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Analyse der intrafraktionellen Bewegung während der Bestrahlung von Brustkrebs mittels optischer Methoden
Analyse der intrafraktionellen Bewegung während der Bestrahlung von Brustkrebs mittels optischer Methoden
Die intrafraktionelle Bewegung ist ein relevantes Thema in der modernen Strahlentherapie. Bisher gibt es nur wenige Daten über den zeitlichen Verlauf und das Ausmaß der intrafraktionellen Bewegung bei Brustkrebs-Patientinnen. Ein Oberflächen-Scanverfahren mit sichtbarem Licht in Echtzeit bietet neuerdings die Möglichkeit, die Bewegungen der Patienten im dreidimensionalen Raum ohne zusätzliche Strahlenbelastung zu überwachen. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Unsicherheiten einer möglichen intrafraktionellen Bewegung während der Bestrahlung der Brust zu quantifizieren. 104 Patienten, die nach einer brusterhaltenden Operation oder Mastektomie eine postoperative Strahlentherapie erhielten, wurden im Rahmen dieser prospektiven Studie während 2028 Bestrahlungssitzungen evaluiert. Während jeder Behandlungssitzung wurde die Bewegung der Patienten mit dem optischen Oberflächenscanner CatalystTM (Firma C-RAD AB, Schweden) kontinuierlich gemessen und mit einem zu Beginn jeder Sitzung aufgenommenen Referenzscan verglichen. Das Catalyst-System arbeitet mittels einer optischen Oberflächenabtastung mit LED-Licht (blau: λ = 450 nm) und einer CCD-Kamera (grün: λ = 528 nm; rot: λ = 624 nm), die eine Positionskontrolle während der Behandlung ermöglicht. Für die 3D-Oberflächenrekonstruktion verwendet das System einen Algorithmus für nicht starre Körper, um den Abstand zwischen der Oberfläche und dem Isozentrum nach dem Prinzip der optischen Triangulation zu berechnen. Dreidimensionale Abweichungen und relative Positionsdifferenzen über den gesamten Behandlungszeitraum wurden vom System erfasst, in Folge weiterverarbeitet und statistisch ausgewertet. Insgesamt ergab die maximale Amplitude des Abweichungsvektors (bezogen auf ein definiertes Isozentrum) während des gesamten Beobachtungszeitraums einen Mittelwert von 1,93 mm ± 1,14 mm (Standardabweichung [SD]) (95%-Konfidenzintervall: [0,48 - 4,65] mm) und einen mittleren Wert von 1,63 mm während der reinen Dosisanwendung (nur Beam-on-Zeit). Entlang der longitudinalen und lateralen Achse waren die Veränderungen relativ ähnlich (0,18 mm ± 1,06 mm vs. 0,17 mm ± 1,32 mm), auf der vertikalen Achse betrug die mittlere Änderung 0,68 mm ± 1,53 mm. Die mittlere Bestrahlungszeit je Sitzung betrug 154 ± 53 (SD) Sekunden. Basierend auf weiterführenden statistischen Tests, waren die Ergebnisse der t-Tests zur Analyse der mittleren Abweichungen im Vergleich zu einem Wert von Null, für alle drei räumliche Achsen (lateral, longitudinal und vertikal) statistisch signifikant (p<0,01). Dies bedeutet, dass ein Drift des Isozentrums während der Behandlung entlang aller Achsen deutlich größer als Null vorliegt. In der Post-Hoc-Analyse gab es jedoch keine Ähnlichkeiten zwischen zwei der drei möglichen Raumachsen. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass das optische Oberflächenscan-System ein präzises, nicht-invasives und einfach zu benutzendes Werkzeug für das Echtzeit-Bewegungsmanagement in der Strahlentherapie von Brustkrebs darstellt. Die intrafraktionelle Bewegung lag letztlich innerhalb von fünf Millimetern in alle Richtungen. Daher scheint die intrafraktionelle Bewegung in unserer Serie von 2028 Behandlungssitzungen von geringer klinischer Relevanz für die postoperative Strahlentherapie bei Brustkrebs zu sein.
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Reitz, Daniel
2020
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Reitz, Daniel (2020): Analyse der intrafraktionellen Bewegung während der Bestrahlung von Brustkrebs mittels optischer Methoden. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Die intrafraktionelle Bewegung ist ein relevantes Thema in der modernen Strahlentherapie. Bisher gibt es nur wenige Daten über den zeitlichen Verlauf und das Ausmaß der intrafraktionellen Bewegung bei Brustkrebs-Patientinnen. Ein Oberflächen-Scanverfahren mit sichtbarem Licht in Echtzeit bietet neuerdings die Möglichkeit, die Bewegungen der Patienten im dreidimensionalen Raum ohne zusätzliche Strahlenbelastung zu überwachen. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Unsicherheiten einer möglichen intrafraktionellen Bewegung während der Bestrahlung der Brust zu quantifizieren. 104 Patienten, die nach einer brusterhaltenden Operation oder Mastektomie eine postoperative Strahlentherapie erhielten, wurden im Rahmen dieser prospektiven Studie während 2028 Bestrahlungssitzungen evaluiert. Während jeder Behandlungssitzung wurde die Bewegung der Patienten mit dem optischen Oberflächenscanner CatalystTM (Firma C-RAD AB, Schweden) kontinuierlich gemessen und mit einem zu Beginn jeder Sitzung aufgenommenen Referenzscan verglichen. Das Catalyst-System arbeitet mittels einer optischen Oberflächenabtastung mit LED-Licht (blau: λ = 450 nm) und einer CCD-Kamera (grün: λ = 528 nm; rot: λ = 624 nm), die eine Positionskontrolle während der Behandlung ermöglicht. Für die 3D-Oberflächenrekonstruktion verwendet das System einen Algorithmus für nicht starre Körper, um den Abstand zwischen der Oberfläche und dem Isozentrum nach dem Prinzip der optischen Triangulation zu berechnen. Dreidimensionale Abweichungen und relative Positionsdifferenzen über den gesamten Behandlungszeitraum wurden vom System erfasst, in Folge weiterverarbeitet und statistisch ausgewertet. Insgesamt ergab die maximale Amplitude des Abweichungsvektors (bezogen auf ein definiertes Isozentrum) während des gesamten Beobachtungszeitraums einen Mittelwert von 1,93 mm ± 1,14 mm (Standardabweichung [SD]) (95%-Konfidenzintervall: [0,48 - 4,65] mm) und einen mittleren Wert von 1,63 mm während der reinen Dosisanwendung (nur Beam-on-Zeit). Entlang der longitudinalen und lateralen Achse waren die Veränderungen relativ ähnlich (0,18 mm ± 1,06 mm vs. 0,17 mm ± 1,32 mm), auf der vertikalen Achse betrug die mittlere Änderung 0,68 mm ± 1,53 mm. Die mittlere Bestrahlungszeit je Sitzung betrug 154 ± 53 (SD) Sekunden. Basierend auf weiterführenden statistischen Tests, waren die Ergebnisse der t-Tests zur Analyse der mittleren Abweichungen im Vergleich zu einem Wert von Null, für alle drei räumliche Achsen (lateral, longitudinal und vertikal) statistisch signifikant (p<0,01). Dies bedeutet, dass ein Drift des Isozentrums während der Behandlung entlang aller Achsen deutlich größer als Null vorliegt. In der Post-Hoc-Analyse gab es jedoch keine Ähnlichkeiten zwischen zwei der drei möglichen Raumachsen. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass das optische Oberflächenscan-System ein präzises, nicht-invasives und einfach zu benutzendes Werkzeug für das Echtzeit-Bewegungsmanagement in der Strahlentherapie von Brustkrebs darstellt. Die intrafraktionelle Bewegung lag letztlich innerhalb von fünf Millimetern in alle Richtungen. Daher scheint die intrafraktionelle Bewegung in unserer Serie von 2028 Behandlungssitzungen von geringer klinischer Relevanz für die postoperative Strahlentherapie bei Brustkrebs zu sein.