Retrospektive Untersuchung der Dosisbelastung durch die bildgeführte Strahlentherapie bei HNO- und Prostata-Patienten

Abstract

Einleitung: Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Berechnung der tatsächlich erzeugten Bildgebungsdosis bei den Lagerungskontrollen durch den routinemäßigen Einsatz bildgeführter Strahlentherapie bei Patienten mit Prostata- und HNO-Karzinom. An der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie des Universitätsklinikums des Saarlandes stehen drei verschiedene Bildgebungstechniken zur Verfügung: die Behandlungsenergie (TBL) mit 6 MV, eine 1 MV "image beam line" (IBL) sowie eine Röntgenröhre mit 121 kV für CBCT (planare Bilder mit 70 oder 121 kV je nach anatomischer Lage). Je nach eingesetzter Bildgebungstechnik zeigt sich eine verschieden starke zusätzliche Dosisbelastung der Patienten durch die Bildgebung. Material und Methoden: Retrospektiv erfolgte die Auswertung der durchgeführten Bildaufnahmen für 53 HNO- und 54 Prostata-Krebs-Patienten, die 2013 an der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie bestrahlt wurden. Für alle Patienten wurde die Anzahl und Art der Verifikationsaufnahmen bestimmt, sowohl für cone-beam CT als auch für planare Achsen. Die planaren kV-Aufnahmen wurden in dieser Arbeit nicht mit eingeschlossen, da bei diesen die Bildgebungsdosis drastisch reduziert ist im Vergleich zu den anderen Techniken. Alle drei Bildgebungsenergien wurden dosimetrisch ausgemessen und im Philips Pinnacle Bestrahlungsplanungssystem V9.2 kommisioniert. Für jede Aufnahme wurde die Bildgebungsdosis im Planungs-CT berechnet; sowohl die Dosis aus der Summe der Bildgebungen über den Behandlungsverlauf als auch die Dosis jeder einzelnen Aufnahme wurde analysiert. Ergebnisse: Eine bildgeführte Lagerungskontrolle wurde bei jeder zweiten bis dritten Bestrahlungsfraktion durchgeführt. Für jede einzelne Aufnahme lag die maximale Bildgebungsdosis über alle Prostata-Karzinom-Patienten im Mittel bei 14,8 cGy (6 MV CBCT), 2,8 cGy (6 MV Achsen), 10,5 cGy (IBL CBCT), 2,1 cGy (IBL Achsen), 3,8 cGy (kV CBCT) und für HNO-Indikationen 8,4 cGy (6 MV CBCT), 2,6 cGy (6 MV Achsen), 6,2 cGy (IBL CBCT), 2,3 cGy (IBL Achsen), 0,9 cGy (kV CBCT). Abhängig von der Anzahl und Art der Verifikationsaufnahmen zeigten sich große interindividuelle Unterschiede bezüglich der Gesamtdosis aller durchgeführten Aufnahmen. Die Werte lagen zwischen 20 cGy und 231 cGy (Prostata) und 13 cGy bis 92 cGy (HNO) für den gesamten Bestrahlungszeitraum. Schlussfolgerung: Die Dosiswerte der vorliegenden Arbeit bilden eine realistische Darstellung der Strahlenbelastung durch bildgeführte Lagerungskontrollen wieder. Die hier ermittelten Werte können deshalb genutzt werden, um die tatsächlich zu erwartende Strahlendosis bei häufiger Bildgebung abzuschätzen. Obwohl der Dosisbeitrag der planaren Aufnahmen zwar deutlich niedriger ausfällt als der Beitrag der CBCT-Aufnahmen, kann jedoch auch die Dosisbelastung der planaren MV Energien nicht vernachlässigt werden. Eine Reduktion der Gesamtdosisbelastung kann durch den vermehrten Einsatz der kV-Bildgebung (CBCT und planar) erzielt werden.

Introduction: The present work deals with the calculation of imaging doses actually produced by the routine use of image-guided therapy in patients with prostate cancer and head-and-neck cancer. At the Department of Radiooncology and Radiation Therapy of the Saarland University Medical Centre there are three different on-board imaging techniques available: the treatment beam line (TBL) with 6 MV, a 1 MV “imaging beam line” (IBL) and a x-ray tube with 121 kV for cone beam CT (planar images with 70 or 121 kV depending on the anatomical location). The extra dose burden on the patients caused by imaging is considered separately for the three imaging systems. Material and Methods: The study is carried out retrospectively for 53 head-and-neck cancer patients and 54 prostate cancer patients treated in 2013. For all patients, the number of verification images was determined, both for the cone-beam CT and for the planar images. Planar kV imaging is not included in this work, because the imaging dose is negligible in comparison with the other modalities. All three imaging techniques were dosimetrically characterised and commissioned in the treatment planning system Philips Pinnacle V9.2. For each verification image the imaging dose was calculated in the planning-CT; both the dose from each single recording as well the sum dose of all verification images during the treatment was analysed. Results: Images were acquired at every second or third treatment fraction. The maximum dose values for prostate cancer patients were on average 14.8 cGy (6 MV CBCT), 2.8 cGy (planar 6 MV), 10.5 cGy (IBL CBCT), 2.1 cGy (planar IBL), 3.8 cGy (kV CBCT) and for the head-and-neck cancer patients by 8.4 cGy (6 MV CBCT), 2.6 cGy (planar 6 MV), 6.2 cGy (IBL CBCT), 2.3 cGy (planar IBL), 0.9 cGy (kV CBCT). Depending on the number and kind of verification images, relevant interindividual differences are observed, both in terms of the total dose and the dose distribution from all recordings. Conclusion: The dose values give a realistic impression of the radiation exposure by image guidance (IGRT). The calculations can be uses to estimate the expected radiation dose for each individual patient for different choices of imaging modality and frequency over the course of the whole treatment, and to contrast the different imaging techniques. The contribution of planar images to the imaging dose is smaller than the dose due to megavoltage CBCT, but at MV energies even the dose from planar images is not negligible. A reduction of the total dose exposure can be achieved by increased use of the kV imaging (CBCT and planar).