A beállítási biztonsági margó nagyságának meghatározása fej-nyak daganatok 2D-2D és 3D képvezérelt intenzitásmodulált sugárkezelése esetén = Setup margin for head-and-neck cancer patients receiving 2D-2D and 3D image-guided intensity-modulated radiation therapy

Absztrakt: Bevezetés: A fej-nyak daganatok képvezérelt intenzitásmodulált sugárterápiája a komplex onkológiai ellátás része. Célkitűzés: Összehasonlítottuk a fej-nyak tumoros betegek IGRT-besugárzása során a MV-kV és a CBCT képalkotó modalitásokat. Vizsgáltuk a beállítási hibát, a mozgási biztonsági margót (SM), a képalkotási és a hibameghatározási időt, a képalkotási dózisokat. Módszer: Nyolc beteg elektív kezelését vizsgáltuk, 66 kétirányú MV-kV felvételt és 66 CBCT-felvételt készítettünk. Három transzlációs irányban csontalapú manuális regisztrációval meghatároztuk a beállítási hibát. Az összehasonlítást normalitásvizsgálatot és F-próbát követően kétmintás T-próbával végeztük. Van Herk képlete alapján kiszámítottuk az alkalmazandó beállítási biztonsági margót. Megmértük a képalkotáshoz és a beállítási hiba meghatározásához szükséges időket. Szakirodalmi adatok alapján becsültük a képalkotási dózisokat. Eredmények: Statisztikailag szignifikáns eltérést a MV-kV és a CBCT által adott beállításihiba-eredmények között nem találtunk (VRT: 0,5 mm, SD = 1,9 vs. 0,4 mm, SD = 2,1, p = 0,371; LNG: 0,2 mm, SD = 2,2 vs. –0,1 mm, SD = 2,2, p = 0,188; LAT: 0,2 mm, SD = 2,2 vs. 0,3 mm, SD = 2,1, p = 0,41). Az SM-ek: VRT: 2,7 mm vs. 2,5 mm; LNG: 2,1 mm vs. 1,3 mm; LAT: 2,2 mm vs. 2,3 mm. A képalkotási idők átlagosan 0,65 perc (MV-kV) vs. 2,29 perc (CBCT). A beállítási hiba meghatározásának ideje mindkét képalkotónál átlagosan 2,41 perc. A becsült képalkotási dózisok frakciónként 6,88 mGy (MV-kV) vs. 17,2 mGy (CBCT). Következtetés: Fej-nyak daganatos betegeknél csontregisztrációt használva a transzlációs hibameghatározás MV-kV és CBCT alapján hasonló eredményre vezet. 3 mm beállítási margó használata minden irányban kielégítő. A képalkotási idő MV-kV esetén alacsonyabb, a dózisban nincs jelentős különbség. Általánosan a CBCT használata javasolt. A MV-kV akkor jelent alternatívát, ha a képalkotási idő rövidítése szükséges. Orv Hetil. 2018; 156(29): 1193–1200. | Abstract: Introduction: Image-guided intensity-modulated radiation therapy is essential for oncology treatment of head-and-neck cancer patients. Aim: MV-kV and CBCT modalities were compared in case of IGRT treatment for head-and-neck cancer patients. Setup error, setup margin (SM), imaging and evaluation times and imaging doses were analyzed. Method: Eight patients’ elective treatment was evaluated, 66 orthogonal MV-kV images and 66 CBCT series were acquired. Setup error measurement was based on bony manual image registration in three translational directions. Normality test and F-test were performed followed by the comparison with independent-samples T-test (p<0,05). The necessary target volume setup margin was calculated based on Van Herk’s equation. Imaging time and setup error determination time were measured. Imaging doses were estimated based on the literature. Results: No statistically significant difference was found between setup errors determined by MV-kV and CBCT (VRT: 0.5 mm, SD = 1.9 vs. 0.4 mm, SD = 2.1, p = 0.371; LNG: 0.2 mm, SD = 2.2 vs. –0.1 mm, SD = 2.2, p = 0.188; LAT: 0.2 mm, SD = 2.2 vs. 0.3 mm, SD = 2.1, p = 0.41). SM values were: VRT: 2.7 mm vs. 2.5 mm; LNG: 2.1 mm vs. 1.3 mm; LAT: 2.2 mm vs. 2.3 mm. Mean imaging time was 0.65 min (MV-kV) vs. 2.29 min (CBCT). Mean setup error determination time was 2.41 min for both modalities. Estimated imaging doses were 6.88 mGy (MV-kV) vs. 17.2 mGy (CBCT) per fraction. Conclusion: The bony anatomy derived image registration based translational setup error determination results in similar values either by MV-kV or by CBCT. Using 3 mm setup margin in all the directions might be adequate. Imaging time is less by MV-kV, significant difference in imaging doses did not appear. Using CBCT is generally suggested. MV-kV might be an alternative in case of need for shortened imaging time. Orv Hetil. 2018; 159(29): 1193–1200

A dóziscsökkentés lehetőségei CT-képalkotás során az iteratív képrekonstrukció alkalmazásával = Possibilities of dose reduction during CT imaging by application of iterative image reconstruction

Absztrakt: Bevezetés és célkitűzés: Az ionizáló sugárzást használó keresztmetszeti képalkotó modalitások alkalmazása során kiemelt szerepe van a pácienseket érő sugárdózis mennyiségének. A betegeket érő sugárterhelés csökkentésére fókuszálva fontos felmérni a különböző dóziscsökkentő technikák adta lehetőségeket a sugárvédelem optimális megvalósítása céljából a képminőség minél magasabb szinten tartása mellett. Módszer: Kutatásunk során az intézetünkben használt iteratív képrekonstrukciót (SAFIRE) és a szűrt visszavetítéses rekonstrukciót (FBP) alkalmazó CT-berendezések sugárterhelését és képminőségét hasonlítottuk össze. Vizsgálatunkban prospektív módon 2017. február–április intervallumban 105 beteg képanyagával dolgoztunk. A CT-vizsgálatok során a beteget érő effektív dózis került meghatározásra a dózis-hossz szorzat (DLP) és a dóziskonverziós együttható szorzataként. A képminőség értékeléséhez manuális terület kijelölés (ROI-) alapú adatfelvételt követően jel-zaj arányt (SNR) számoltunk. A statisztikai elemzést egymintás t-próbával és Wilcoxon-teszttel végeztük el. Eredmények: Az effektív dózis iteratív rekonstrukciót alkalmazva szignifikánsan alacsonyabb (p<0,001) volt natív és kontrasztanyagos hasi, illetve kontrasztanyagos mellkasi CT-vizsgálat esetén, továbbá a betegeket ért összes effektív dózis tekintetében is. A felvételek zajtartalma natív és kontrasztanyagos hasi CT-vizsgálat során szignifikánsan alacsonyabb (p<0,001) értékeket mutatott az iteratív rekonstrukcióval készült képek esetén. A kontrasztanyagos mellkasi CT-vizsgálatok során szignifikáns eltérés nem mutatkozott a kétféle eljárással készült képek zajtartalma között (p>0,05). Következtetés: Az ismételt CT-vizsgálaton átesett betegek körében szignifikáns dóziscsökkentés vált lehetővé az iteratív képrekonstrukció alkalmazásával, a képminőség megtartása mellett. A képek zajtartalma egy régió vizsgálatánál sem volt szignifikánsan magasabb az iteratív rekonstrukció alkalmazásakor a szűrt visszavetítéses rekonstrukcióhoz képest, így felmerül a további dóziscsökkentés lehetősége optimális képminőség megőrzése mellett. Orv Hetil. 2019; 160(35): 1387–1394. | Abstract: Introduction and aim: In case of imaging modalities using ionizing radiation, radiation exposure of the patients is a vital issue. It is important to survey the various dose-reducing techniques to achieve optimal radiation protection while keeping image quality on an optimal level. Method: We reprocessed 105 patients’ data prospectively between February and April 2017. The determination of the radiation dose was based on the effective dose, calculated by multiplying the dose-length product (DLP) and dose-conversation coefficient. In case of image quality we used signal-to-noise ratio (SNR) based on manual segmentation of region of interest (ROI). For statistical analysis, one sample t-test and Wilcoxon signed rank test were used. Results: Using iterative reconstruction, the effective dose was significantly lower (p<0.001) in both native and contrast-enhanced abdominal, contrast-enhanced chest CT scans and in the case of the total effective dose. At native and contrast-enhanced abdominal CT scans, the noise content of the images showed significantly lower (p<0.001) values for iterative reconstruction images. At contrast-enhanced chest CT scans there was no significant difference between the noise content of the images (p>0.05). Conclusion: Using iterative reconstruction, it was possible to achieve significant dose reduction. Since the noise content of the images was not significantly higher using the iterative reconstruction compared to the filtered back projection, further dose reduction can be achievable while preserving the optimal quality of the images. Orv Hetil. 2019; 160(35): 1387–1394

A PET/CT szerepe a sugárkezelésre kerülő betegek N és M klinikai stagingjében, a terápia meghatározásában. Intézeti tapasztalatok = The predictive role of PET/CT imaging in clinical N and M staging and treatment decision process. Institutional experiences in Hungary

Absztrakt: Bevezetés és célkitűzés: Jelen kutatásunk célja a komplex onkológiai ellátás keretében PET/CT alapú 3D-sugárkezelésben részesült betegek klinikai staging N és M változásainak vizsgálata volt a konvencionális keresztmetszeti képalkotó staging információkhoz viszonyítva. Vizsgáltuk a PET/CT detektálta második tumorok jelenlétét, illetve a többletinformációk terápiás döntésekre gyakorolt hatását is. Módszer: 2015. 01. 01. és 2016. 11. 30. között a Kaposvári Egyetem Egészségügyi Központjának Onkoradiológiai Intézetében, onkológiai indikáció szerint 192, PET/CT alapú besugárzástervezésre került beteg anyagát dolgoztuk fel retrospektív módon. Minden beteg hagyományos keresztmetszeti, valamint tervezési PET/CT vizsgálatban részesült. A betegek klinikai N- és M-staging-besorolását az American Joint Committee on Cancer (AJCC) és a Union of International Cancer Control (UICC) rendszere alapján végeztük el. Eredmények: Az N- és M-stádiumokat külön elemezve azt tapasztaltuk, hogy a PET/CT alapján a kiindulási képalkotón alapuló N-stádium 77 esetben, az M-stádium pedig 31 esetben változott meg. Összességében a PET/CT vizsgálat 68 betegnél eredményezte a magasabb klinikai stádiumba sorolást, és 14 esetben alacsonyabb klinikai stádium került megállapításra. A kezelési tervben a betegek 9%-ánál történt változás, és az esetek 20%-ában az N-status változása a sugárkezelés kezelési céltérfogatának kiterjesztését vonta maga után. 15 betegnél addig fel nem ismert másodlagos tumor került leírásra. Következtetés: Eredményeink alapján elmondhatjuk, hogy a konvencionális keresztmetszeti staging képalkotásnak az indikált lokalizációkban PET/CT-vel történő kiegészítése pontosabb klinikai N- és M-stádium-besorolást tesz lehetővé, és jelentős mértékben képes befolyásolni a terápiás döntéseket. A PET/CT adta információ ugyancsak komoly segítséget nyújt az okkult második tumorok felismerésében. Intézetünk eredményei harmonizálnak az irodalomban fellelhető nemzetközi adatokkal. Orv Hetil. 2018; 159(39): 1593–1601. | Abstract: Introduction and aim: The aim of our study was to investigate changes in clinical staging N (lymph node) and M (distant metastasis) in patients who receive PET/CT-based 3D radiotherapy within complex oncological treatment, and compare to conventional cross-sectional imaging staging technique. We also investigated the presence of PET/CT-detected second tumors and the effect of PET/CT on therapeutic decisions. Method: From the 1st of January 2015 to the 30th of November 2016, 192 patients (n = 192) were treated with PET/CT-based radiation (109 head, 44 lung, 28 rectum and 11 cervical localization) in the Oncoradiology Institute of the Health Center of the University of Kaposvár. All patients received conventional cross-sectional and PET/CT imaging in accordance with the valid investigation protocol. The average time interval between the two cross-sectional investigations was 5.2 weeks. Clinical N and M staging was performed on the basis of the classification of the American Joint Committee on Cancer (AJCC) and the Union of International Cancer Control (UICC). Results: By analyzing the clinical stages N and M separately, based on the results of the PET/CT studies, the N stage was changed in 77 cases and the M stage changed in 31 cases. Overall, the PET/CT study resulted in higher clinical stages in 68 (35.4%) patients and lower clinical stages in 14 (7.3%) patients. The treatment plan was changed in 9% of the patients (n = 18) (definitive versus palliative treatment) and the extension of radiotherapy treatment target volume (PTV) was indicated in 20% of the patients (n = 39) due to the change in clinical lymph node status. PET/CT also detected secondary tumors in 15 (8%) patients. Conclusion: Based on our results, the addition of PET/CT to conventional cross-sectional staging imaging permits a more accurate clinical classification of N and M stages and significantly influences therapeutic decisions. PET/CT imaging also provides a great help in detecting occult second tumors. The results of our Institute harmonize with the international data available in the literature. Orv Hetil. 2018; 159(39): 1593–1601

A PET/MR képalkotás magyarországi klinikai alkalmazásának lehetőségei, első tapasztalatai = Hungarian clinical application opportunities of PET/MR imaging and first experiences

Absztrakt: Hazánkban az első és eddig egyetlen centrumként a Kaposvári Egyetem Egészségügyi Központjában üzemel multimodalitású PET/MR képalkotó berendezés. Összefoglaló közleményünk célja bemutatni a PET/MR képalkotás hazai klinikai alkalmazásának lehetőségeit, a tumoros és nem malignus kórképek diagnosztikájában szerzett kezdeti tapasztalatainkat, illetve az új hibrid képalkotó technológia további, jövőbeli alkalmazási területeinek ismertetése. Orv Hetil. 2018; 159(34): 1375–1384. | Abstract: Hungary’s first and still only multimodality PET/MR device is operating in the Health Center of Kaposvár University. The aim of our review article is to present the current Hungarian PET/MR imaging application opportunities, our available initial experiences with this novel multimodality imaging technique in malignant and non-malignant diseases and further potential targeted clinical fields of use are also addressed. Orv Hetil. 2018; 159(34): 1375–1384

Tumor movements detected by multi-slice CT-based image fusion in the radiotherapy of lung cancer patients

Tanulmányunk célja a tüdôtumorok mindennapi rutinban használt 3D-alapú besugárzásakor a daganatmozgásból adódó kontúrozási bizonytalanságok vizsgálata volt maximális kilégzési valamint maximális belégzési körülmények mellett. Vizsgálatunkban 10 szövettanilag igazolt, sugárkezelésben részesülô tüdôtumoros beteg vett részt. A normális légzésben végzett CT-képekre történt fúziót követôen a daganat a normális légzési, a maximális belégzési valamint a maximális kilégzési helyzetben kontúrozásra került. Ezt követôen a normális légzési GTV (gross tumor volume) körül 0,5-1,5-2,5 cm-es margóval tervezési térfogatokat készítettünk (PTV1, PTV2, PTV3). A GTV térfogatokat regisztráltuk a különbözô légzési fázisokban. A legkisebb eltérés a normális légzési fázisban regisztrált térfogathoz képest 1,5%, a legnagyobb 35,6%-os volt. A GTV-k lefedettségének vizsgálatára a coverage indexet (CI) alkalmaztuk. A centrálisan elhelyezkedô daganatok esetén a 0,5 cm-es margó alkalmazása mellett elérhetô volt a maximális CI. A perifériás tumorok esetén az 1,5 cm-es margó egy eset kivételével jó lefedettséget biztosított mindkét szélsôséges esetben (CI: 0,85-1,00). A legkiugróbb esetben csupán a 2,5 cm-es margó alkalmazása tette lehetôvé a korrekt GTV lefedettséget (CI: 0,92-1,00). Vizsgálatunk eredményei „szélsôséges” légzési körülmények között több lehetséges problémára rávilágítottak. A napi rutinban a 3D besugárzástervezéshez használt CT-felvétel nem feltétlenül reprezentálja a tényleges tumorközéppozíciót, még centrális lokalizáció esetén is 0,5 cm-es biztonsági margóval kell számolni a légzési mozgásokból adódó bizonytalanság kiküszöbölésére. Figyelemfelkeltô tényezô a különbözô fázisokban leírt térfogateltérés is.The aim of our study was to detect the possible uncertainties arising from tumor movements in the daily routine treatment planning, in extreme breathing conditions. Ten patients with lung cancer were enrolled into the study. According to tumor location, five patients had peripheral and five had central tumor. After the normal planning CT scan, two more scans were made with the same CT parameters in maximal exhalation and in maximal inhalation. For planning, the normal breathing scans were used with the fusion of the maximal inhalation and maximal exhalation scans. After the fusion in all breathing phases the gross tumor volumes were contoured (GTV1, GTV2, GTV3). Around the GTV1 (normal breathing phase GTV) 3 planning target volumes (PTV) were generated with the margin of 0.5 cm, 1.5 cm and 2.5 cm (PTV1, PTV2, PTV3). Individual plans were generated to all PTVs. All GTV volumes were registered. In all cases volume deviations were registered in different breathing phases (min: 1.5%, max: 35.6%). For GTV coverage comparison the coverage index (CI) was used. In case of extreme breathing conditions, using 0.5 cm margin was sufficient to reach good coverage for central tumors. For peripheral tumors 1.5 cm margin had to be used for the acceptable coverage (CI: 0.85-1.00). In our study, extreme breathing conditions were analyzed. According to our results, CT scans used in the daily routine do not exactly represent the tumor midposition and the true tumor volume. Due to breathing synchronous tumor movements, 0.5 cm margin must be used for planning in central location. In peripheral tumors wider margin should be used

Application of MRI for improved local control in complex radiotherapy of cervical cancer

Background: The aim of this study was to analyze the use of magnetic resonance imaging (MRI) as a modern medical imaging technique in radiotherapy with special emphasis on the integration of MRI and a novel technique in brachytherapy to optimize treatment outcome in cervical cancer. Methods: In addition to the CT based shrinking volume conformal teletherapy in 31 patients with locally advanced cervical cancer, MRI examination with a special adjustable applicator at the treatment site was performed for the brachytherapy planning. To avoid excessive doses to the healthy structures during complex cervical radiotherapy isodose curves were calculated upon the information of the MR image and dose distribution was evaluated. Results: The consecutive application of CT and MRI limited the possibility for overdosage of the critical organs and undertreatment of the advanced tumor spread in all cases. The overall response rate for the complex treatment was 74.2% with complete regression in 25.8% of the cases. Based on the exact information of the three dimensional digital data radiation doses could be optimized without increasing the possibility of acute complications rate. Conclusion: The introduction of 3D treatment planning for teletherapy pelvic and boost irradiation of cervical carcinoma as well as for the brachytherapy part of the complex treatment is to be recommended