In unserer Studie wurde ein dosimetrischer Vergleich zwischen IMRT-basierten Techniken und robotergestützten CK-Systemen unter Anwendung der SBRT für Prostatakarzinome mit geringem Risiko ausgewertet. Nach unserem Wissen ist dies das erste Mal, wenn die NTCP-Parameter, die die Wahrscheinlichkeit von späten rektalen und harnblasenstrahlungsbedingten Komplikationen zeigen, wurden vergleichsweise für SBRT-Techniken analysiert. Frühere Berichte zeigten eine hohe biochemische Rate, krankheitsfreies Überleben, zusammen mit einem akzeptablen Toxizitätsprofil, mit einer größeren Fraktion Dosis durch Anwendung von SBRT-Techniken . Die meisten einzelzentrischen Studien haben die CK-Technologie verwendet, um die Machbarkeit einer CK-basierten Prostata-SBRT zu demonstrieren . McBride et al. demonstrierte in ihrer ersten multiinstitutionellen Phase-I-Studie eine effektive und sichere Anwendung der Hypofraktionierung mit einem CK–System durch Anwendung einer Dosis von 7,25-7,5 Gy Fraktion in 5 Fraktionen zur Behandlung von Prostata-Adenokarzinomen mit geringem Risiko . Die prospektive randomisierte Phase-III-Studie „PACE“ wurde entwickelt, um ein klinisches Ergebnis nach der SBRT-Monotherapie mit CK zu bewerten und diese Therapie im Vergleich zur Operation und konventionell fraktionierten IMRT weiter zu untersuchen lokalisiertes Prostatakarzinom (http://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01584258?term=PACE & Rang = 12). Im Gegensatz zur Standard-IMRT-a-Technik führt die CK-Technologie eine intrafraktionale Anpassung des Strahls durch, der auf die Prostata abzielt, wenn eine Bewegung erkannt wird, um die Zielfehler von weniger als 1 mm zu erreichen . Die längere Behandlungszeit mit CK kann jedoch zu einer Unsicherheit der Intrafraktionsdosis führen wegen Blasen- und Darmbewegung mit anatomischer Verformung während der Strahlenbehandlung. So haben Reggiori et al. zeigte, dass sich die Dosisunsicherheiten für die Ziele und das Rektum mit zunehmender Zeit bei Patienten, die mit VMAT behandelt wurden, verstärkten . Die mittlere Behandlungszeit, die wir für IMRT-Techniken beobachteten, insbesondere für VMAT und SW, war signifikant geringer als für CK (6 und 5 min im Vergleich zu 42 min). Die kurze Behandlungszeit hilft, dosimetrische Unsicherheiten im Zielvolumen zu vermeiden, die durch Variation der Intrafraktionsform von Blase und Darm verursacht werden. Die meisten Behandlungsplanungssysteme, die für CK verwendet werden, verfügen nicht über fortschrittliche Algorithmen zur Reduzierung der Planungszeit. Rossi et al. haben eine automatisierte Behandlungsplanerstellung unter Verwendung des Optimierers „Erasmus-iCycle“ zur Erstellung einer Strahlwinkelklassenlösung für die nicht-planare Prostata-SBRT mit CK vorgeschlagen, um die zeitaufwändige Strahlwinkeloptimierung für jeden einzelnen Patienten zu ersetzen . Mit dem selbst entwickelten Optimierer konnten die Autoren Lösungen der 15-, 20- und 25-Strahlklasse ohne nennenswerte Einbußen in der Planqualität im Vergleich zur individualisierten Strahlwinkelauswahl etablieren und die Rechenzeit für die Plangenerierung um den Faktor 14 bis 25 reduzieren. So konnten unter Verwendung der Strahlwinkelklassenlösung anstelle der individualisierten Strahlengel-Auswahl 25-Strahlpläne in 31 min im Vergleich zu 13 h generiert werden.
Wir haben gezeigt, dass sowohl CK- als auch IMRT-basierte Techniken ähnliche dosimetrische Ergebnisse in Bezug auf die PTV-Abdeckung sowie eine hochkonforme Dosisverteilung erzielen. Die PTV-Homogenität war jedoch in den CK-Behandlungsplänen im Vergleich zu rotatorischen IMRT-Ansätzen signifikant verringert. Darüber hinaus lieferten die IMRT-Techniken eine geringere Rektum- und Harnblasenexposition bei mittleren bis hohen Dosisbereichen als CK. Unsere Ergebnisse stimmen mit den Ergebnissen von MacDougall et al. überein. . Ihre Ergebnisse stammten aus einer dosimetrischen Analyse, die durch Vergleich der Dosisverteilung zwischen dem CK und einem VMAT mit Abgabe von 35 Gy an die Prostata in 5 Fraktionen gewonnen wurde. Die Dosisbeschränkungen für OAR wurden mit beiden Techniken erreicht, die PTV-Homogenität sowie die mittlere Planung und Lieferzeit sprachen jedoch für VMAT. Darüber hinaus erwies sich die Verwendung von VMAT als überlegen, wenn OAR bei niedrigeren Strahlendosen geschont wird. In ähnlicher Weise haben Lin et al. zeigte, dass die Anwendung 37.5 Gy in 5 Fraktionen zeigten eine überlegene PTV-Abdeckung und eine bessere Rektumschonung bei niedrigen Dosen mit VMAT-Plänen als mit CK-Plänen, obwohl 6 MV Photonenstrahlen für die VMAT-Behandlungspläne verwendet wurden, im Gegensatz zu 15 MV in unserer Analyse . Darüber hinaus zeigten die VMAT-Pläne eine ausgezeichnete Dosiskonformität, was zu einem schnelleren Dosisabfall im Vergleich zu CK-Plänen führte. Schließlich beobachtete der Autor mit VMAT-Plänen weniger niedrig dosierte Fläche, niedrigere Monitoreinheiten (MU) und eine schnellere Lieferzeit als mit CK-Plänen. Die Autoren spekulierten, dass das Gesamtrisiko einer sekundären Malignität für CK durch eine stärkere Beteiligung von normalem Gewebe, das eine niedrige RT-Dosis erhält, sowie eine höhere MUs- und Behandlungslieferzeit höher sein könnte. Dong et al. wir analysierten die Dosisverteilung für Prostata-SBRT (40 Gy in 5 Fraktionen) unter Verwendung einer optimierten robotischen nicht-koplanaren RT, der sogenannten 4π-Therapie, die auf der C-Arm-LINAC-Plattform etabliert ist, und 2-Arc VMAT . Beide Planungsmethoden zeigten eine ausreichende PTV-Abdeckung. Die 4π-Pläne erzielten jedoch eine signifikant überlegene Schonung der vorderen Rektumwand und des Peniskolbens und reduzierten die maximalen Dosen von V50%, V80%, V90% und D1 cm3. Die Blasendosis konnte durch die 4π-Therapie nur geringfügig reduziert werden. Durch die Optimierung von Abstrahlwinkeln und Fluenzen im nicht koplanaren Lösungsraum haben die Autoren im Vergleich zu fortgeschrittenen VMAT-Plänen eine überlegene Qualität für die SBRT erreicht. Rossi et al. entwickelte Systeme zur automatischen Generierung klinisch lieferbarer Pläne für Roboter-SBRT (autoROBOT). Die Qualität dieser Pläne wurde mit VMAT-Plänen verglichen, die ebenfalls automatisch generiert wurden, indem 9,5 Gy in 4 Fraktionen aufgetragen wurden . Interessanterweise war im autoROBOT- und autoVMAT-Vergleich mit 3 mm PTV-Margen für alle Techniken die Rektumdosis (D1 cm3 und Dmean) in autoROBOT-Plänen signifikant niedriger, mit vergleichbarer PTV-Abdeckung und anderer OAR-Schonung. Im Vergleich zur manuellen Schonung verbesserte autoROBOT die Schonung von Rektum und Harnblase (D1 cm3 und Dmean) bei gleicher PTV-Abdeckung signifikant. Im Gegensatz zu den Ergebnissen, die in unserer Studie durch den Vergleich von manuell generierten VMAT- und CK-Plänen beobachtet wurden, zeigten die Autoren eine Überlegenheit der nicht-koplanaren Roboter-SBRT im Vergleich zur koplanaren VMAT bei Verwendung des Autoplannings für beide Techniken.
Unter der Annahme der gleichen Dosisziele für die Behandlungsplanung können wir Unterschiede in der Dosisverteilung innerhalb von PTV und OAR durch den Einfluss der Bestrahlungstechnik und durch unterschiedliche Dosisberechnungsalgorithmen erklären. Das für CK verwendete Multiplan-Planungssystem reagiert weniger empfindlich auf Dosisbeschränkungen als die für Rotationsansätze verwendeten Planungssysteme. Eine verringerte Empfindlichkeit kann zu einem Unterschied der PTV-Homogenität in CK-Plänen führen, während dieselben Dosisziele im Planungssystem für IMRT-Techniken verwendet werden. Ein entscheidender Faktor, der die Durchführbarkeit von Strahlenbehandlungsplänen bestimmt, ist jedoch die Optimierung der Dosisbeschränkungen im Einzelfall.
Unterschiedliche Auswahlkriterien sowie Unterschiede in der Zielvolumendefinition und Dosisbeschränkungen für OAR, die existieren, beschreiben tatsächlich die Prostata-SBRT. Der Unterschied in einer kumulativen Strahlendosis (zwischen 33 Gy und 38 Gy) sowie in RT-Regimen (4 bis 5 Fraktionen) führen zu erheblichen Abweichungen in einem angewandten BETT. In ähnlicher Weise gibt es ein breites Spektrum von Dosisbeschränkungen für PTV und OAR in der verfügbaren Literatur Datum . Aus diesem Grund verwendeten wir eine Kombination von Einschränkungen aus der PACE-Studie und den von Accuray- und Varian-Zentren empfohlenen, die nacheinander SBRT mit CK / Tomotherapie und RA / Schiebefenster durchführen. Wir bewerteten das BETT mit dem α / β-Wert von 3 für Rektum und 6 für Harnblase, um die gesamte Einschränkungsdosis in 2 Gy pro Fraktion umzuwandeln. Dies ermöglichte eine Bewertung der verwendeten Dosisziele gemäß den von QUANTEC Reports vorgeschlagenen Kriterien, die die konventionell fraktionierte RT festlegen . In Bezug auf die Harnröhrenschonung wird vorgeschlagen, dass eine heterogenere Dosisverteilung eine erforderliche prostatische Harnröhrenschonung innerhalb von PTV bereitstellen kann. Wir haben die maximale Dosis in den Behandlungsplänen für alle Techniken auf 110% der verschreibungspflichtigen Dosis beschränkt, um die Bestrahlungsdosis für die Prostata zu reduzieren Harnröhre. Unter dem Aspekt der Harnröhrentoxizität läuft eine multizentrische Phase-II-Studie, die die SBRT bei Prostatakrebs durch VMAT, einschließlich Harnröhrenschonung, bewertet (http://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01764646?term=NCT01764646 & Rang =1). Im Allgemeinen sollten die Dosisziele für die Prostata-SBRT auf den Datensätzen der fortschrittlichen Strahlentherapietechnologien und großen prospektiven randomisierten Studien basieren.
Ein weiteres Problem sind die Sicherheitsmargen in der PTV-Abgrenzung, die verwendet werden sollten, um SBRT für zu liefern Prostatakarzinom mit geringem Risiko, um einen validierten dosimetrischen Vergleich zu erzielen, verwendeten wir sowohl bei der CK- als auch bei der IMRT-Technik dieselben Sicherheitsmargen mit einem Rand von 3 mm in dorsaler Richtung und einem Rand von 5 mm in ventraler und lateraler Richtung. Die Verwendung von bildgeführter RT mit Prostataverifikation unmittelbar vor der Behandlung reicht möglicherweise nicht aus für die genaue Abgabe der Strahlendosis aufgrund der Intrafraktionsbewegung der Prostata. Nach etablierter Literatur variiert die Standardabweichung von systematischen und zufälligen Fehlern aufgrund von intrafraktionaler Prostatabewegung von 0,2 bis 1,7 mm bzw. 0,4 bis 1,3 mm . In Anbetracht dessen, dass CK die Echtzeitverfolgung der intrafraktionalen Prostatabewegung mit einer Genauigkeit von 1 mm bei der Abgabe der Strahlendosis durchführt, MacDougall et al. haben die Verwendung eines Sicherheitsabstands von 3 mm für alle Richtungen in CK und 5 mm in VMAT vorgeschlagen . Einige Autoren beobachteten ein gutes klinisches Ansprechen sowie ein sehr geringes Risiko für intestinale Nebenwirkungen der Grade 4 und 3 bei der Anwendung der CK-basierten SBRT für Prostatakarzinome mit geringem Risiko unter Verwendung von 2 oder 2,5 mm Sicherheitsmargen in die rektalen Richtungen . In ähnlicher Weise wurde in der neu initiierten prospektiven Beobachtungsstudie „HYPOSTAT“ die PTV mit posterioren Rändern von 2 mm für die CK-basierte SBRT abgegrenzt . Auf der anderen Seite wurde in der großen Serie von Berichten, die die stereotaktische RT mit CK für lokalisiertes Prostatakarzinom beschreiben, eine niedrige Rate von vorübergehenden Grad 3 und 2 Harn- und Rektaltoxizitäten unter Verwendung von 3 mm dorsaler PTV-Marge und 5 mm Sicherheitsmargen in allen anderen Richtungen . In Anbetracht der höchsten Exposition von Rektum und Harnblase für CK im Vergleich zu IMRT, die in dieser Studie aufgedeckt wurde, würden wir empfehlen, die PTV-Margen für die CK-basierte SBRT in alle Richtungen um bis zu 2 mm zu reduzieren, um das Risiko von Harn- und Rektaltoxizitäten zu minimieren sowie einen dosimetrischen Vorteil gegenüber fortgeschrittenen IMRT-Techniken zu bieten.
Eine anhaltende Frage in Bezug auf SBRT für Prostatakrebs ist das RT-Regime. König et al. berichtet über die vierfache Reduktion der Grad-1-Harntoxizität und eine siebenfache Reduktion der Grad-1-Rektaltoxizität zugunsten der SBRT jeden zweiten Tag im Vergleich zur täglichen SBRT bestand aus 36,25 Gy in 5 Fraktionen . Die Autoren empfahlen letztendlich, die Prostata mit einem Dosierungsschema für jeden zweiten Tag zu behandeln, damit die SBRT Spätfolgen im normalen Gewebe minimieren kann. Allerdings wäre nur eine randomisierte Studie in der Lage, Unterschiede zwischen verschiedenen RT-Regimen richtig zu untersuchen.
Wir konzentrierten uns auf die Analyse der Wahrscheinlichkeit von späten rektalen und urinären Toxizitäten durch die Verwendung von SBRT auf Low-Risk-Prostata-Karzinom. Trotz des signifikanten dosimetrischen Vorteils beim Rektumschutz für SW (Tabelle 4) zeigen die NTCP-Werte der späten rektalen Toxizitäten, dass HT in dieser Hinsicht überlegen ist (Tabelle 5). Es wurde gezeigt, dass die Verwendung von IMRT mit festen Feldern, jedoch nicht von Rotationstechniken, die NTCP-Parameter für die Harnblase verbessert. Die SW oder HT, aber nicht VMAT, werden im Allgemeinen bevorzugt, um die Wahrscheinlichkeit einer späten Diagnose bei der Behandlung von Prostatakarzinomen mit geringem Risiko zu verringern. Das NTCP für die Harnblase zeigte für keine Technik signifikante Vorteile.
Diese Studie basiert auf den Behandlungsplanungssystemen Eclipse™10, Tomo Planning system Version 5 und Multiplan® planning System Version 5.2. Im Entwicklungsprozess dieser Arbeit wurden die Behandlungsplanungssysteme routinemäßig in unserem Institut eingesetzt. Die neueren Algorithmen zur Optimierung führen zu einer anderen Art der Planung. Zum Beispiel verfügt der neue Photonenoptimierer im Eclipse ™ 15 über eine verbesserte OAR- und Target-Überlappungsmodellierung. Bei ähnlichen Dosiszielen im Planungsprozess unterscheidet sich die resultierende Dosisverteilung und DVH geringfügig zwischen Eclipse ™ 10 und Eclipse ™ 15. Daher kann die individuelle Optimierung der Dosisziele die Zielabdeckung und die OAR-Schonung durch die Verwendung von verbessern Eclipse ™ 10 Behandlungsplanungssystem. Die NTCP-Werte basieren auf DVH-Ergebnissen, sodass ein neuerer Algorithmus ein anderes Ergebnis anzeigen kann. Es gibt einige Studien über den Einfluss oder die Auswirkungen von Dosisberechnungsalgorithmen auf NTCP-Werte, insbesondere für Lungenkrebs . Aufgrund eines stetigen Fortschritts der Algorithmen zur Erhöhung der Genauigkeit der Dosisverteilung und zur Minimierung von Unsicherheiten könnte eine zusätzliche Arbeit die Auswirkungen eines Updates von Eclipse ™ 10 auf Eclipse ™ 15 auf die NTCP des SBRT untersuchen.
Unsere Studie ist durch ihren retrospektiven Charakter und die geringe Anzahl der Studienpopulation begrenzt, was große Schlussfolgerungen ausschließt, und die verwendeten Planungsparameter sollten nicht für alle Fälle extrapoliert werden. Beispielsweise sollten die PTV-Ränder für die Prostata-SBRT basierend auf der verwendeten Bestrahlungstechnik, dem Karzinomstadium und dem Prostatavolumen definiert werden. Eine weitere mögliche Einschränkung ist die Selektionsverzerrung aufgrund des großen Unterschieds im Prostata- und Rektalvolumen bei analysierten Patienten (Zusätzliche Datei 1: Tabelle S1. Aus diesem Grund zeigten die geschätzten Behandlungspläne große Unterschiede in den Werten der PTV-Abdeckung und des OAR-Sparrings zwischen den Patienten. Darüber hinaus basieren die von QUANTEC empfohlenen Dosisbeschränkungen für Rektum und Harnblase auf konventionellen 3D-RT-Datensätzen. Die fortgeschrittenen IMRT- und CK-Techniken bieten eine hochkonforme Dosisverteilung, die im Vergleich zur 3D-CRT eine überlegene Ruderschonung aufweist, daher müssen die Dosisbeschränkungen für RUDER für fortgeschrittene IMRT- und CK-Techniken übernommen werden, die für Prostata-SBRT verwendet werden. In Bezug auf die NTCP-Analyse verwendeten wir das Lyman-Modell der Rektal- und Blasentoxizität zur Schätzung der NTCP-Werte. Viswanathan et al. aver, dass kein geeignetes quantitatives Modell existiert, das die Spätblasentoxizität nach externer Strahlentherapie zufriedenstellend analysieren kann . Dies ist auf das Fehlen einer klaren Dosisreaktion und der funktionellen Variabilität der Blase zurückzuführen. Schließlich können die Bestrahlungspläne durch individuelle Modifikation der Dosisziele für jeden Behandlungsfall optimiert werden. Dieses Argument kann die Relevanz der erzielten Ergebnisse trotz der Verwendung ähnlicher Dosisziele bei der Schätzung der Strahlungspläne verringern. Daher sollten Auswahlkriterien für den dosimetrischen Vergleich zwischen verschiedenen Strahlungsansätzen weiter optimiert werden.
