Qualitätssicherung in der Strahlentherapie am Beispiel des Glioblastoms und beweglicher Tumore
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Radiation therapy (RT) is commonly used for cancer treatment. For therapy, a planning target volume (PTV) must be defined by means of imaging techniques. This PTV is then irradiated by ionizing radiation generated by accelerators. In this work, the following were examined in particular: the brain tumor glioblastoma multiforme (GBM) and tumors, that move due to the physiological characteristics of the patient, e.g. respiration. There are medical guidelines for the treatment of the primary tumors, but unfortunately, in about 20% of cases of GBM, relapses outside the initial tumor volume develop. One hypothesis for their development is the spread of the tumor along the nerve fibers in the brain. These nerve fibers can be made visible by Diffusion Tensor Imaging (DTI; fibre racking). Fifty-six GBM patients were examined by magnetic resonance imaging (MRI) and DTI after tumor resection and RT and recurrence was observed in seven cases. Fiber tracking was performed with three algorithms and it was evaluated whether connections existed from the primary tumor region to the distant recurrence. It depended strongly on the used tracking algorithm and the used tracking parameters whether a connection was observed. Most of the connections were weak and thus not usable for PTV definition. It seems unlikely that DTI based fiber tracking can be beneficial for predicting distant recurrences in the planning of PTVs for glioblastoma multiforme. In order to be able to treat moving tumors effectively, among other things the Vero accelerator were developed, whose movable radiation head can follow the movement of the target volume (Dynamic Tumour Tracking, DTT). However, this requires technical quality assurance (QA). Various manufacturers have developed measuring units (phantoms) for quality assurance in other areas and it has been investigated whether these phantoms are also suitable for the QA of DTT. The ArcCHECK of the manufacturer SunNuclear Corporation, the OCTAVIUS 4D of PTW and the MatriXX Evolution in the miniPhantom of IBA were used. The measurements and the evaluation showed that all three phantoms are suitable for DTT-QA within their limitations.
Abstract
Eine der häufigsten Behandlungsmethoden von Krebserkrankungen ist die Strahlentherapie. Für die Therapie muss mit Hilfe von bildgebenden Verfahren ein Zielvolumen (PTV, planning tummor volume) definiert werden, welches dann in der Regel mit von Beschleunigern erzeugter ionisierender Strahlung bestrahlt wird. In dieser Arbeit wurden im Speziellen der Hirntumor Glioblastom multiforme (GBM) und Tumore, die sich aufgrund der physiologischen Eigenschaften des Patienten z. B. Atmung bewegen, betrachtet. Für die Behandlung der Primärtumoren gibt es medizinische Leitlinien, aber leider bilden sich in etwa 20% der Fälle beim GBM entfernte Folgetumore. Eine Hypothese für deren Entwicklung ist die Ausbreitung des Tumors entlang der Nervenstränge im Gehirn. Diese Nervenstränge können mittels Diffusion Tensor Imaging Aufnahmen (DTI) sichtbar gemacht werden (Fibertracking). Sechsundfünfzig GBM-Patienten wurden nach Resektion des Tumors und Strahlentherapie mittels Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT)- und DTI-Aufnahmen untersucht und in sieben Fällen wurde eine Rezidivbildung beobachtet. Bei ihnen wurden mit verschiedenen Algorithmen versucht, eine Verbindung zwischen Primärtumor und Rezidiv herzustellen. Die angezeigten Fibers sind stark vom gewählten Algorithmus und den Parametern abhängig. Aufgrund dieser Ergebnisse scheint es unwahrscheinlich, dass mit der Hilfe von DTI und Fibertracking zukünftige Distanzrezidive prognostiziert werden und somit in die PTV-Definition einfließen könnten. Um bewegliche Tumoren effektiv therapieren zu können, wurden unter anderem der Vero-Beschleuniger entwickelt, dessen beweglicher Bestrahlungskopf der Bewegung des Zielvolumens folgen kann (Dynamic Tumor Tracking, DTT). Dies bedarf einer technischen Qualitätssicherung (quality assurance, QA). Diverse Hersteller haben für andere Fragestellungen Messeinheiten (Phantome) zur Qualitätssicherung entwickelt. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich diese Phantome auch für die Qualitätssicherung von DTT eignen. Genutzt wurde das ArcCHECK der Firma SunNuclear Corporation, das OCTAVIUS 4D der Firma PTW und die MatriXX Evolution im miniPhantom von IBA. Die Messungen und die Auswertung ergaben, dass alle drei Phantome für die DTT-QA im Rahmen ihrer Limitationen geeignet sind.