Metodi predittivi per Adaptive Radiation Theraphy: effetti del movimento d'organo, degli algoritmi di registrazione deformabile e dell'accumulo di dose

Il lavoro di ricerca è finanziato dal Ministero della Salute - Bando Giovani Ricercatori 2010 MoH (GR-2010-2318757) “Dose warping methods for IGRT and Adaptive RT: dose accumulation based on organ motion and anatomical variations of the patients during radiation therapy treatments”. La ricerca ha sviluppato metodi predittivi per Adaptive Radiation Therapy. Il paziente è soggetto a macro-micro variazioni anatomiche intra-inter frazione e funzionali durante le fasi di preparazione del piano terapeutico e la ripetitività durante le sedute di radioterapia sono affette da fattori quali movimento d’organo e variazione morfologica, che possono influenzare il programma terapeutico. I sistemi avanzati di calcolo e accumulo di dose consentono la registrazione delle dosi erogate, tenendo in considerazione variazioni locali e globali. Il ricorso a tecnologiche e risorse umane infinite per verificare, istante per istante, la dose erogata a un singolo paziente, sarebbero impensabili nella pratica clinica. I modelli predittivi mediante reti neurali o epidemiologici contribuiscono al monitoraggio del paziente, mediante metodi fisici e statistici. Sono stati valutati fattori di movimento d’organo, le variazioni anatomiche, la deformazione delle immagini e l’accumulo di dose come principali elementi ed effetti nell’utilizzo di metodi predittivi. Questi fattori richiedono la validazione e sviluppo, mediante analisi Bayesiane e misure sperimentali che confermino qualità e accuratezza degli algoritmi. Lo sviluppo e utilizzo di metodiche di dose accumulation e la verifica delle dosi erogate, considerando movimento e deformazione, ha portato allo sviluppo di prototipi robotici, per dosimetria in-vivo e valutazione del movimento, mediante LEGO®. Lo sviluppo delle reti neurali, delle metodiche epidemiologiche e di Support Vector Machine ha consentito di estendere, mediante un progetto di data-mining, le metodologie a centri di livello nazionale. La ricerca mostra le criticità dei metodi predittivi dimostrando l’efficienza delle reti neurali e modelli epidemiologici, nei trattamenti avanzati del tumore della testa e collo, prostata, pancreas e polmone.