Erste Erfahrungen mit einem nichtinvasiven Patientenfixieungssystem für die stereotaktische Strahlentherapie der Prostata

Hintergrund:

Tumorkonforme Bestrahlungsverfahren erfordern die präzise, reproduzierbare Positionierung der Zielstrukturen. Wir stellen ein neues Fixierungssystem für die stereotaktisch geführte, intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT) im Beckenbereich im Hinblick auf die Positionierungsgenauigkeit der Prostata vor.

Material und Methode: Das neue Fixierungssystem besteht aus einer umschließenden Körpermaske aus Scotchcast^®, die vom Abdomen bis zu den distalen Abschnitten der Oberschenkel reicht, sowie einer Kopfmaske aus dem gleichen Material. Beide Masken sind fest mit einem Basissystem für die extrakranielle Stereotaxie verbunden. Zur Bestimmung der Lagerungspräzision wurden bei zwei Patienten insgesamt 16 CT-Untersuchungen (≥ 25 Schichten, 3 mm Schichtdicke) jeweils unmittelbar vor oder nach einer Bestrahlung mit Markierung des bestrahlten Isozentrums durchgeführt. Die Abweichungen von knöchernen Strukturen sowie von anatomischen Strukturen innerhalb des Zielvolumens wurden dann in allen drei Dimensionen gemessen.

Ergebnisse: Mittlere Positionierungsfehler von 0,15 ± 0,3 mm (laterolateral), 0,9 ± 1mm (anterior-posterior), 1 ± 1mm (transversaler vektorieller Fehler) und < 3mm Schichtdicke (kraniokaudal) wurden unter Bezug auf knöcherne Orientierungspunkte ermittelt; während 0,9 ± 0,9 mm (laterolateral), 1,8 ± 1,5 mm (anterior-posterior), 2,2 ± 1,5 mm (transversaler vektorieller Fehler) und < 3mm (kraniokaudal) für die Abweichungen von Prostatabegrenzungen oder in der Prostata gelegenen Orientierungspunkten festgestellt wurden. Die häufig als Maßzahl für den Positionierungsfehler verwendete Standardabweichung der absoluten Patientenbewegung lag in der Transversalebene zwischen 0,3 und 1,7 mm. Die transversale vektorielle Maximalabweichung der Prostata lag bei 4,4 mm.

Schlussfolgerung Das vorgestellte Fixierungssystem ermöglicht eine sehr genaue und zuverlässige Patientenpositionierung für die Behandlung von extrakraniellen Tumoren. Die präzise Patientenlagerung gewährleistet neben der stereotaktischen Bestrahlung von wirbelsäulennahen Tumoren auch die stereotaktische Bestrahlung in Beckenbereich. Da die Relativpositionierungsgenauigkeit der Zielstruktur gegenüber dem knöchernen Skelett variabler ist als die Positionsgenauigkeit des Skeletts, ist durch reine externe Immobilisierungsmaßnahmen keine weitere Verbesserung möglich.

Purpose:

Highly conformal radiotherapy techniques require precise patient positioning. We report our first experience with a new cast system for fixation of the pelvis during stereotactically guided intensity modulated radiotherapy (IMRT) of the prostate with respect to positioning accuracy of the prostate.

Material and Methods The immobilization device consists of a custom-made wrap-around body cast that extends from the abdomen to the thighs and a seperate head mask, both made from Scotchcast^®, and attaches to a frame for extracranial stereotaxy. Sixteen CT-studies (≥ 25 slices, thickness: 3 mm) of 2 patients who were immobilized for IMRT of prostate tumors were evaluated with respect to set-up accuracy of bony structures and the prostate itself. CT-studies were performed immediately before or after a treatment fraction. Deviations of bony landmarks and anatomical landmarks inside the planning target volume were measured in all 3 dimensions.

Results: Mean patient movements of 0.15 ± 0,3 mm (latero-lateral), 0,9 ± 1mm (anterior-posterior), 1 ± 1 mm (transversal vectorial error) and < 3 mm slice thickness (craniacaudal) were recorded using bony landmarks and 0,9 ± 0,9 mm (latero-lateral), 1,8 ± 1,5 mm (anterior-posterior), 2,2 ± 1,5 mm (transversal vectorial error) and < 3 mm (craniocaudal) using the confines of, or landmarks within the prostate. Standard deviations of absolute positioning error as an often used metric for positioning accuracy ranged between 0,3 and 1,7 mm in the transversal plane. The worst case transversal vectorial deviation for the prostate was 4,4 mm. Figure 4 summarizes the set-up accuracy of bony landmarks and the prostate.

Conclusion The presented combination of a body cast and head mask system in a rigid stereotictic body frame ensures reliable noninvasive patient fixation for fractionated extrcranial stereotactic radiotherapy. It provides precise and reliable positioning of the prostate and meets the requirements for highly conformal radiotherapy such as IMRT. No further improvement of reprositioning can be achieved with external immobilization devices since the positioning error of the target relative to the skeleton exceeds the accuracy of the positioning of the skeleton itself.