| License: Publishing license for publications including print on demand (1MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-126754
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.12675
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 18 February 2010 |
| Referee: | Prof. Dr. Oliver Kölbl and PD Dr. Maximilian Burger |
| Date of exam: | 2 February 2010 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Strahlentherapie |
| Keywords: | Prostatakarzinom, 3D-konformale Strahlentherapie, Micromultileafkollimator, interfraktionäre Lagevariation, intrafraktionäre Lagevariation |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 12675 |
Abstract (German)
Hintergrund: Ein wesentlicher Fortschritt der modernen 3D-konformalen Strahlentherapie des Prostatakarzinoms besteht in der geometrischen Verkleinerung und Anpassung der Feldkonfiguration an die Organkonturen, um die dosislimitierenden Toxizitäten an Rektum und Harnblase zu reduzieren. Im ersten Teil (1) wird der Einfluss der Leafbreite auf die Risikoorganbelastung im Rahmen einer Planungstudie ...
Abstract (German)
Hintergrund: Ein wesentlicher Fortschritt der modernen 3D-konformalen Strahlentherapie des Prostatakarzinoms besteht in der geometrischen Verkleinerung und Anpassung der Feldkonfiguration an die Organkonturen, um die dosislimitierenden Toxizitäten an Rektum und Harnblase zu reduzieren. Im ersten Teil (1) wird der Einfluss der Leafbreite auf die Risikoorganbelastung im Rahmen einer Planungstudie untersucht. Welche Rolle unter derart optimierter 3D-konformaler Strahlentherapie der Prostata die inter- und intrafraktionäre Lagevariation von Rektum und Harnblase zukommt, wird im zweiten Teil (2) dargestellt.
Material und Methode: 1.In die retrospektive Planungsstudie wurden 10 Patienten mit histologisch nachgewiesenem Prostatakarzinom eingeschlossen, die eine perkutane Strahlentherapie erhalten sollten: Das initiale Planungs-CT (Schichtdicke 5 mm) mit den definierten Zielvolumina (VOI) GTV, CTV und PTV nach Bos [Bos, 2002] sowie Harnblasenvolumen, Rektumvorder- und Hinterwand wurde in ein zweites Bestrahlungsplanungssystem (BPS; BrainLAB, Vers. 5.31; Brainscan) für den Vergleich zwischen Macro-MLC (MaMLC; Siemens-MLC; Leafbreite im Isozentrum 10 mm) und Micro-MLC (MiMLC; Brain-LAB M3; Leafbreite im Isozentrum 3 mm) exportiert. Für alle VOI wurden die Dosisvolumenhistrogramme (DVH) statistisch ausgewertet.
2. In der prospektiven Studie zur Lagevariabilität des Rektums konnten 20 von 23 Patienten mit histologisch nachgewiesenem Prostatakarzinom ausgewertet werden: Nach Immobilisation in einer Vakuummatratze wurde von allen Pat. ein Referenz-CT (Schichtdicke 5 mm) angefertigt. Im Therapieverlauf wurden einmal wöchentlich insgesamt sechs CT-Paare angefertigt, jeweils vor und nach einer Behandlungsfraktion, und in das BPS (Oncentra MasterPlan, Version 1.4.3.1 bis 3.0, Nucletron B.V.) importiert. In jedem einzelnem CT wurden die VOIs wie oben (1) eingezeichnet. Für die interfraktionäre Lagevariation (LV) wurden die jeweiligen Referenz-CTs mit den sechs wöchentlichen CTs vor der Behandlung registriert (Algorhitmus: „mutual-information“), und die Volumenänderungen (Rektum, Harnblase) sowie die jeweiligen LV der Rektumvorderwand (RVW) anhand einer virtuellen Messebene von cranial nach caudal in fünf definierten Messpunkten erfasst. Die intrafraktionären LV wurden anhand derselben virtuellen Messebene in gleicher Weise anhand der insgesamt sechs wöchentlichen CT-Paare untersucht. Beide Datensätze wurden sowohl punkt- als auch patientenbezogen statistisch ausgewertet.
Ergebnisse: 1.Für alle definierten VOIs lagen die Werte für mittleres Dosisminimum (Dmin) und –maximum (Dmax) des MiMLC unter jenen des MaMLC. Insbesondere die Volumendosen (DVol) an Harnblase, RVW und Hinterwand waren in allen untersuchten Schritten für den MiMLC signifikant niedriger als für den MaMLC (p<0,05). Die größten Unterschiede konnten für die RVW nachgewiesen werden.
2.Im interfraktionären Vergleich zeigte sich eine von cranial nach caudal kontinuierlich abnehmende mediane LV der RVW nach ventral: 8,9 mm vs. 3,6 mm. Zusätzlich fand sich in den cranialen Messpunkten ein höherer Anteil größerer LV nach ventral >20 mm (15% der Messwerte). Bei der LV der RVW nach dorsal waren diese Effekte weniger stark ausgeprägt. In der patientenbezogenen Auswertung wiesen fünf Patienten in mehr als 40% der Messwerte LV der RVW nach ventral >10 mm und 2 Patienten eine LV >15 mm der RVW bei über 40% der Messwerte auf.
Die intrafraktionären Veränderungen fielen bei einem medianen Zeitintervall von 22 min geringer aus als interfraktionär: Die intrafraktionäre LV der RVW zwischen den einzelnen Messpunkten unterschied sich nicht wesentlich zwischen cranial und caudal und lag im Median bei 2,9 mm / 2,5mm (ventral /dorsal). Patientenbezogen konnten bei 85% der Patienten LV der RVW nach ventral > 5mm und bei 25% der Pat. über 15 mm beobachtet werden. Sowohl die mediane Harnblasenvolumenänderung von 32 ml als auch des Rektums von 4 ml zeigte keinen Einfluss auf die LV der RVW.
Schlussfolgerung: 1. Durch den Einsatz des MiMLC kann insbesondere an der Rektumvorderwand DVol signifikant reduziert werden. Da die neue Generation von Linearbeschleunigern diese Technik teils in Form integrierter MiMLCs bietet, läßt sich die Bestrahlungstechnik des Prostatakarzinoms durch deren Einsatz ohne zusätzlichen Aufwand optimieren.
2.Die vorgelegten Daten zur inter- und intrafraktionären LV der RVW liegen zum Teil deutlich über den Literaturangaben anderer Autoren. Dies ist an ehesten auf die hier vorliegende, detailierte Unterscheidung zwischen cranialen und caudalen Messpunkten zurückzuführen. Sowohl Harnblasen- als auch Rektumvolumenänderungen zeigten inter- als auch intrafraktionär keine prädiktive Aussagekraft auf die LV der RVW. Die jeweils dargestellten LV der RVW bilden aufgrund ihrer dosimetrischen Relevanz die Basis für die Entwicklung und Anwendung zukünftiger kompensatorischer Maßnahmen: In Anbetracht der nachgewiesenen LV erscheint die Verwendung uniformer, kompensatorischer Sicherheitssäume ungeeignet, vielmehr wird hierdurch der Stellenwert betrahlungstäglicher Positionierungs- und Korrekturallgorhitmen betont.
Translation of the abstract (English)
Background: A fundamental improvement of modern 3D-conformal radiotherapy in the treatment of prostate cancer was geometric reduction and conformation of irradiation fields to the organ contour, to decrease the dose-limiting toxicities at the rectum and urinary bladder. In the first part (1) the influence of leaf-width on the dose distributed to the organs at risk (OAR) is examined in a ...
Translation of the abstract (English)
Background: A fundamental improvement of modern 3D-conformal radiotherapy in the treatment of prostate cancer was geometric reduction and conformation of irradiation fields to the organ contour, to decrease the dose-limiting toxicities at the rectum and urinary bladder. In the first part (1) the influence of leaf-width on the dose distributed to the organs at risk (OAR) is examined in a planning-study. Which part accords to the inter- and intrafraction organ variability of rectum and urinary bladder in a optimized 3D-radiotherapy is presented in the second part (2) of this examination.
Material und Method: 1. 10 patients were enrolled for the retrospective planning study with histologically proven prostate cancer, all patients should receive external beam radiation. The initial reference-CT (5 mm slice thickness) was exported to a second treatment planning system (BPS; BrainLAB, Vers. 5.31; Brainscan) including all defined volumes of interest (VOI) as GTV, CTV and PTV according to Bos [Bos, 2002] as well as bladder-volume, anterior rectal wall and posterior rectal wall for the comparison between macro-MLC (MaMLC; Siemens-MLC; leafwidth at isocenter 10 mm) und micro-MLC (MiMLC; Brain-LAB M3; leafwidth at isocenter 3 mm). For all VOIs the dose-volume-histograms (DVH) were evaluated statistically.
2. A total of 20 out of 23 patients with histologically proven prostate cancer were analysed in this prospective study about rectal wall displacement. After immobilization in a vacuum-matress all patients obtained a reference-CT (slice-thickness 5 mm). Once weekly during treatment a total of six couples of CT-scans were done, before and after treatment fraction respectively, and imported to the BPS (Oncentra MasterPlan, version 1.4.3.1 to 3.0, Nucletron B.V.). In each CT-scan all VOIs were delineated as descripted above (1). For interfraction variability the baseline CT scan was registered with the six weekly CT-scans taken before treatment fraction by “mutual-information” algorithm. The change of volume (rectum, bladder) and displacement (LV) of the anterior rectal wall (RVW) was detected with the help of a virtual measuring plane with five defined measuring points from cranial to caudal. The intrafraction LV was studied using the identical measuring plane and protocol on the base of the six weekly couples of CT-scans. Both data sets were evaluated statistically referring to the defined measure points and patients.
Results: 1.For all VOIs defined the detected values for the mean dose minimum (Dmin) and maximum (Dmax) of the MiMLC were lower than those of the MaMLC. Especially the volume dose (DVol) of the bladder, RVW and posterior wall was significanty lower for MiMLC than for MaMLC in all dose intervals examined (p<0,05). The greatest difference was found for the RVW.
2.The median anterior interfraction displacement of the anterior rectal wall diminished continuously from the upper to the lower pelvis with 8,9 mm vs. 3.6 mm. In the cranial measuring points the proportion of great LV >20 mm was increased (15% of the measured values). For the posterior interfraction displacement of the RVW these effects were unicisive. In the patient related evaluation five patients showed anterior RVW displacements >10 mm in more than 40% of the detected data and two patients LV >15 mm in more than 40 % of the measured values.
The intrafraction displacements were less than interfractionary with a median time interval of 22 minutes between the two CT-couples. There was found no difference of intrafraction displacement of RVW between the particular measure points from cranial to caudal with a median account of 2,9 mm / 2,5 mm (anterior/posterior). In 85% of all patients anterior LV of RVW was >5 mm and 25% of all patients >15 mm respectively in the analysis referring to the patients. There was no impact seen of median changes of volume measured for bladder (32 ml) and rectum (4ml) on rectal wall displacement.
Conclusion: 1. The implementation of MiMLC can significantly reduce DVol at the RVW. Hereby the radiation technique for prostate cancer can be improved without additional efforts, because the new generation of linearaccelerators often provides this feature of MiMLC integrated to the system.
2.The presented data of inter- and intrafraction displacement of the RVW showed particulary higher values than seen in literature. This might be attributed to the detailed discrimination of the cranial and caudal measure points used in this study. There was no evidence that changes of volumes of bladder and rectum was predictive for rectal wall displacement. On base of these demonstrated LV of the RVW and due to their dosimetric impact future compensatory procedures has to be developed and applied: The use of uniform compensatory margins appeares not applicable in consideration of the proven displacements and underline the necessity of daily positioning and correction protocols.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 10:35
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