Please use this identifier to cite or link to this item: doi:10.22028/D291-27748
Title: Vergleichende Planungsstudie zum Stellenwert einer oralen Distanzierungsschiene in der Strahlentherapie von Kopf- Hals- Tumoren
Author(s): Haas, Mareike
Language: German
Year of Publication: 2017
Place of publication: Homburg/Saar
SWD key words: Strahlentherapie
Hals-Nasen-Ohren-Tumor
Free key words: Distanzierungsschiene
DDC notations: 610 Medicine and health
Publikation type: Doctoral Thesis
Abstract: Zielsetzung: Über 80 % der an Kopf- Hals- Tumoren bestrahlten Patienten erleiden im Verlauf der Behandlung eine Mukositis oder Dysphagie. Neben massiven Schmerzen und Beeinträchtigung der Lebensqualität besteht die Gefahr der Entwicklung von Aspirationspneumonien und einer Sepsis. Die Prävention spielt eine entscheidende Rolle. Die Verwendung von Mundapplikatoren (Spatel) ist insbesondere bei Mundhöhlenkarzinomen etabliert zur Minderung der strahleninduzierten Gewebstoxizität durch Distanzierung des Gaumens. Für andere Tumore im Kopf- Hals- Bereich ist der Einsatz unüblich. Standard- Mundspatel sind nicht an die individuelle anatomische Form der Patienten angepasst und eine reproduzierbare enorale Positionierung ist häufig nicht gewährleistet. In dieser vergleichenden Planungsstudie soll untersucht werden, ob mittels einer individuell angepassten Distanzierungsschiene (HIMA) die Dosisbelastung von Mukositis und Dysphagie- assoziierten Risikostrukturen (MuDaRs: M. constrictor pharyngis [MCP], M. cricropharyngeus [MC], oberer Ösophagussphingter ([EIM] esophagus inlet muscles), cervicaler Ösophagus ([CE] cervicaler esophagus), Zungengrund [ZG), sowie zusätzlich Mukosa und Gaumen) reduziert werden kann. Patienten, Material, Methoden Es wurden 10 Patienten eingeschlossen, die jeweils drei Computertomographien (CT) erhielten (ohne Spatel [OS], mit Spatel [SP], mit Distanzierungsschiene [DZ]). Anschließend erfolgte die Konturierung des Planungszielvolumens (PTV) von vier Zielvolumina für Kopf- Hals- Tumore unterschiedlicher Primärtumorlokalisation mit zusätzlichem Boost (Tonsille [T], Zungengrund [ZG], Mundboden [MB] und Hypopharynx [HP]). Geplant wurde die Bestrahlung in IMRT- Technik. OAR (Parotis rechts und links, Spinalkanal, Stimmbänder, Larynx) wurden nach den Richtwerten der QUANTEC Studie geschont. Die Planqualität wurde anhand von Dosis- Volumen- Histogrammen (DVH) beurteilt. Ausgewertet wurden Bestrahlungsdosen (D mean, V 30, V 50), die auf Mukositis- und Dysphagie- assoziierten Risikostrukturen appliziert wurden (MuDaRs). Für die Mukosa wurde außerdem die Wahrscheinlichkeit der Normalgewebstoxizität (NTCP) bestimmt. Die statistische Auswertung erfolgte bei Normalverteilung mit einer einfachen ANOVA, ansonsten mittels Mann- Whitney Test. Ergebnisse: Insgesamt wurden 120 PTV- und Boost Pläne ausgewertet. Verordnet wurden für das PTV Pläne eine Gesamtdosis 50 Gy, für den Boost 10 Gy. Ein signifikanter Unterschied der Homogenität- und Konformitätswerte im Vergleich von SP, OS und DZ lag bei keinem der Pläne vor. Basierend auf einer Gesamtdosis von 60 Gy erfolgte die Auswertung der OAR und der MuDaRs. Eine vergleichbare Schonung der OAR konnte erreicht werden. Bei der Auswertung der MuDaRs zeigten sich signifikante- dosimetrische- Unterschiede (Mittelwerte (MW) mit Standardabweichung (± SW)) bezüglich der V 30 (%) der oralen Mukosa von T [(SP (96,4 ± 2,3) vs. OS (98,3 ± 0,8) vs. DZ (98,8 ± 0,6); (p-Wert 0,00289)], von ZG [SP (96,6 ± 2,1) vs. OS (97,8 ± 2,1) vs. DZ (99,0 ± 0,9); (p-Wert 0,026)] und MB [SP (99,5 ± 1,0) vs. OS (99,9 ± 0,1) vs. DZ (100 ± 0); (SP zu OS: p-Wert 0,04; SP zu DZ: p-Wert 2,31^4; DZ zu OS: p-Wert 0,03)]. Dosiswerte der V 50 bei MB [(SP (96,4 ± 3,2) vs. OS (98,7 ±; 1,1) vs. DZ (99,4 ± 0,7); (SP zu OS, sowie SP zu DZ: p-Wert 0,005)] verhielten sich signifikant unterschiedlich mit resultierenden geringsten Dosiswerten bei Einsatz eines Spatels. HP- Pläne zeigten keine signifikanten Unterschiede in Bezug der Dosiswerte bei Einsatzes vs. Nicht-Einsatzes oraler Mundapplikatoren. Angesichts der Primärtumorlokalisation ergeben sich deutliche Toxizitätsunterschiede für die mittlere Dosisbelastung (D mean in Gy ± SW) der oralen Mukosa für MB (60,6 ± 0,5) vs. T (53,4 ± 2,6) vs. ZG (54,6 ± 2,3) vs. HP (26,1 ± 4,4; p<0.001). Bei Dysphagie- relevanten- Strukturen bestehen signifikante Unterschiede bei mittlerer Dosisbelastung (D mean in Gy ± SW) auf den M. cricropharyngeus bei MB (34,3 ± 3,8) vs. T (33,3 ± 3,2) vs. ZG (34,3 ± 3,5) vs. HP (60,8 ± 1,0; p< 0.0001). Hinsichtlich der NTCP der Mukosa zeigt sich kein signifikanter Unterschied im Vergleich zu OS- SP- DZ. Primärtumorlokalisationen unterscheiden sich deutlich in ihren NTCP- Werten und der Wahrscheinlichkeit eines Auftretens einer oralen Mukositis ≥ Grad 3 (30,4% [MB] vs. 21,3% [T] vs. 23,9% [ZG] vs. 6,2% [HP]; p< 0.001). Schlussfolgerung: Die Planungsstudie zeigt eine unterschiedliche Dosisexposition der MuDaRs bei Verwendung von OS- SP- DZ. Dies ergab sich in Bezug auf die Mukosa bei einer Dosisbelastung von V 30 bei Tonsillen-, Zungengrund- und Mundbodenkarzinomen. Außerdem gab es einen signifikanten Unterschied in der V 50 der Mukosa bei Mundbodenkarzinomen. Zur Reduktion der Dosisbelastung ist bei der Bestrahlung von Mundbodenkarzinomen der Einsatz von Mundapplikatoren etabliert, wie es sich in der Studie an einer reduzierten mittleren Dosisbelastung des Gaumens zeigt. Die restlichen ermittelten Werte ergaben keine Dosisminderungen bei der Bestrahlung von Tonsillen-, Zungengrund-, oder Hypopharynxkarzinomen. Die Dosisbelastung der oralen Mukosa zeigt im Vergleich von Mundboden- und Hypopharynxkarzinomen einen um das fünffach erhöhten NTCP- Wert. In der klinischen Anwendung könnte der Einsatz von individuell angepassten Distanzierungsschienen (HIMA) den Vorteil einer reproduzierbaren enoralen Lage bieten. Die Verwendung von individuell angepassten Distanzierungsschienen könnte somit eine gleichbleibende Schonung sowohl der Risikostrukturen als auch der Dosisabdeckung im Zielvolumen gewährleisten.
Comparing planning study about the significance of an intraoral- spacer in the radiotherapy of head- and- neck cancers Objective: More than 80 % of patients undergoing radiation of head- and neck- cancer suffer from mucositis or dysphagia during treatment. It is not only associated with massive pain and impairment of quality of life, but also with increased risk of aspiration and a subsequent pneumonia and sepsis. Prevention plays a main role. The use of an intraoral mouth spacer is established during radiation of carcinoma of the oral cavity to reduce radiation induced toxicity by giving a distance to the palate. These devices ensure a sufficient distance between the irradiated area and the palate. A reason why these standard mouth spacers are not being widely used, is the lack of individually adjustable mouth spacers that account for different anatomical circumstances, that would allow for a reproducible positioning, each time the device is being used. This planning study is examining the effect of individually intraoral formed spacer (HIMA) and whether its use can reduce the dose of structures (MuDaRs: M. constrictor pharyngis [MCP], M. cricropharyngeus [MC], esophagus inlet muscle [EIM], cervicaler esophagus [CE], tongue base [ZG), as well as mucosa and palate) that are at high risk of developing mucositis and dysphagia. Patients, material and methods The study included 10 patients, who underwent 3 Computer-Tomography scans each (without mouth spacer [OS], with a standard mouth spacer [SP] and with the individual intraoral mouth spacer [DZ]). Subsequently contouring of four target volumes for head- and neck- cancers of different primary localizations (tonsils [T], tongue base [ZG], oral cavity [MB] and hypopharynx [HP]). Radiation was conducted using IMRT. OAR (parotid gland of both sides, spinal cord, vocal chords, larynx) have been spared in accordance with QUANTEC study. Quality of planning was evaluated via dose- volume- histograms (DVH). Subsequently radiation dose (D mean, V 30, V 50) that have been applied to mucositis- and dysphagia- associated- risk structures (MuDaRs) were analyzed. The probability of toxicity to the normal- tissue of the mucosa has been calculated. As data lined up with a standard distribution, statistics have been calculated using ANOVA or Mann-Whitney test. Results A total of 120 PTV- and boost plans have been analyzed, PTV was applied with a total of 50 Gy, boost was applied with 10 Gy. No siginificant difference was found in terms of homogenity and conformity when comparing (SP), (OS) and (DZ) in neither of the plans. OAR and MuDaRs have been analyzed based on a total dose of 60 Gy. Sparing of these areas was accomplished with OS, SP, DZ. Analysis of MuDaRs showed significant dosimetrical differences (mean (MW) with standard deviation (± SW)) regarding V 30 (%) of the oral mucosa of T [(SP (96,4 ± 2,3) vs. OS (98,3 ± 0,8) vs. DZ (98,8 ± 0,6); (p-value 0,00289)], ZG [SP (96,6 ± 2,1) vs. OS (97,8 ± 2,1) vs. DZ (99,0 ± 0,9); (p-value 0,026)] and MB [SP (99,5 ± 1,0) vs. OS (99,9 ± 0,1) vs. DZ (100 ± 0); (SP vs. OS: p-value 0,04; SP to DZ: p-value 2,31^4; DZ to OS: p-value 0,03)]. Dose of V 50 for MB [(SP (96,4 ± 3,2) vs. OS (98,7 ±; 1,1) vs. DZ (99,4 ± 0,7); (SP to OS and SP to DZ: p-value 0,005)] showed a significant difference with minimal dose when using SP. HP plans did not show siginificant differences regarding the dose with vs. without the application of a mouth piece. Mean dose load (D mean in Gy ± SW) of oral mucosa showed a difference in toxicity for MB (60,6 ± 0,5) vs. T (53,4 ± 2,6) vs. ZG (54,6 ± 2,3) vs. HP (26,1 ± 4,4; p<0.001). This is also true for dysphagia- associated- structures with a mean dose load (D mean in Gy ± SW) to the cricopharyngeal muscle for MB (34,3 ± 3,8) vs. T (33,3 ± 3,2) vs. ZG (34,3 ± 3,5) vs. HP (60,8 ± 1,0; p< 0.0001). Regarding the NCTP of the mucosa no siginificant differences could be shown when comparing OS- SP- DZ. Primary tumor localization showed clear differences between the corresponding NTCP- values and the probability of the development of oral mucositis ≥ 3rd degree (30,4% [MB] vs. 21,3% [T] vs. 23,9% [ZG] vs. 6,2% [HP]; p< 0.001). Conclusion This planning study shows a different dose impact for MuDaRs depending on the use of OS, SP, DZ. This could be shown for a dose impact of V 30 for carcinoma of the tonsil, the oral cavity and tongue base as well as for V 50 for the mucosa of the oral cavity carcinoma. The application of standard mouth spacers when radiating carcinoma of the oral cavity has already been established, which could be confirmed in this study, as a reduction of the mean dose impact can be achieved. No other differences could be shown in radiation of tonsil, tongue base, oral cavity, as well as hypopharynx carcinomas. Comparing dose impact of the oral mucosa when radiating oral cavity vs. hypopharynx carcinomas NTCP- values are 5 times as high. In clinical application the use of individual intraoral spacers could enable a reproducible oral placement and the advantages that come with such. The use of such individual intraoral spacers could ensure a reduction of risk as well as dose impact of the target volumes.
Link to this record: urn:nbn:de:bsz:291--ds-277481
hdl:20.500.11880/28035
http://dx.doi.org/10.22028/D291-27748
Advisor: Rübe, Christian
Date of oral examination: 15-Oct-2018
Date of registration: 10-Oct-2019
Faculty: M - Medizinische Fakultät
Department: M - Radiologie
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