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Feasibility of TCP-based dose painting by numbers applied to a prostate case with18F-Choline PET imaging

Authors
Journal
Zeitschrift für Medizinische Physik
0939-3889
Publisher
Elsevier
Volume
22
Issue
1
Identifiers
DOI: 10.1016/j.zemedi.2011.09.006
Keywords
  • Dose Painting By Numbers
  • Tcp
  • Radiobiological Parameters
  • Dmco
  • Strahlenbiologische Parameter

Abstract

Zusammenfassung Einleitung Eine biologisch adaptive Strahlentherapie-Methode, welche die TCP maximiert, wird vorgestellt. Mittels funktioneller Bildgebung werden eine heterogene Dosisverschreibung im Sinne von Dose Painting by Numbers und ein patientenspezifischer IMRT-Plan erstellt. Material und Methode Ausgehend von einer Methode zur selektiven Dosiseskalation, basierend auf einer räumlichen Verteilung von biologischen Parametern, wurde ein Modell entwickelt, welches eine heterogene Verteilung strahlenbiologischer Parameter in eine voxelweise Dosisvorgabe übersetzt. Am Beispiel eines Prostatakarzinoms mit 18F-Cholin-PET-Bildgebung wurden unterschiedliche Sätze von publizierten Parametern im Hinblick auf die resultierenden Dosiswerte untersucht. Darüber hinaus wurde der Einfluss der Parameter des linear-quadratischen Modells untersucht. Es wurde angenommen, dass sich das PET-Signal sowohl mit der Proliferationsrate als auch mit der Zelldichte korrelieren lässt. Mittels unserer hauseigenen Bestrahlungsplanungssoftware Direct Monte Carlo Optimization (DMCO) wurde ein Bestrahlungsplan auf Basis der berechneten Dosisvorgabe erstellt. Zur dosimetrischen Verifikation wurden Gafchromic EBT Filme verwendet. Ergebnisse Wenn eine TCP von 95% angestrebt wurde, waren bei den meisten betrachteten Parametersätzen Voxeldosen über 100Gy notwendig. Einer der Parametersätze hatte eine Dosis im Bereich von 87,1Gy bis 99,3Gy zur Folge, womit eine TCP von 94,7% erreicht wurde. Nach einer Optimierung auf Basis dieser Verschreibung sank die TCP des Plans auf 73,5%. Eine Auswertung des Dosisdifferenzhistogramms von optimierter und vorgegebener Dosis ergibt einen Mittelwert von -1,64Gy sowie eine Standardabweichung von 4,02Gy. Die Filmverifikation zeigte eine Übereinstimmung von geplanter und verabreichter Dosis. Schlussfolgerung Bei bekannter Verteilung der strahlenbiologischen Parameter im Tumor kann mit diesem Modell ein Dose Painting by Numbers-Plan erstellt werden, welcher maximale TCP erreicht. Es konnte gezeigt werden, dass eine solche heterogene Dosisverteilung planbar und technisch umsetzbar ist.

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