Forskning innen medisinsk fysikk i Norge hva har vi forsket på hva bør vi forske på?

Transkript

1 minimedfys, Værnes 3.mars 2014 Forskning innen medisinsk fysikk i Norge hva har vi forsket på hva bør vi forske på? Taran Paulsen Hellebust Avdeling for Medisinsk Fysikk, Oslo Universitetssykehus Gruppen for biofysikk, Avdeling for fysikk, Universitet i Oslo

2 Arne Skretting

3 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

4 Langt tilbake. Rolf Widerøe Betatronens far Odd Dahl Van de Graaff-generatoren

5 Litt nærmere vår tid. Introduksjon til SEPCT ca 1985 Skjelettfantom, Skretting et al 1988 Uniform kilde Rekonstruksjonstid: 20 min. per snitt BaSO 4 Brukt for kvalitetskontroller i Norge, Sverige, Finland, Danmark, England, Nederland, Belgia, Østerrike, Kroatia

6 Litt nærmere vår tid. utvikling Utarbeidelse av volumkonsepter i stråleterapi Utvikling av system for kontrollovervåking og registrering av stråleterapi Klinisk målvolum CTV Clinical Target Volume GTV-N GTV Gross Tumor Volume Målvolum ITV Internal Target Volume KOR-systemet Planleggingskontur PTV Planning Target Volume VISIR NACP-rapporten publisert i 1997

7 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning (CT, MR, PET) Dosimetri Stråleterapi

8 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - CT Utvikling av et fantom Olerud et al BJR 1999 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

9 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - CT Nytt post-prosessering-filter (SharpView CT) for å redusere dosen - fantomstudie Martinsen et al Acta Radiol 2007 Konklusjon: Studien viser at dette post-prosesserings-filter har et potensial for å redusere dosen ved CT-undersøkelse av lever

10 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - CT Iterativ rekonstruksjon for å redusere dosen - fantomstudie Martinsen et al Eur J Radiol 2012

11 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - MR Fordeling av cerebrospinal væske (CSF) avbildet med multispektral MR T1-vektet FLASH kanal T2-vektet PSIF kanal Avbildning av frisk forsøksperson Lateral og tredje ventrikkel Subarachniod rom, basale cisterna og ventrikkelsystem Anatomisk fordeling av CSF Lundervold et al Med Imag Anal 2000

12 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - MR MR perfusjons avbildning av hjerne med voxel-spesifikk Arterie Input Funksjons (AIF) AIF funnet manuelt Estimert voxel-spesifikk AIF Dynamisk kontrast forsterket opptak Grüner et al J Mag Res Imag 2006

13 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - MR MR spektroskopi - bryst Studiet viser et større diagnostisk og prognostisk potensial for MR spektroskopi når multiple metabolitter blir analysert Sitter et al NMR Biomed 2010

14 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - MR VAI (vessel architectural imaging) identifiserer kreftpasienter som responderer på anti-angiogenese-behandling gradient-echo spin-echo rød arterie blå - vene Emblem Nature Medicine 2013

15 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - MR Emblem Nature Medicine 2013

16 Vår tid (de siste ~15 årene) Medisinsk avbildning - PET Tidseffektiv respirasjons-gated PET-opptak med repeterte breath-holds Skretting et al Acta Radiolog 2013

17 Vår tid (de siste ~15 årene) Dosimetri EPR-dosimetri Alanin Lithium formate Waldeland E, 2011

18 Vår tid (de siste ~15 årene) Dosimetri Monte Carlo simuleringer Flatfilterfri (FFF) linac Almberg et al Med Phys 2012

19 Vår tid (de siste ~15 årene) Stråleterapi Medisinsk avbildning i stråleterapi MR opptak som basis for doseplanlegging Eilertsen et al Acta Oncol 2008 Repeterte kontrast CBCT Rødal et al Rad Onc 2010

20 Vår tid (de siste ~15 årene) Stråleterapi Medisinsk avbildning i stråleterapi Farmakokinetisk analyse og hypoxi i cervix cancer pasienter Halle et al Cancer Research 2012

21 Vår tid (de siste ~15 årene) Stråleterapi - modellering Coverage probability-modell for finne PRV for tynntarm Hysing et al Radiat Oncol 2011

22 Vår tid (de siste ~15 årene) Stråleterapi gyn. brachy Usikkerhet i inntegning Hellebust et al Radiat Oncol 2013 Adaptiv brachyterapi ved bruk av CT Wanderås et al Acta Oncol 2012

23 Vår tid (de siste ~15 årene) Stråleterapi kliniske studier GI og GU morbiditet for prostata cancer pasienter etter strålebehandling Karlsdottir et al IJROBP 2013

24 Hva bør vi forske på? Det er vanskelig å spå om fremtiden Framtidsvisjon i 1950

25 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 S Webb, Acta Oncol 2009 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

26 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

27 Hva bør vi forske på?

28 Hva bør vi forske på?

29 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

30 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 crossdisciplinary education is essential, too

31 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

32 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

33 Hva bør vi forske på? Stråleterapi Hvordan finne akkumulert dose i løpet av hele behandlingsforløpet? van Kranen et al Rad Oncol 2013

34 Takk for meg!