Personal tools
You are here: Home Research CMIV Current Research Projects Patient specific simulation of RF-treatment of liver tumors
Navigation
CMIV Founders

LiU logotype

LiO logotype

SECTRA logotype

A glimpse of CMIV ...
faces 248.jpg :
Photos from the CMIV opening.
 
Document Actions

Patient specific simulation of RF-treatment of liver tumors

The liver is the most common target for metastases from cancers in the abdominal organs. If possible, the liver tumors are removed by surgical resection. This,however, is often not possible due to a poor general condition of the patient or the liver. In recent years, radio frequency ablation (RFA) has become an important adjunct to modern treatment. RFA uses high-frequency electrical current to destroy tissue cells by heating them. A special needle-like electrode is inserted into the tumor and the RF current heats the surrounding tissue in order to destroy the tumor. The aim of this proposal is to develop a patient specific simulator for RFA of liver tumors. The purpose of the simulator is to simulate the thermal effect of the intervention in order to optimize the treatment and to avoid thermal damage on healthy tissue and sensitive structures such as small blood vessels and the bile ducts. Such a simulator would be useful in increasing the efficacy and safety of RFA. The project involves three major steps: Image acquisition and processing, Bio-heat modelling and, finally, evaluation. The main scientific challenges are: Development of methods for segmentation of relevant anatomical structures from MRI data; development of a heat transfer model for the liver that takes into account the cooling effect from the blood vessels; integration of the heat transfer model and the anatomic model into a patient specific RFA simulator.

  • Principal Investigator:
    Magnus Borga
  • Main Supervisor:
    Magnus Borga
  • Medical Area:
    Oncology
  • Technical Area:
    Registration and Fusion
    Modelling and Simulation
    Segmentation, Classification and Quantification
  • Modality:
    Magnetic Resonance Imaging
    X-ray Computed Tomography
  • Medical Activity:
    Research
  • Technical Activity:
    Research
  • Grants:
    2310 kSEK
  • Financial Body:
    Vetenskapsrådet NT
  • Financial Support:
    National
  • Man Months:
    31
  • Project Duration:
    2007/01/01 - 2009/12/31
  • Former Staff:
  • Project Description:
  • Levercancer är en mycket allvarlig sjukdom med ganska dålig prognos. Typiska symptom är smärtor i buken, dålig aptit och illamående. I Sverige uppkommer i storleksordningen 500 fall av primära levertumörer årligen. Därutöver tillkommer alla sekundära tumörer, d v s metastaser från tumörer i andra organ. I Afrika och Asien är problemet ännu större och dessutom ökande. Effektivare behandlingsmetoder är givetvis mycket önskvärda.

    En relativt ny och lovande behandlingsmetod är s k RF-behandling, vilken bygger på att man med värme dödar tumören i stället för att använda strålbehandling, läkemedel eller att avlägsna den kirurgiskt. Tumören behandlas med hjälp av en smal elektrod vars spets placeras i tumören och värmer den med högfrekvent elektrisk ström så att tumörcellerna dör. Metoden medför ett relativt litet ingrepp och riskerna är förhållandevis små. Trots fördelarna finns dock ett flertal problem: Ett av de viktgaste är att om tumören ligger nära ett större blodkärl så kyls den del av tumören som ligger närmast blodkärlet av det strömmande blodet. Det gör att värmebehandlingen blir mindre effektiv i det området och det finns en risk att dessa cancerceller inte dör av behandlingen. Ett annat problem är risken att skada gallgångarna vilka är ganska känsliga för värmebehandlingen. Dessutom kan tumörerna vara stora och oregelbundna i formen vilket kan göra det svårt att behandla hela tumören.

    Målet med detta projekt är att förbättra behandlingsmetoden genom att utveckla metoder och verktyg för en mer patientspecifik behandling. Utvecklingspotentialen bedöms som mycket stor eftersom behandlingen idag utförs utan att all relevant information kan beaktas då ingreppet planeras och utförs. För att nå dit ska en simulator utvecklas där information om bland annat tumörens utsträckning och dess blodförsörjning används för att göra en patientspecifik modell av levern. Exempelvis kan modellen användas för att virtuellt simulera temperaturökningen i tumören och därmed behandlingsresultatet redan under ingreppets planering. Detta medför i sin tur att valet av elektroder, deras placering, behandlingens längd mm kan studeras i detalj redan innan ingreppet så att behandlingen kan optimeras. Det långsiktiga målet är att på detta sätt förbättra RF-behandlingar av levertumörer och därmed öka patienternas chanser att överleva samt minska sjukvårdskostnaderna då en optimal behandlig minskar behovet av upprepade behandlingar.

    För att bygga den patientspecifika levermodellen börjar man med att avbilda patientens lever med hjälp av en magnetkamera. Detta ger en 3-dimensionell volym av data som beskriver anatomin i levern och dess omgivning. Dessa data klassificeras sedan i olika vävnadstyper så att volymen kan segmenteras i olika objekt, t ex lever, tumörer, fett, blodkärl och gallgångar. Informationen används sedan för att bygga en tredimensionell modell av den aktuella levern med ekvationer som beskriver värmetransporten så att temperaturökningen och dess effekt kan simuleras. De vetenskapliga utmaningarna ligger främst i att utveckla en robust och tillräckligt noggrann helautomatisk segmentering av de olika vävnaderna ur datavolymen från magnetkameran samt att anpassa våra egenutvecklade ekvationer till de relevanta vävnadstyperna. En viktig del i detta är att ta hänsyn till strömmande blod i blodkärlen. Blodflöde går att mäta med en magnetkamera och dessa mätvärden ska kunna integreras med den anatomiska avbildningen för att göra det möjligt att modellera kyleffekten av det strömmande blodet.

Give us new eyes

Your generosity can change lives for ever. Perhaps even yours. To contribute to our progress, please contact:
Anders Persson
Phone: +46 (0)10 - 103 8906
E-mail: anders.persson@cmiv.liu.se

Featured Research
« April 2014 »
Su Mo Tu We Th Fr Sa
12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930
 

Powered by Plone