Avhandlingens omslagsillustration: Abstrakt illustration av en multibladskollimator, en av de centrala maskinkomponenterna som formar och avgränsar det kliniska strålfältet. I bildens mitt visas tvärsnitt från fyra olika behandlingsområden som ingår i avhandlingen.
I takt med att teknikerna inom strålbehandling blir alltmer avancerade ökar kraven på precision och kvalitetssäkring. I sin avhandling undersöker Emmanouil Terzidis osäkerhetsfaktorer i absorberad dos, hur de hänger samman med behandlingens komplexitet och hur nya visualiseringsmetoder kan bidra till en säkrare cancervård.
Bild
Emmanouil Terzidis, fysiker vid avdelningen för terapeutisk strålningsfysik på Sahlgrenska Universitetssjukhuset och doktorand vid Institutionen för kliniska vetenskaper.
Strålbehandling ges till omkring hälften av alla cancerpatienter i Sverige, och den ökande tekniska komplexiteten ställer höga krav på precision och kvalitetssäkring.
– Osäkerheter i hur stråldosen beräknas eller levereras kan påverka behandlingen. Med min forskning tar jag mig an den här utmaningen genom att studera hur olika typer av osäkerhet uppstår och hur vi kan förstå dem bättre, säger Emmanouil Terzidis, fysiker vid avdelningen för terapeutisk strålningsfysik på Sahlgrenska Universitetssjukhuset och doktorand vid Institutionen för kliniska vetenskaper.
När planerad och faktisk dos skiljer sig åt
Avhandlingen fokuserar på hur väl den stråldos (absorberad dos) som verkligen ges till patienten överensstämmer med den dos som planerades från början. Flera källor till osäkerhet har studerats, både sådana som är kopplade till dosberäkningsmodeller och sådana som uppstår under själva behandlingen.
Emmanouil Terzidis forskning undersöker också på vilka sätt behandlingens komplexitet påverkar osäkerheterna.
– Mitt övergripande mål har varit att få en bättre förståelse för vad som påverkar precision och träffsäkerhet i modern extern strålbehandling och hur den kan förfinas ytterligare. (Se faktaruta om olika typer av strålbehandling längst ner)
Fördelning av osäkerheter
Ett av de viktigaste resultaten är att osäkerheten i stråldos varierar i olika delar av behandlingsområdet inom en patient beroende på behandlingsplanens design.
– Vi såg att osäkerhet kopplad till dosberäkningsmodeller generellt är större än den som är relaterad till leverans av behandlingen. Det är viktig kunskap när man ska bedöma var förbättrade metoder ger störst effekt.
Figur från avhandlingen: Illustration av hur osäkerheter i stråldos fördelas vid variationer i leverans, dosberäkning och en kombination av dem (Bild A, C respektive B) för ett lungfall. Bild D visar den beräknade osäkerhetskartan (3DUM).
Nytt verktyg visualiserar osäkerheter
I doktorandprojektet utvecklades en ny metod för att ta fram en tredimensionell osäkerhetskarta (3DUM). Den visualiserar var i patientens kropp osäkerheter i absorberad stråldos mest sannolikt uppstår.
– Denna metod kan hjälpa läkare att identifiera områden som kräver extra uppmärksamhet vid planeringen av behandling. Det kan i sin tur förbättra både säkerheten och kvaliteten i strålbehandlingen.
Figur från avhandlingen: Osäkerhetskartor (3DUM) som visar tredimensionell fördelning av osäkerheter i stråldos för ett prostatacase på tre komplexitetsnivåer. Ökad osäkerhet visas med en färgskala. Den röda konturen markerar målvolymen.
Vad har varit mest givande och mest utmanande under din forskarutbildning? – En av de mest givande delarna har varit processen att lösa forskningsproblem och att ta sig förbi hinder som dykt upp längs vägen, säger Emmanouil Terzidis och fortsätter:
– Det har funnits perioder då arbetet gått långsamt och det varit svårt att hitta rätt väg framåt. När man till slut hittar en lösning är det en tillfredsställande känsla. Jag har också verkligen uppskattat möjligheten att träffa andra doktorander och forskare på konferenser, dela med mig av min forskning och utbyta idéer.
Extern strålbehandling innebär att strålningen ges från en maskin utanför kroppen och riktas mot det område där tumören sitter. Behandlingen planeras med hjälp av bilddiagnostik och noggranna dosberäkningar för att ge hög dos till tumören och samtidigt skona frisk vävnad.
Brachyterapi bygger på att en strålkälla placeras tillfälligt inuti eller nära tumören, till exempel via nålar eller katetrar.
Nuklearmedicinsk strålbehandling utgår från ett radioaktivt läkemedel som injiceras i kroppen. Preparatet är konstruerat för att i så hög grad som möjligt söka sig till tumörceller.
De tekniska förutsättningarna – och därmed också vilka osäkerheter som kan uppstå i beräkning och leverans av stråldos – skiljer sig mellan dessa behandlingsformer. Emmanouil Terzidis forskning gäller enbart extern strålbehandling.