Please use this identifier to cite or link to this item: doi:10.22028/D291-32163
Title: Auswirkungen der Bildgebungsdosis auf das Sekundärkrebsrisiko bei bildgeführter Strahlentherapie von Kindern mit Morbus Hodgkin
Author(s): Mikulla, Katharina
Language: German
Year of Publication: 2018
Place of publication: Homburg/Saar
SWD key words: Lymphogranulomatose
Strahlentherapie
Kind
DDC notations: 610 Medicine and health
Publikation type: Doctoral Thesis
Abstract: Hintergrund Die moderne Strahlentherapie bietet die Möglichkeit der hochpräzisen Behandlung von Tumorerkrankungen. Um diese Präzision bestmöglich umzusetzen, ist eine bildgeführte Strahlentherapie zur Lagerungsverifikation der Patienten heutzutage Standard. Je nach Frequenz und Technik ist der dadurch entstehende zusätzliche Dosisbeitrag allerdings nicht zu vernachlässigen. In dieser Arbeit werden die potentiellen Folgen dieser zusätzlichen Dosis an einem pädiatrischen Kollektiv bestehend aus M. Hodgkin Patienten evaluiert. Dies wird zum einen in Bezug auf die Planqualität durchgeführt, zum anderen im Hinblick auf die Entwicklung eines Sekundärkarzinoms. Methodik Auf Basis von acht Bestrahlungsplänen pädiatrischer Patienten mit M. Hodgkin, die retrospektiv analysiert wurden, wurden auf Grundlage verschiedener täglicher Bildgebungsszenarien die zusätzliche Bildgebungsdosis zum Bestrahlungsplan addiert. Dabei wurden verschiedene Energien (kV/MV) sowie planare und CBCT Techniken verwendet und im Hinblick auf das Sekundärkrebsrisiko für Mamma und Lunge miteinander verglichen. Die Berechnungen des zusätzlichen Sekundärkrebsrisikos beruhen dabei auf mathematischen Modellen. Des Weiteren wurde der Einfluss der zusätzlichen Bildgebung auf die Risikoorganschonung durch eine Analyse der dosimetrischen Planqualität durchgeführt. Ergebnisse Das Kollektiv zeigt untereinander starke Abweichungen zwischen den einzelnen Plänen, sodass eher eine Einzelfallbetrachtung stattfinden sollte. Dennoch zeigen sich bei allen acht Patienten ähnliche Tendenzen. Die kV-Bildgebung beeinflusst die Planqualität, v.a. in Bezug auf die Risikoorgan-schonung nur marginal, auch bei der Verwendung täglicher Volumenaufnahmen Ausgehend von einem Erkrankungsalter für den Sekundärtumor von 50 Jahren findet sich das geringste zusätzliche Risiko bei täglicher kV-Bildgebung mit 200° Rotationsaufnahmen (0,02 Fälle pro 104 Patientenjahren (PY) für die Lunge und 0,07-0,08 Fälle pro 104 PY für die Mamma). Leicht erhöhte Risikowerte erhält man für Verifikationsaufnahmen der selben Energie mit 360° Rotation (0,08 Fälle pro 104 PY für die Lunge und 0,44-0,57 Fälle pro 104 PY für die Mamma). Sollte keine kV-Bildgebung möglich sein, können zur täglichen Lagekontrolle auch planare 6MV Verifikationsaufnahmen angewandt werden, da auch hierbei das zusätzliche Risiko lediglich um 0,1 Fälle pro 104 PY für die Lunge und < 1 Fall pro 104 PY für die Mamma steigt. Eine tägliche Lagerungsverifikation mittels Volumenaufnahmen (360°) im MV-Bereich resultiert in nicht vernachlässigbar hohen zusätzlichen Dosen. Auch das zusätzliche Sekundärkrebsrisiko steigt dabei auf 0,7-0,8 Fälle pro 104 PY für die Lunge und 3 Fälle pro 104 PY für die Mamma. Diese Werte steigen bei Erhöhung des Erkrankungsalters von 50 auf 70 Jahre weiter an, was das Risiko für die Lunge um den Faktor 4 erhöht, bei einer Erhöhung des Alters auf 90 Jahre um den Faktor 12. Schlussfolgerung Bei einer täglichen Bildgebung mit kV-CBCT-Verifikationsaufnahmen führt die zusätzliche Bildgebungsdosis zu vertretbaren zusätzlichen Sekundärkrebsrisiken sowie immer noch adäquater Planqualität, weshalb tägliche Volumenaufnahmen im kV-Bereich durchaus empfehlenswert sind. Bei nicht vorhandener kV-Modalität empfiehlt sich die Lagekontrolle im MV-Bereich durch tägliche Achsen-Aufnahmen, nicht jedoch durch tägliche CBCTs. Eine Risikoreduktion kann man durch das Verwenden einer Teil-(200°) anstelle einer Vollrotation (360°) der CBCTs erreichen: das Risiko eines Mamma-Karzinoms kann dabei um den Faktor 7 gesenkt werden, da sich bei einer 200° Rotation die Gantry dorsal des Patienten bewegt und die Mamma somit erheblich geschont wird.
Background Modern radiation therapy offers the possibility of very precise tumor treatment. To implement this precision at its best, image guided radiation therapy has become the standard to verify the patients’ position. However, depending on the frequency and technique, the additional radiation dose is not negligible. In this study the potential consequences of this imaging dose are evaluated considering a pediatric collective of patients with M. Hodgkin. This is done to evaluate the plan quality and the probability of development of secondary cancer. Methods Based on eight treatment plans of pediatric patients with M. Hodgkin, which were analyzed retrospectively, the additional imaging dose of different daily imaging scenarios was added to the treatment plan. Different energies (kV/MV) as well as planar and CBCT techniques were used and compared regarding secondary cancer risk for breast and lungs. The calculations of the additional cancer risk are based on mathematical modeling. Moreover, the influence of the additional imaging dose to reduce the organs at risk was assessed by analyzing the dosimetrical plan quality. Results There exists a huge variability between the single plans of the collective; as such an individual assessment should be preferred. However, all eight patients show similar tendencies. The influence of the kV-imaging on the plan quality, especially regarding the minimization of radiation to organs at risk, is just marginal, even with the use of daily volumetric images. Assuming the development of a secondary cancer at age 50, the lowest additional risk occurs with daily kV-imaging with a 200° rotation (0.02 cases per 104 patient years (PY) for the lungs and 0.07-0.08 cases per 104 PY for the breast). A 360° rotation with the same energy increases the risk slightly (0.08 cases per 104 PY for the lungs and 0.44-0.57 cases per 104 PY for the breast). If no kV-modality is available, planar 6MV verification images can be applied to control the patients’ position daily, as the additional risk merely increases about 0.1 cases per 104 PY for the lungs and < 1 cases per 104 PY. Daily positioning verification using 3D imaging with MV energies results in non-negligible high doses. Also, the additional secondary cancer risk increases to 0.7-0.8 cases per 104 PY for the lungs and 3 cases per 104 PY for the breast. These values increase if an older attained age of 70 years is considered; the risk rises by a factor of 4 for the lungs, with an attained age of 90 years the risk rises even by a factor of 12. Conclusions Daily imaging using kV CBCTs results in an acceptable additional secondary cancer risk as well as still appropriate plan quality. As such daily 3D imaging with kV energies is advisable. If no kV modality is available, positioning verification with MV energies should be done using planar images but not daily CBCTs. The risk can be reduced by using a partial (200°) rotation instead of a complete rotation (360°). For breast cancer the risk can be lowered by a factor of 7 as for a 200° rotation the gantry moves dorsal to the patient and the breast can be spared substantially.
Link to this record: urn:nbn:de:bsz:291--ds-321637
hdl:20.500.11880/29675
http://dx.doi.org/10.22028/D291-32163
Advisor: Dzierma, Yvonne
Date of oral examination: 28-Feb-2019
Date of registration: 14-Sep-2020
Faculty: M - Medizinische Fakultät
Department: M - Radiologie
Professorship: M - Prof. Dr. Christian Rübe
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