacjent-źródło do systemu zarządzającego aparatem terapeutycznym. Końcowym etapem jest sprawdzenie dawek in-vivo.Do niedawna opisany system polegał na pomiarach wymiarów pacjenta drutem, wykonywaniu zdjęć lokalizacyjnych RTG jedynie dla wzorcowego chorego oraz na ręcznym ustawieniu parametrów wiązki lub pozycji źródła zapisanych na karcie. Stąd pomimo posiadania komputerowego systemu planowania leczenia dokładność planowania rozkładów dawki znacznie przewyższała dokładność zebrania danych i dokładność napromieniania. Dokładność otrzymanego rozkładu dawek była znacznie niższa od dokładności dawek zaplanowanych.Obecnie coraz częściej proces planowania zaczyna się postrzegać jako część zintegrowanego procesu postępowania z pacjentem. Wprowadzono pojęcie linii terapeutycznej, które powinno objąć nie tylko zintegrowany logicznie zestaw urządzeń ale również ciąg czynności. W brachyterapii zintegrowana linia składa się z (1) urządzenia do lokalizacji aplikatorów, (2) komputerowego systemu planowania dawek oraz (3) aparatu terapeutycznego. Nastąpiło więc zbliżenie brachyterapii do teleterapii. Wynika to częściowo z przyjęcia do leczenia grupy chorych na niektóre nowotwory nieginekologicze gdzie wymagana jest większa dokładność dawki oraz monitorowanie powikłan u chorych na nowotwory ginekologiczne, związane z bliskością pomiędzy obszarem napromienianym i narządami krytycznymi (pęcherz, odbytnica).Ponadto brachyterapia często uzupełniana jest teleterapią. Wiążą się z tym problemy łączenia dawek. Jedną z trudności jest inne oddziaływanie dawki pochłoniętej w krótkim czasie (brachyterapia) i dawki, której pochłonięcie nastąpiło w czasie znacznie dłuższym (teleterapia). Podstawą jednak oceny łącznego oddziaływania obu dawek jest możliwość ich przedstawienia w tym samym układzie współrzędnych. Wobec przyjęcia innych układów odniesień w brachyterapii i teleterapii było to utrudnione do czasu wprowadzenia przestrzennego obliczania dawek. Analiza błędów w łącznym przedstawieniu dawek po tele- i brachyterapii wymaga też uwzględnienia innej filozofii unieruchamiania chorego w obu technikach. W teleterapii, przy zewnętrznym źródle dąży się do tego by napromieniany obszar nie zmieniał swojego położenia. W brachyterapii, często z góry bierze się pod uwagę możliwość przemieszczeń całych zespołów narządów wewnętrznych i ich ruch uwzględnia osię poprzez ustabilizowanie aplikatora właśnie przy tych narządach.Opisane zagadnienia utrudniają porównanie systemów planowania leczenia będących produktem różnych firm. Ocenić bowiem należy nie tylko obliczony rozkład dawek ale również dokładność jego uzyskania u rzeczywistego pacjenta po zakończeniu radioterapii. Jak wynika z doświadczeń autorów, deklarowana zgodność logiczna urząsdzeń różnych producentów jest niepełna i powoduje albo utratę części danych albo obniżenie dokładności całego procesu. Stąd może się okazać, że zastosowanie bardziej zaawansowanego technologicznie urzqdzenia, ale nie zintegrowanego z całym procesem radioterapii nie poprawia dokładności uzyskanych dawek w radioterapii

39. Pulsed dose rate brachytherapy – describing of a method and a review of clinical applications

IntroductionPulsed Dose Rate (PDR) treatment is a new brachytherapy modality that combines physical adventages of high-dose-rate (HDR) technology (isodose optimization, radiation safety) with the radiobiological adventages of low-dose-rate (LDR) brachytherapy.Pulsed brachytherapy consists of using a stronger radiation source than for LDR brachytherapy and is giving a senes of short exposures of 10 to 30 minutes in every hour to approximately the same total dose in the same overall as with the LDR. Modern afterloading equipment offers some advantages over intersitial or intracavitary insertion of separate needles, tubes, seeds or wires. Isodose volumes in tissue can be created flexibly by a combination of careful placement of the catheter and adjustment of the dwell times of the computerized stepping source. Automatic removal of the radiation sources into a shielded safe eliminates radiation exposures to staff and visitors. Radiation exposure is also eliminated to the staff who formerly loaded and unloaded a multiplicity of radioactive sources into the catheters, ovoids, tubes etc.Material and methodsThis retrospective study based on summarized clinical investigations analyses the feasibility, differences between methods of brachytherapy and preliminary oncologic results of PDR brachytherapy.Since July 2000 15 patients were treated in Greatpoland Cancer Center using PDR brachytherapy. They were 10 patients with recurrent brain malignant glioma, 2 with recurrent nasopharyngeal cancer, and patients with lip cancer, recurrent breast cancer and recurrent salivary gland cancer. Only patient with lip cancer was treated radically. Nucletron PDR unit with 1 Ci source and PLATO planning system were used.ResultsShort time of observation doesn’t allow to draw a radical conclusions. On the ground of literature and preliminary own results it seems that PDR brachytherapy is save and efficient method of treatment. The most important complication was a local infection in place of implanted catheter. In some cases (for example in patients with recurrent malignant glioma after teletherapy) PDR brachytherapy perhaps could be a treatment of choice

40 Porównanie możliwości i ocena przydatności systemów planowania leczenia BPS 5,0 oraz plato 1,3 firmy Nucletron

Cel pracyCelem pracy było porównanie możliwości systemów planowania brachyterapii i weryfikacja rozkładów dawek w punktach AI i Ar (wg. ICRU), oraz narządach krytycznych uzyskanych przy planowaniu za pomocą obu systemów.Materiał i metodykaPrzeprowadzono planowanie leczenia dla Selectronu LDR u 65 chorych na raka szyjki macicy. W każdym z przypadków wykonano tradycyjne radiogramy w projekcjach ortogonalnych (dla systemu BPS 5.0) oraz cyfrowo zapisano obrazy fluoroskopowe uzyskane za pomocą systemu IBU (Nucletron), dla dowolnych projekcji uwarunkowanych czytelnością przestrzennego ułożenia aplikatorów w ciele pacjentki. Uzyskane obrazy w obu przypadkach postużyły do komputerowej rekonstrukcji geometrii aplikacji jak i położenia organów krytycznych (pęcherz, rectum).WynikiDla obu systemów planowania leczenia rozkłady dawek nie różnity się znacząco. Jednak planowanie za pomocą systemu PLATO BPS v1.3 okazało się a wiele wygodniejsze zarówno dla pacjentki, jak i dla osoby planującej leczenie. Elektroniczne przesyłane obrazy niosą przy odpowiednim wykonaniu w zasadzie tyle samo informacji co tradycyjne radiogramy. Możliwość natychmiastowego podglądu obrazu umożliwia wybranie projekcji w taki sposób, aby uniknąć efektu przesłaniania się aplikatorów uniemożliwiającego wykonanie prawidłowej rekonstrukcji. Powtarzanie zdjęć w przypadku ich nieprzydatności do procesu rekonstrukcji nie wydłuża procesu planowania w tak znaczqcy sposób, jak w przypadku zdjęć tradycyjnych. Skraca się więc znacznie czas planowania leczenia, co nie jest bez znaczenia dla komfortu pacjentki. Praca w środowisku graficznym umożliwia precyzyjną rekonstrukcję położenia organów krytycznych i optymalizację pcłożenia źródeł pod kątem jak najkorzystniejszego rozkładu dawki.WnioskiSystem PLATO BPS v1.3 okazał się w pełni przydatnym i wygodnym narzędziem przy planowaniu terapii LDR. Precyzja rekonstrukcji i optymalizacji dawki, łatwość stosowania przez odpowiednio przeszkolonego użytkownika przesądza o przewadze nad starszymi systemami planowania. Zweryfikowany za pomocą starszego i sprawdzonego systemu jest przy współpracy z IBU szeroko stosowany w codziennej praktyce klinicznej

Metabolic and endocrine profiles and reproductive parameters in dairy cows under grazing conditions: effect of polymorphisms in somatotropic axis genes

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The present study hypothesized that GH-AluI and IGF-I-SnabI polymorphisms do change the metabolic/endocrine profiles in Holstein cows during the transition period, which in turn are associated with productive and reproductive parameters.</p> <p>Methods</p> <p>Holstein cows (Farm 1, primiparous cows, n = 110, and Farm 2, multiparous cows, n = 76) under grazing conditions were selected and GH and IGF-I genotypes were determined. Blood samples for metabolic/endocrine determinations were taken during the transition period and early lactation in both farms. Data was analyzed by farm using a repeated measures analyses including GH and IGF-I genotypes, days and interactions as fixed effects, sire and cow as random effects and calving date as covariate.</p> <p>Results and Discussion</p> <p>Frequencies of GH and IGF-I alleles were L:0.84, V:0.16 and A:0.60, B:0.40, respectively. The GH genotype was not associated with productive or reproductive variables, but interaction with days affected FCM yield in multiparous (farm 2) cows (LL yielded more than LV cows) in early lactation. The GH genotype affected NEFA and IGF-I concentrations in farm 1 (LV had higher NEFA and lower IGF-I than LL cows) suggesting a better energy status of LL cows.</p> <p>There was no effect of IGF-I genotype on productive variables, but a trend was found for FCM in farm 2 (AB cows yielded more than AA cows). IGF-I genotype affected calving first service interval in farm 1, and the interaction with days tended to affect FCM yield (AB cows had a shorter interval and yielded more FCM than BB cows). IGF-I genotype affected BHB, NEFA, and insulin concentrations in farm 1: primiparous BB cows had lower NEFA and BHB and higher insulin concentrations. In farm 2, there was no effect of IGF-I genotype, but there was an interaction with days on IGF-I concentration, suggesting a greater uncoupling somatropic axis in AB and BB than AA cows, being in accordance with greater FCM yield in AB cows.</p> <p>Conclusion</p> <p>The GH and IGF-I genotypes had no substantial effect on productive parameters, although IGF-I genotype affected calving-first service interval in primiparous cows. Besides, these genotypes may modify the endocrine/metabolic profiles of the transition dairy cow under grazing conditions.</p

Theoretical background of cylindricity profile evaluation of rotary parts by means of bird-cage measuring method Part 2: A functional approach to profile filtering

W celu rozdzielenia składowych kształtu od składowych falistości i chropowatości stosuje się filtry cyfrowe dolnoprzepustowe. W pracy opracowano metodę filtracji profili walcowości zaobserwowanych metodą "klatki". Wykorzystuje ona tzw. podejście funkcjonałowe. Pozwala to na eliminację efektu brzegowego oraz zapewnia, że w punktach przecięcia trajektorii skanowania wartości promienia przefiltrowanych profili okrągłości i prostoliniowości są równe.It is assumed that roughness, waviness and form constitute the geometrical surface structure. The components of form with the longest wavelengths can now be extracted using digital low-pass filters. In the case of cylindrical surfaces, the assessment of form requires that a profile be filtered with the aim of eliminating the waviness and roughness constituents. The filtration process selected for a profile registered with the bird-cage method should provide filtration both roundness and straightness profiles. Additionally, it is logical requiring the values of the radii of the filtered roundness and straightness profiles be equal at the points of intersection of the scanning trajectories. The profiles under study were filtered using the so called functional approach, which was introduced to surface metrology by Krystek [2, 3] and further developed by other re-searchers [7]. According to the approach, a filtered profile is modeled as a spline, which assumes a required smooth form due to local stresses proportional to the value of a deviation. The major advantage of the functional approach is the elimination of the boundary effect, which occurs during filtration of straightness profiles. Although it is relatively simple to directly generalize the functional approach to the filtration of a cylindricity profile registered with the bird-cage method (26), the problem is very difficult to solve because of its dimension. Therefore, simplified approach has been applied. First, we filtered each profile separately using the pre-determined methods for roundness and straightness profiles. Subsequently, we filtered the profiles by introducing additional equality conditions (33), which assured profile continuity at the points of intersection of the cylinder scanning trajectories. The proposed two-step filtration algorithm can be combined with the procedure of profile matching discussed in Ref. [1]

Theoretical background of cylindricity profile evaluation of rotary parts by means of the bird-cage measuring method Part III: Calculation of the cylinder median line

W pracy zaproponowano algorytm wyznaczania linii środkowej walca zaobserwowanego metodą przekrojów wzdłużnych i metodą klatki pomiaru walcowości. W celu wyeliminowania wpływu składowych falistości zastosowano filtrację ocen punktów linii środkowej wykorzystującą podejście funkcjonałowe.The median line of a cylinder measured with the cross-section method is determined on the basis of the centre points of the mean circles of several subsequent cross-sections roundness profiles. Basically, the same principles could be used in the generatrix method. There may be, however, a large scatter of results due to a small number of measurement points with predetermined height coordinates and the occurrence of a waviness component in the cylindricity profile. The method for determination of the median line discussed in this paper involves filtering the measured points by applying the functional approach, as suggested by Krystek in Refs. [2, 3]. It is assumed that the coordinates of the measured median line points minimise the functional (13). One component of the functional assures appropriate approximation of the centres of the mean circles by means of the median line, and the other, termed the cost of curve bending, assures suitable smoothness of the median line eliminating the effect of the waviness components. A similar concept was employed in the bird-cage method, which is actually the combination of the cross-section and generatrix method. In this method, the median line points defined with the cross-section method are taken into account with appropriately greater weight than the points measured with the generatrix method (17). In the examples provided, the median line of a polished roller with a strong waviness component was determined for different cylindricity measurement methods

Spline-functions used for filtering cylindricity profiles measured with the helical line method

W prezentowanej pracy opracowano sposób filtracji profilu walcowości w celu odseparowania kształtu badanego przedmiotu od pozostałych składowych geometrii powierzchni. Do oceny profilu walcowości zastosowano metodę linii śrubowej, dzięki której zaobserwowano powierzchnię walca. Metoda linii śrubowej, chociaż nie jest ujęta w normach to jest cytowana w literaturze. W rozważanej w pracy metodzie profil zaobserwowany składa się z trzech fragmentów: dwóch profili w przekrojach poprzecznych na obu brzegach analizowanej powierzchni i jednego profilu o kształcie linii śrubowej. W pracy zastosowano podejście funkcjonałowe, a dokładnie jego rozwinięcie i uogólnienie przedstawione w pracy [5]. Dodatkowo, aby uzyskać ciągłość profilu przefiltrowanego w punktach styku dwóch trajektorii w przekrojach poprzecznych i trajektorii linii śrubowej dołożono dodatkowe warunki równościowe. Profil przefiltrowany aproksymowany jest za pomocą sześciennych funkcji sklejanych. W pracy przedstawiono opis matematyczny zastosowanej metody filtracji oraz wyniki działania algorytmu filtracji dla rzeczywistych zaobserwowanych profilach walcowości zmierzonych metodą linii śrubowej.The aim of the work was to develop an algorithm for filtering a cylindricity profile measured by means of the helical line method. Although the helical line method is not included in the relevant standards, it is quoted in the literature on the subject. The method analyzed here assumes that a measured profile consists of three fragments: two cross-sectional profiles on both edges of the analyzed surface and one helical profile. A functional approach was applied to filtering the profile. To ensure continuity of the filtered profile at the point of contact of the two cross-sectional trajectories with the helical trajectory, additional equality conditions were used. The filtered profile was approximated by means of cubic spline functions. The work includes the mathematical description of the filtration method and the results of the filtration algorithm used for real cylindricity profiles measured with the helical line method. In the study there was also considered an important element affecting the filter properties. It is good selection of the distance between the nodes of approximating function

Theoretical background of the cylindricity profile evaluation of rotary parts by means of bird-cage measuring method Part 1: A problem of optimal profile matching

Metoda klatki pomiaru profili walcowości dostarcza najwięcej informacji o mierzonym przedmiocie. Jednak w wyniku pewnych niedokładności przyrządów pomiarowych wartości średnie profili zaobserwowanych metodą przekrojów poprzecznych i wzdłużnych mogą się nieznacznie różnić. W pracy sformułowano i rozwiązano zagadnienie optymalnego dopasowania profili, co pozwala zminimalizować różnice wartości promienia profilu w punktach przecięcia trajektorii skanowania przedmiotu.The bird-cage method applied to measurement the cylindricity of rotary objects combines the principles of the cross-section and the generatrix methods, see Fig 1. Cylindricity measurement results obtained by means of the bird-cage method, show that the values of the profile radius at the points of intersection of scanning trajectories at the cross and longitudinal sections are slightly different. The difference may be due to the occurrence of measurement noise and instrument vibrations or the design imperfections of the sensor system. Note that the measurement conditions for the cross-section method are different from those for the generatrix method. This causes different distribution of forces acting on the sensor tip. As a result, the profile achieved by the cross-section method can be slightly shifted in relation to the profile achieved by the generatrix method (see Fig. 2 and Table 1). In order to reduce these errors a problem of optimal profile matching is formulated and solved. Values of the profiles in each section are shifted in such a way that the difference in the radii at the points of intersection of the scanning trajectories is the smallest as possible. To do this, a square index of profile matching (20) is defined and the required values of profile shifts (16)-(19) are derived from necessary conditions of optimality. The observed profiles are modified in accordance with the formulae (25)-(26). Additionally, it is also shown that it is possible to correct the difference in the rotation axis position during roundness measurements with the spindle in rotary motion and during straightness measurements with the spindle at standstill. The effects of the application of the profile matching algorithms are analyzed basing on the measurements of two rollers with a diameter of 52 mm and a height of 100 mm, each. One specimen was polished and the other was grounded. Results of the experiments show that due to the optimal profile matching, the root-mean-square of the difference in the radii at the points of intersection of the scanning trajectories may be decreased from several to several dozen times depending on the level of the waviness component (see Figures in Section 3)