Positional Variability of a Tandem Applicator System in HDR Brachytherapy for Primary Treatment of Cervix Cancer

Purpose:

Evaluation of the inter- and intraindividual applicator variability of multiple high-dose-rate (HDR) brachytherapy applications for primary treatment of cancer of the uterine cervix.

Material and Methods:

Retrospective analysis of 460 pairs of orthogonal X-ray films for conventional treatment in 92 patients with five intrauterine applications using an HDR tandem applicator. Measurement of the position of the applicator origin relative to a bony reference system in three dimensions. Evaluation of the differences of the applicator position in all 460 applications (interindividual variability), of the five applications in a single patient (intraindividual variability) and of the intraindividual variability relative to the applicator position at the first application.

Results:

The position of the applicator origin in the pelvis ranged from 23 mm cranial and 55 mm caudal to the top of femoral heads, 23 mm right and 27 mm left to the pelvic midline, and 6–53 mm dorsal to the mid of the femoral heads. Standard deviation (SD) of interindividual applicator variability was 12.9 mm (minimum/maximum –55/+23 mm, mean –13.6 mm) in longitudinal, 5.1 mm (–27/+23 mm, mean 1.6 mm) in lateral, and 7.6 mm (6/53 mm, mean 26 mm) in anterior-posterior [AP] direction. SD of intraindividual variability was 5.5 mm (–21/+23 mm, mean 0 mm) in longitudinal, 2.5 mm (–17/+19 mm, mean 0 mm) in lateral, and 4.2 mm (–15/+18 mm, mean 0 mm) in AP direction compared to intraindividual variability relative to the first insertion with an SD of 8.9 mm (–23/+36 mm, mean 2.8 mm) in longitudinal, 4.0 mm (–11/+23 mm, mean 0 mm) in lateral, and 6.8 mm (–27/+17 mm, mean –0.8 mm) in AP direction.

Conclusion:

Intraindividual applicator variability is significantly smaller than interindividual variability. Applicator-related procedures such as midline shielding or dose matching of tele- and brachytherapy should be performed with information on at least one individual applicator position.

Ziel:

Evaluation der inter- and intraindividuellen Applikatorvariabilität im Verlauf von fünf HDR-(„high-dose-rate“-)Brachytherapie-Einlagen bei der Primärbehandlung des Zervixkarzinoms.

Material und Methodik:

Retrospektive Analyse von 460 orthogonalen Röntgenaufnahmen zur konventionellen Bestrahlungsplanung bei 92 Patientinnen mit jeweils fünf intrauterinen Einlagen eines Ring-Stift-Applikators. Dreidimensionale Lagebestimmung des Applikatorursprungs relativ zu einem knöchernen Referenzsystem im Becken. Vergleich der Applikatorposition bei allen 460 Applikationen (interindividuelle Variabilität), der fünf Applikatorpositionen bei jeder einzelnen Patientin (intraindividuelle Variabilität) sowie der intraindividuellen Lagevariabilität relativ zur Lage bei der ersten Applikation.

Ergebnisse:

Die anatomische Lage des Applikatorursprungs im Becken variierte zwischen 23 mm kranial und 55 mm kaudal des Femurkopfes, 23 mm rechts und 27 mm links der Beckenmittellinie sowie 6–53 mm dorsal der Hüftkopfmitte. Die Standardabweichung (SD) der interindividuellen Applikatorvariabilität betrug 12,9 mm (Minimum/Maximum –55/+23 mm, Mittelwert [MW] –13,6 mm) in longitudinaler, 5,1 mm (–27/+23 mm, MW 1,6 mm) in lateraler und 7,6 mm (6/53 mm, MW 26 mm) in anterior-posteriorer (a.p.) Richtung. Während die SD der intraindividuellen Variabilität mit 5,5 mm (–21/+23 mm, MW 0 mm) in longitudinaler, 2,5 mm (–17/+19 mm, MW 0 mm) in lateraler und 4,2 mm (–15/+18 mm, MW 0 mm) in a. p. Richtung deutlich niedriger lag, betrug sie intraindividuell relativ zur Applikatorposition bei der ersten Einlage 8,9 mm (–23/+36 mm, MW 2,8 mm) in longitudinaler, 4 mm (–11/+23 mm, MW 0 mm) in lateraler und 6,8 mm (–27/+17 mm, MW –0,8 mm) in a. p. Richtung.

Schlussfolgerung:

Die intraindividuelle Lagevariabilität des Applikators ist deutlich geringer als die interindividuelle Variabilität. Daher sollten applikatorbezogene Prozeduren wie das Stellen eines Mittelblocks oder ein Matching der Dosisverteilungen aus Tele- und Brachytherapie auf Grundlage der Kenntnis zumindest einer individuellen Applikatorposition durchgeführt werden.