Orale Kontrastmittel führen zur Unterschätzung der Dosisberechnung in der volumetrisch modulierten Arc-Therapie bei der Beckenbestrahlung
Einleitung
Die computertomographiebasierte (CT) Simulation und Planung bildet die Grundlage der modernen dreidimensionalen (3D) Radiotherapie. Kontrastmittel (KM) werden während der CT-Untersuchung eingesetzt, um Strukturen besser abgrenzen zu können. KM enthalten Materialien mit höheren Ordnungszahlen als biologisches Weichgewebe, was die effektive Ordnungszahl erhöht. Dies wirft Bedenken hinsichtlich dosimetrischer Abweichungen auf, da die Bestrahlungsplanung auf kontrastverstärkten CT-Bildern basiert, die Behandlung jedoch ohne KM erfolgt. Der Einfluss von KM auf die Dosisberechnung wurde in Phantom-, Tier- und klinischen Studien untersucht. Ramm et al. zeigten in einer Phantomstudie, dass die relative Dosisdifferenz linear mit der BaSO₄-Konzentration und dem Durchmesser des kontrastierten Volumens zunahm. Klinische Studien für Kopf-Hals-, Lungen-, Brust-, Abdominal- und Beckenregionen deuten darauf hin, dass das Fehlen intravenöser KM (IV-KM) zu einer signifikanten, aber klinisch tolerierbaren Überdosierung führt – außer bei großen kontrastierten Volumina im Strahlengang.
Orale KM (OKA) werden häufig bei der Simulation von Beckenbestrahlungen eingesetzt, um Dünndarmabschnitte darzustellen. Aufgrund anatomischer Variationen oder postoperativer Verwachsungen können KM-Ansammlungen zu Überdosierungen und Toxizitäten führen. Studien zu OKA sind jedoch rar, insbesondere hinsichtlich der Dosisauswirkung auf Darmabschnitte.
Die volumetrisch modulierte Arc-Therapie (VMAT) ermöglicht präzise Dosisverteilungen und kurze Behandlungszeiten. OKA könnten hier einzigartige Einflüsse auf die Planung haben. In dieser Studie untersuchen wir die Auswirkungen von OKA auf die Dosisberechnung bei VMAT-Planungen für Rektumkarzinompatienten.
Methoden
Die Studie erhielt ethische Genehmigung und folgte den Richtlinien der Ethikkommission sowie des HIPAA. Die retrospektive Analyse umfasste Patienten mit Rektumkarzinom, die zwischen 2008 und 2016 eine prä- oder postoperative Beckenbestrahlung erhielten. Die Patienten wurden in drei Gruppen eingeteilt: Gruppe 1 (ohne KM, n = 14), Gruppe 2 (nur OKA, n = 23) und Gruppe 3 (OKA + IV-KM, n = 10). Die CT-Simulation erfolgte mit Siemens SOMATOM Definition AS oder Philips Brilliance CT Big Bore (5-mm-Schichtdicke, Scanbereich: L2-Oberkante bis 5 cm unterhalb der Tubera ischiadica). IV-KM (Xenetix®; 88 mL, 2,6 mL/s) und OKA (20 mL Iohexol, verdünnt in 1000 mL Wasser) wurden gemäß Protokoll appliziert.
Ein nicht kontrastierter CT-Hounsfield-Unit (HU)- und Dichtepool (DENS) wurde aus Gruppe 1 generiert. Für Gruppen 2 und 3 wurden DENS-Werte der kontrastierten Strukturen durch nicht kontrastierte Werte ersetzt, um den KM-Einfluss zu simulieren. Zielvolumina (PTV) und Risikoorgane (Darm, Blase, Nieren etc.) wurden gemäß RTOG- und ICRU-83-Richtlinien konturiert. Die Dosisberechnung erfolgte mittels VMAT (Pinnacle-System, 6 MV, 4-mm-Berechnungsgitter). Die ursprünglichen und modifizierten Pläne wurden hinsichtlich Dosisabweichungen verglichen.
Statistische Analyse
Daten wurden mit SPSS 23.0 und R Studio 1.1.453 analysiert. Kontinuierliche Variablen wurden mittels Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung geprüft und als Mittelwert ± Standardabweichung oder Median (IQR) angegeben. Korrelationen wurden mittels Spearman-Test bewertet. Eine Signifikanz wurde bei p < 0,05 angenommen.
Ergebnisse
OKA erhöhte die mittlere CT-Zahl des Dünndarms um >110 HU und die maximale um 400 HU. Die maximale DENS des Darms stieg von 1,10 auf 1,43 g/cm³ (p < 0,01). IV-KM zeigten keinen signifikanten Einfluss auf nicht vaskuläre Strukturen.
Nach DENS-Override stieg die PTV-Dosis signifikant an: D95 um 4,07 ± 3,59 cGy (0,08 %) und Dmax um 7,04 cGy (0,14 %). Die V105 (PTV-Volumen ≥105 % der Dosis) erhöhte sich um 0,99 % (10,08 %), die V107 um 0,09 % (37,93 %). Für den Darm stiegen V50 und V52 um 1,91 ± 2,14 cc (8,75 %) bzw. 1,46 cc (62,6 %). Dmax erhöhte sich bei drei Patienten um >1,0 Gy (Dünndarm) bzw. einem Patienten (Kolon). Die Dosisänderungen korrelierten stark mit dem Volumen des kontrastierten Darms im PTV (r > 0,83).
Diskussion
OKA führen zu einer relevanten Unterschätzung der applizierten Dosis, insbesondere im hochdosierten Bereich des Darms. Im Gegensatz zu IV-KM akkumulieren OKA lokal und können bei großer Ausdehnung im Strahlengang die Dosisverteilung signifikant verfälschen. Die Korrelation zwischen kontrastiertem Darmvolumen und Dosisanstieg unterstreicht die Notwendigkeit einer vorsichtigen KM-Anwendung bei VMAT-Planungen.
Einschränkungen umfassen die retrospektive Simulation mittels DENS-Override und die begrenzte Fallzahl des nicht kontrastierten Pools. Zukünftige Studien sollten duale CT-Protokolle oder klinische Toxizitätsdaten einbeziehen.
Schlussfolgerung
Der Einsatz von OKA bei der VMAT-Planung für Beckenbestrahlungen kann zu einer klinisch relevanten Unterschätzung der Darm- und PTV-Dosis führen. Bei ausgedehntem Darmvolumen im PTV sollten OKA vermieden oder verdünnt eingesetzt werden.
Interessenkonflikt
Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte.
DOI
10.1097/CM9.0000000000001025