RadCalc QA-Software prüft vom Standard abweichende Behandlungspläne für HDR-Brachytherapie
Medizinphysiker am Universitätsklinikum Birmingham verlassen sich zur Unterstützung ihres HDR-Brachytherapieprogramms auf die RadCalc QA-Software von LAP für die Zweitkontrolle.
Den Originalartikel finden Sie auf der Website von Physics World.
Unabhängige Patienten-QA und Dosis-Zweitberechnungen sind der Schlüssel für eine sichere, konsistente und effiziente Strahlenabgabe im High-Dose-Rate(HDR)-Brachytherapieprogramm des University Hospitals Birmingham NHS Foundation Trust, einem Gesundheitsnetzwerk in der englischen Region West Midlands. Vor diesem Hintergrund hat sich das Radioonkologie-Team in Birmingham in den letzten zehn Jahren auf die RadCalc QA-Software für Zweitkontrollen gestützt: eine Suite häufig genutzter QA-Tools, mit der Medizinphysiker und Dosimetristen die Möglichkeit zur komplett automatisierten und unabhängigen dosimetrischen Verifikation ihrer Therapieplanungssysteme (TPS) für Strahlenbehandlungen erhalten.
Zur Einordnung: HDR-Brachytherapie umfasst die klinische Anwendung radioaktiver Isotope bei der therapeutischen Bestrahlung von inneren oder oberflächlichen Tumoren. Dabei handelt es sich um ein gezieltes Verfahren, das bei der Bestrahlung der Tumorstelle vor oder nach einer Operation die Applizierung höherer Dosen ermöglicht. Im Falle einer interstitiellen Applizierung wird die radioaktive Strahlungsquelle (zum Beispiel Ir-192) direkt im Tumorziel platziert, während die Kontakt-Brachytherapie eine Positionierung der Quelle in einem am Zielgewebe angrenzenden Bereich erfordert (beispielsweise in einem inneren Hohlraum oder außen auf der Haut). In beiden Fällen ist die HDR-Brachytherapie eine hoch konformale Form der Bestrahlung, die präzise Planung und Verifikation erfordert, damit Kollateralschäden für gesundes Gewebe und benachbarte Risikoorgane (OARs) –etwa der Darm oder die Blase im Fall der HDR-Behandlung von gynäkologischen Krebserkrankungen – vermieden werden.
„Der erste Schritt [in der HDR-Brachytherapie] besteht darin, leere Katheter oder Applikatoren in den Patienten einzuführen, um die Strahlung aus der Bestrahlungseinheit auf den Tumor anzuwenden“, erklärt Ruth Wyatt, leitende Physikerin am Universitätsklinikum Birmingham. „Alles geschieht in einer Sitzung: Die Applikatoren oder Katheter werden eingesetzt; Scans werden durchgeführt; die Bestrahlung wird geplant, geprüft und angewendet. Das bedeutet, dass Geschwindigkeit und effiziente Arbeitsabläufe sehr wichtig sind.“
Optimierte Kontrollen, Workflow-Effizienz
Am Universitätsklinikum Birmingham wird die HDR-Brachytherapie jedes Jahr bei etwa 100 Patienten angewendet. Das Programm ist ausschließlich auf gynäkologische Indikationen ausgerichtet, wobei die Einführung einer HDR-Prostata-Brachytherapie geplant ist. Ab wann die neue Therapie starten kann, hängt von den Fortschritten bei der Einstellung und Ausbildung entsprechender Fachkräfte ab.
„Wir nutzen RadCalc für unabhängige Kontrollen der Dosisberechnung im Rahmen von nicht standardmäßigen Behandlungsplänen, die von unserem Oncentra-Brachy-TPS [von Elekta] generiert werden“, sagt Wyatt. Die Installation der RadCalc Software unterstützt darüber hinaus auch unabhängige Patienten-QA im Rahmen des in Birmingham etablierten Programms für externe Strahlentherapie. Diese Anwendungen umfassen Dosis-Zweitkontrollen für das CyberKnife System für stereotaktische Therapie sowie Überprüfungen der Elektronendosis in der Therapie oberflächlicher Tumore.
Im klinischen Alltag bietet RadCalc unabhängige Kontrollen der standardmäßigen „Punkt-A“-Dosispunkte, die für jeden Behandlungsplan zur HDR-Brachytherapie eingegeben werden. Bei allen nicht standardmäßigen Behandlungsplänen erstrecken sich die Kontrollen auch auf Punkte, die 5 mm seitlich der Ovoid-Applikatoren liegen (die die radioaktive Strahlungsquelle auf den Tumor anwenden). „Alle Unterschiede lagen deutlich unterhalb von 1 %“, sagt Wyatt. „In manchen Fällen prüfen wir die Dosis auch an mehreren Stellen, um das stark risikobehaftete klinische Zielvolumen herum, und die Differenzen sind im Allgemeinen kleiner als 0,5 %.“
Fasst man es zusammen, liegen die Vorteile von RadCalc für Wyatt und ihre Kolleginnen und Kollegen des Medizinphysiker-Teams auf der Hand. „Der Hauptnutzen liegt in den unmittelbar vorliegenden Ergebnissen der Zweitkontrollen. Sie sind äußerst wichtig für die Vermeidung von Fehlern in der geplanten Anwendung der HDR-Brachytherapie“, erklärt sie. „Wir haben einen DICOM -Listener eingerichtet, der es uns ermöglicht, Behandlungspläne aus dem Therapieplanungssystem zu exportieren und anschließend direkt in RadCalc zu importieren. Das macht den QA-Workflow in der Brachytherapie extrem effizient, und das gilt entsprechend auch für unseren Patientendurchsatz.“
Der QA-Strategieplan
Abgesehen von seiner Bedeutung für die tägliche Patienten-QA, unterstütze RadCalc auch die Ersteinrichtung und -inbetriebnahme des Oncentra-Brachy-TPS in Birmingham (mit RadCalc Dosisberechnungen für die Ir-192 HDR Flexisource basierend auf dem Brachytherapie-Protokoll AAPM Task Group 43). „Wir führten Tests durch, indem wir eine Reihe von Plänen mit Einfach- oder Mehrfach-Tandem- und Ovoid-Applikatoren in unserem TPS verwendeten“, erklärt Wyatt. „Für jeden Plan wurden die standardmäßigen ‚Punkt-A‘- Dosispunkte zusammen mit mehreren anderen Testpunkten eingegeben.“
Auf diese Weise berechnet RadCalc basierend auf der vom TPS exportierten Aktivität der Quelle automatisch die Dosis an jedem Dosispunkt und zeigt die Ergebnisse neben der aus dem TPS exportierten Dosis an (sowie die Dosisdifferenz). „Die gefundenen Differenzen lagen im Wesentlichen unter 0,2 %, außer bei Positionen, die sehr nahe an einer Quelle lagen (innerhalb eines Applikators), wo sie keine klinische Relevanz haben“, sagt Wyatt. „Für einige Pläne führten wir auch unabhängige manuelle Kontrollen durch. Die Dosisunterschiede waren hier etwas größer als bei Plänen, die sowohl Tandem- als auch Ovoid-Applikatoren enthielten, da die Anisotropie der Dosisverteilung um die Quelle herum in den manuellen Berechnungen nicht berücksichtigt wurde.“
Was den klinischen Strategieplan in Birmingham betrifft, verwendetenWyatt und ihre Kollegen RadCalc auch, um die Dosisberechnungen für Ring-Applikatoren vor Beginn ihrer klinischen Anwendung unabhängig zu prüfen. Im Rahmen einer internen Durchführbarkeitsstudie testete das Team darüber hinaus eine Demoversion von RadCalc einschließlich der 3D-Dosisvolumen-Funktion und exportierte mehrere klinische Pläne einschließlich der Strukturdatensätze.
Zusammen mit den 3D-Dosisberechnungen zeigt RadCalc die Dosisvolumen-Histogramm(DVH)-Parameter an, die neben den von RadCalc selbst unabhängig berechneten DVH-Parametern aus dem TPS exportiert werden (wobei der direkt aus dem TPS exportierte RadCalc-Wert geringfügig differieren kann, da er von der Größe des ausgewählten Dosisgitters abhängt). Ein wertvolles Tool für die Planbewertung ist auch die Funktion zur Berechnung einer 3D-Gamma-Analyse.
„Alle mit RadCalc berechneten DVH-Dosen für unsere klinischen Pläne lagen unterhalb der Differenz von 2,0 % des TPS-Werts“, bilanziert Wyatt. „Neben dem DVH-Vergleich können wir dank der Fähigkeit, die Planungs-CT-Bilder zur Überlagerung der kritischen Strukturen zu senden, auch die Isodosis innerhalb der Anatomie sehen.“
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