Vergleich unterschiedlicher Bestrahlungstechniken am Beispiel des Analkanalkarzinoms: Planvergleiche im Kontext der technischen Entwicklung

Abstract

Einleitung: Planvergleiche unterschiedlicher Bestrahlungstechniken am Beispiel des Analkanalkarzinoms. Untersucht werden soll, ob sich im Verlauf der Entwicklung beziehungsweise durch den Einsatz von neuen Bestrahlungstechniken die konformale Versorgung des Zielvolumens verbessert hat und wie sich im Zuge dessen die Belastung der Risikoorgane darstellt. Methodik: Insgesamt 49 Bestrahlungspläne wurden an exemplarischen Planungs-Computertomographien von Patienten mit Analkarzinom mit einer 4-Felder-Box-Technik, einer Photonen/Elektronen Mischtechnik mit Elektronenaufsättigung der Leisten, intensitätsmodulierte Bestrahlung mit statischen Feldern, Bogen- und helikaler Rotationstechnik (RapidArc®, Tomotherapy®) nach identischer Konturierung geplant (Varian Eclipse®, Tomotherapy®) und verglichen. Das Zielvolumen (PTV 45) umfasste die Primärtumorregion und den beidseitigen pelvinen und inguinalen Lymphabfluss mit einer Einzeldosis von 1,8 Gy in 25 Fraktionen bis zu einer Gesamtdosis von 45 Gy. Anschließend erfolgte ein Boost (PTV 59,4) auf die Primärtumorregion sowie gegebenenfalls befallene Lymphknoten ebenfalls mit einer Einzeldosis von 1,8 Gy in 8 Fraktionen und damit bis zu einer Gesamtdosis von 59,4 Gy am makroskopischen Tumor. Die Dosisbelastung der Risikoorgane wurde bezogen auf jeweils klinisch relevante Dosisparameter untersucht. Ergebnis: In Bezug auf das Zielvolumen (PTV45) wird die Dosiskonformalität durch die intensitätsmodulierten Techniken wesentlich verbessert (Konformalitätsindex: 1,26 vs. 2,6, p=0,005, Homogenitätsindex: 1,06). Eine Ausnahme stellt die Mischtechnik dar, die nur einen Homogenitätsindex von 2,05 erreicht. Für die Risikoorgane resultieren durch den Einsatz moderner intensitätsmodulierte Techniken reduzierte Dosisbelastungen. So konnte für die äußeren Genitalien insbesondere das Volumen in Prozent (%) das 40 Gy erhält (V40) von 57% auf 25% (p=0,007) gesenkt werden. Die Maximaldosis an den Hüftköpfen reduzierte sich von 52 Gy auf 42,6 Gy (p=0,005). Das Blasenvolumen in Prozent (%) das 30 Gy erhielt reduzierte sich von 93,1% auf 68,9% (p=0,047), dabei konnte hier die Tomotherapie mit 41,2% (p=0,005) besonders gute Ergebnisse erzielen. Die Photonen/Elektronen-Mischtechnik zeigt im Vergleich mit den IMRT-Techniken eine geringere Dosisbelastung der Haut (Maximaldosis 48,3% gegenüber 52,4%, p=0,028) und auch der äußeren Genitalien (V30: 33,2% gegenüber 46,8%, p=0,021). Schlussfolgerung: IMRT-Techniken resultieren im Vergleich mit 3D- konformalen Techniken bei der Strahlentherapie des Analkarzinoms in einer konformaleren Versorgung des Zielvolumens und reduzierten Belastung der Risikoorgane. Bei der durchgeführten Untersuchung waren keine relevanten Unterschiede zwischen den modernen Bestrahlungstechniken selbst festzustellen. Die untersuchte Photonen/Elektronen-Mischtechnik zeigt bei der Schonung der äußeren Genitalien und der Haut teilweise bessere Ergebnisse. Bei keinem der untersuchten Parameter konnte die 4-Felder-Box-Technik einen Vorteil zeigen.

Purpose: Plan comparisons of different irradiation techniques using the example of anal carcinoma. This is supposed to show whether in the course of the development or with the use of new techniques, the conformal irradiation of the target volume improved and how the new techniques influenced the strain on the organs at risk. Methods and Materials: A total of 49 treatment plans, using planning CT`s of patients with anal cancer, have been planned and compared with identical contours (Varian Eclipse ®, Tomotherapy®) using a 4-field box, a photon / electron mixed beam technique with additional electron dose on the groin, intensity-modulated radiotherapy with static fields, beam and helical rotation technique (RapidArc ®, Tomotherapy ®). The target volume (PTV 45) included the primary tumor region an the pelvic and inguinal lymph node region on both sides with a single dose of 1,8 Gy in 25 fractions up to a dose of 45 Gy. Afterwards a boost (PTV 59,4) was applied to the primary tumor region and infected lymph nodes consisting of 8 fractions of 1,8 Gy to a dose of 59,4 Gy. Results: In relation to the target volume (PTV45), the dose conformality was improved considerably by the intensity-modulated techniques (conformity index: 1.26 vs. 2.6, p=0,005, homogeneity index. 1.06). The mixing technique was an exception, achieving a homogeneity index of only 2.05. For the organs at risk, the use of advanced intensity-modulated techniques resulted in reduced strain. This reduced the volume of the external genitalia receiving 40 Gy (V40) from 57% to 25% (p=0,007). The maximum dose at the femoral head was reduced from 52 Gy to 42,6 Gy (p=0,005). V30 of the bladder decreased from 93,1% to 68,9% (p=0,047). Especially the Tomotherapy yielded very good results with a reduction to 41,2% (p=0,005). Compared to the IMRT techniques the photon / electron mixed technique showed a reduced dose to the skin (maximum dose of 48,3% compared to 52,4%, p=0,028) and the external genitalia (V30 at 33,2% compared to 46,8%, p=0,021). Conclusion: IMRT techniques, in comparison with 3-D conformal techniques, result in a more conformal coverage of the target volume and reduced strain on the risk organs during the radiotherapy of anal carcinoma. The study showed no relevant differences between the different modern radiation techniques themselves. In some cases, the photon / electron mixed media showed less strain on the external genitalia and the skin. There were no advantages of the 4-field-box technique in any of the examined parameters.