Bewertung der Genauigkeit der Strahlentherapie-Dosis
Eine Studie über die Bedeutung präziser Strahlendosen für die Ergebnisse von Krebsbehandlungen.
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Inhaltsverzeichnis
- Bedeutung der Genauigkeit in der Strahlentherapie
- Herausforderungen bei der Bewertung der Dosisabgabe
- Bedarf an grösseren Studiengruppen
- Patientendaten und Behandlungsübersicht
- Dosisverfolgung
- Bewertung der Dosisgenauigkeit
- Biologische Auswirkungen von Dosisvariationen
- Beobachtung von Mustern in Dosisvariationen
- Beurteilung des Bedarfs an Neuprogrammierung
- Fazit
- Originalquelle
Die konforme Strahlentherapie ist eine gängige Methode zur Behandlung verschiedener Krebserkrankungen. Dabei wird die Strahlung gezielt auf den Tumor gelenkt, während die umliegenden gesunden Gewebe geschont werden sollen. Eine Methode, die die Präzision dieser Behandlung verbessert, ist die Intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT). Diese Art der Therapie ermöglicht es den Ärzten, die Strahlendosis besser an die Form des Tumors anzupassen, was helfen kann, Schäden an normalen Geweben in der Nähe zu verringern.
Bedeutung der Genauigkeit in der Strahlentherapie
In Bereichen wie Kopf und Hals sind die Gewebe sehr empfindlich. Aufgrund dieser Empfindlichkeit ist es entscheidend, die Strahlendosis genau und konsistent abzugeben, um schwere Nebenwirkungen zu vermeiden. Der Einsatz fortschrittlicher Bildgebungstechniken wie Cone-Beam-Computertomographie (CBCT) oder CT im Behandlungszimmer hilft, die Genauigkeit der Behandlung zu verbessern. Diese Technologien ermöglichen es den Ärzten, sicherzustellen, dass die Strahlung den richtigen Ort trifft, und gegebenenfalls Anpassungen vorzunehmen. Allerdings können auch bei diesen fortschrittlichen Bildgebungstechniken körperliche Veränderungen bei einem Patienten, wie Gewichtsverlust oder das Schrumpfen des Tumors, während der Behandlung auftreten, was die Wechselwirkung der Strahlung mit dem Körper beeinflussen kann.
Herausforderungen bei der Bewertung der Dosisabgabe
Trotz der Bemühungen, die Behandlung zu überwachen und anzupassen, können Unterschiede zwischen der geplanten Strahlendosis und der tatsächlich abgegebenen Dosis auftreten. Studien haben gezeigt, dass solche Unterschiede vorkommen können, aber wie genau diese Änderungen gemessen werden, kann von der Qualität der täglichen Bildgebung abhängen. Während 3D-Bildgebung hilfreich ist, kann die Qualität von CBCT unser Verständnis der Dosisvariationen einschränken, weil sie nicht so viele Details erfasst wie andere Bildgebungsverfahren, wie die Fan-Beam-Computertomographie (FBCT).
Bedarf an grösseren Studiengruppen
Die meisten früheren Studien zu Dosisvariationen bezogen sich auf eine kleine Anzahl von Patienten, was die Schlussfolgerungen einschränkte. Um besser zu verstehen, wie sich die Strahlendosen ändern, sammelten einige Forscher Daten von einer grösseren Gruppe von 100 Patienten. Obwohl das mehr Informationen lieferte, blieben die Bildgebungstechniken begrenzt, was zu Schätzungen führte, die die Unsicherheit erhöhten.
Um dieses Problem anzugehen, konzentrierte sich eine aktuelle Studie auf eine Gruppe von 74 Patienten, die wegen Kopf- und Halskrebs behandelt wurden. Durch die Verwendung von hochwertigen CTOR-Bildern im Behandlungszimmer konnten die Forscher die insgesamt abgegebene Strahlendosis während des Behandlungsprozesses genauer bewerten. Das regelmässige Sammeln dieser Bilder erlaubte präzisere Vergleiche zwischen dem beabsichtigten Strahlungsplan und dem, was tatsächlich abgegeben wurde.
Patientendaten und Behandlungsübersicht
Die Studie umfasste Patienten, die von 2012 bis 2020 behandelt wurden. Für jeden Patienten wurde vor der Behandlung ein Planungsbild aufgenommen, zusammen mit einem detaillierten Behandlungsplan. Darüber hinaus hatte jeder Patient zwischen 10 und 39 täglichen Bildgebungssitzungen. Die durchschnittliche Anzahl der täglichen Bildgebungssitzungen pro Patient lag bei etwa 31.
Die Patienten wurden auf einem spezialisierten Linearbeschleuniger behandelt, der die CTOR für Bildgebung und Positionierung umfasste. Alle Planungen wurden mit einem speziellen Behandlungsplanungssystem durchgeführt, um sorgfältige Berechnungen für die Strahlungsabgabe sicherzustellen.
Dosisverfolgung
Um zu überprüfen, wie die tatsächlichen Dosen mit den geplanten Dosen verglichen wurden, wurde eine spezielle Software verwendet, um den Prozess zu automatisieren. Die ursprünglich geplanten Dosen wurden anhand von täglichen Bildern neu berechnet, um Änderungen zu verfolgen. Der Prozess umfasste mehrere Schritte, darunter das Registrieren von Bildern zur Anleitung, das Kartieren der täglichen Dosen und das Zusammenfassen für eine umfassende Überprüfung.
Die Technik, die zur Kartierung der Bilder verwendet wurde, war wichtig, um sicherzustellen, dass alles richtig ausgerichtet war. Die Forscher massten, wie gut die Methode funktionierte, indem sie die Genauigkeit der Bildgebung und die Abgabe der Dosen bei allen Patienten überprüften. Dazu gehörte auch die visuelle Inspektion der Bilder, um zu bestätigen, dass alles wie erwartet ausgerichtet war.
Bewertung der Dosisgenauigkeit
Um zu bewerten, wie gut die geplanten Dosen mit denen übereinstimmten, die abgegeben wurden, wurde auf die Strahlendosen für wichtige Organe wie die Ohrspeicheldrüsen, das Stammhirn und das Rückenmark geachtet. Die durchschnittlichen Änderungen der Dosen für diese Organe wurden verfolgt, um zu zeigen, wie oft die Dosen von den ursprünglich geplanten abwichen.
Interessanterweise erhielten viele Patienten Dosen, die den geplanten Dosen nahe kamen, während einige signifikante Erhöhungen der an die Ohrspeicheldrüsen abgegebenen Dosen erlebten. Dies lag oft daran, dass die Strahlung auf nahegelegene Bereiche gelenkt wurde, was empfindliche Gewebe unabsichtlich hohen Dosen aussetzen konnte.
Biologische Auswirkungen von Dosisvariationen
Um die potenziellen Auswirkungen auf die Gesundheit zu verstehen, schauten die Forscher, wie Änderungen in der Strahlendosis das Risiko von Komplikationen, insbesondere in empfindlichen Geweben wie den Ohrspeicheldrüsen, erhöhen könnten. Bei einer Untergruppe von Patienten, die hohe Dosen erhielten, zeigten Berechnungen eine grössere Wahrscheinlichkeit für Komplikationen im Vergleich zum ursprünglichen Behandlungsplan.
In dieser Studie wurde die Wahrscheinlichkeit von Xerostomie oder Mundtrockenheit speziell untersucht. Änderungen in den abgegebenen Dosen führten dazu, dass einige Patienten ein deutlich erhöhtes Risiko für diese Nebenwirkung erfuhren, was die Wichtigkeit der Überwachung und gegebenenfalls Anpassung der Behandlungspläne unterstreicht.
Beobachtung von Mustern in Dosisvariationen
Durch die Analyse der Daten suchten die Forscher auch nach Trends, die darauf hindeuten könnten, wann ein Patient einen angepassten Behandlungsplan benötigen könnte. Es wurde festgestellt, dass Veränderungen, die während der Anfangsphase der Behandlung auftraten, auf zukünftige Dosisvariationen hindeuten könnten.
Weitere Auswertungen der Daten zeigten, dass viele Patienten Erhöhungen der abgegebenen Dosen erlebten, insbesondere in ihren Ohrspeicheldrüsen. Diese Erhöhungen traten oft auf, weil selbst geringfügige Veränderungen im Körper eines Patienten, wie Gewichtsverlust, die Lage der Ohrspeicheldrüse in einen Bereich mit höheren Dosen verschieben konnten.
Beurteilung des Bedarfs an Neuprogrammierung
Um den passenden Zeitpunkt für Behandlungsanpassungen zu bestimmen, analysierten die Forscher die Beziehung zwischen frühen Dosisvariationen und den später in der Behandlung beobachteten. Diese Analyse half, Fälle zu identifizieren, in denen signifikante Änderungen eine Neubewertung des Behandlungsplans rechtfertigen könnten.
Die Ergebnisse deuteten jedoch darauf hin, dass die Überwachung früher Dosisänderungen allein nicht immer effektiv vor zukünftigen Dosing-Problemen vorhersagen kann. Viele Patienten, die später Dosissteigerungen erlebten, zeigten in den früheren Bewertungen keine klaren Anzeichen für bevorstehende Veränderungen.
Fazit
Die Ergebnisse dieser Studie heben hervor, dass eine kleine Anzahl von Patienten, die eine Strahlentherapie erhalten, signifikante Erhöhungen der abgegebenen Dosen erfahren kann, insbesondere in empfindlichen Bereichen wie den Ohrspeicheldrüsen. Solche Erhöhungen können Bedenken bezüglich potenzieller Komplikationen aufwerfen, weshalb es wichtig ist, Mechanismen zur laufenden Bewertung und Anpassung der Behandlungspläne zu haben, wenn dies notwendig ist.
Hochwertige Bildgebung spielt eine entscheidende Rolle, um sicherzustellen, dass die abgegebenen Strahlendosen eng mit den ursprünglichen Behandlungsplänen übereinstimmen. Es bleibt jedoch entscheidend, aufmerksam auf Veränderungen zu achten und die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen variierender Dosen insgesamt zu berücksichtigen. Zukünftige Forschungen werden darauf abzielen, bessere Möglichkeiten zu finden, um vorherzusagen, wann Anpassungen notwendig sein könnten, damit die Patienten während ihres gesamten Behandlungsprozesses die sicherste und effektivste Versorgung erhalten.
Titel: High Fidelity, CT on Rails-based Characterization of Total Delivered Dose Variation for Conformal Head and Neck Treatment: With evaluation of adaptive replanning time-point implications
Zusammenfassung: PurposeThis study aims to characterize dose variations from the original plan for a cohort of head-and-neck cancer (HNC) patients using high-quality computed tomography on rails (CTOR) datasets and evaluate a predictive model for identifying patients needing re-planning. Material and methods74 HNC patients treated on our CTOR equipped machine were evaluated in this retrospective study. Patients were treated at our facility using in-room, CTOR Image Guidance -- acquiring CTOR kV fan beam CT (FBCT) images on a weekly to near-daily basis. For each patient, a particular days delivered treatment dose was calculated by applying the approved, planned beam set to the post image-guided alignment CT image-of-the-day. Total accumulated delivered dose distributions were calculated and compared to the planned dose distribution and differences were characterized by comparison of dose and biological response statistics. ResultsThe majority of patients in the study saw excellent agreement between planned and delivered dose distribution in targets -- the mean deviations of D95 and D98 of the planning target volumes (PTVs) of the cohort are -0.7% and -1.3%, respectively. In critical organs, we saw a +6.5% mean deviation of mean dose in parotid glands, -2.3% mean deviation of maximum dose in brainstem, and +0.7% mean deviation of maximum dose in spinal cord. 10 of 74 patients experienced nontrivial variation of delivered parotid dose which resulted in a normal tissue complication probability (NTCP) increase compared to the anticipated NTCP in the original plan, ranging from 11% to 44%. ConclusionWe determined that a mid-course evaluation of dose deviation was not effective in predicting the need of re-planning for our patient cohorts. The observed non-trivial dose difference to parotid gland delivered dose suggest that even when rigorous, high quality image guidance is performed, clinically concerning variations to predicted dose delivery can still occur.
Autoren: Vikren Sarkar, H. Dai, C. Dial, M. D. Foote, S. Joshi, B. J. Salter
Letzte Aktualisierung: 2023-04-18 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.04.07.23288305
Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.04.07.23288305.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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