Radiotherapy of Liver Metastases

Purpose:

To assess differences in delineated target volumes of liver metastases using contrast-enhanced CT and different MRI sequences for radiation treatment planning.

Patients and Methods:

25 patients with 43 colorectal liver metastases were recruited. Tumor margins were defined by two experienced radiologists. The resulting D90 was assessed and the CT-based 3-D dose distribution merged with the according MRI dataset by employing image fusion. A theoretical D90 as a result of MRI-based treatment planning was assessed for various MRI sequences individually.

Results:

In venous phase contrast-enhanced CT, the mean tumor volume was 20 ml; T1-weighted (T1w) MRI, 27 ml; contrast-enhanced T1w 42 ml; T2w 65 ml. The difference between the target volumes as assessed by either CT or MRI was 181% for T1w images, 178% for contrast-enhanced T1w, and 246% for T2w sequences. All differences were statistically significant (p < 0.05).

The analysis of the dose-volume histograms revealed statistically significant differences (i.e., for the D90) for the different target volumes specified by CT and MRI: mean D90 on CT, 18 Gy; plain T1w, 16 Gy; contrast-enhanced T1w, 15.5 Gy; T2w, 12 Gy. Hence, delineation of a larger target volume in T2w MRI compared to contrast-enhanced CT resulted in a smaller D90.

The mean differences of tumor volumes assessed by CT and plain T1w were significantly higher in the group of patients showing local tumor recurrences as compared to patients with long-term local tumor control (p = 0.002).

Conclusion:

For treatment planning of liver metastases, the use of either plain T1w or T2w sequences is recommended to delineate the clinical target volume as completely as possible and not to miss potential tumor cell congregations in the surroundings as in CT.

Ziel:

Beurteilung von Unterschieden in der Abgrenzung von Zielvolumina bei kontrastmittelverstärkter CT- und MRT-gestützter Bestrahlungsplanung.

Patienten und Methodik:

25 Patienten mit 43 Lebermetastasen kolorektalen Ursprungs wurden in dieser Studie untersucht. Zur Definition der Zielvolumina wurden CT- und MRT-Untersuchungen verwendet, die Konturierung der Tumorränder wurde von zwei erfahrenen Radiologen vorgenommen. Die D90 wurde nach Bildfusionierung der CT-basierten dreidimensionalen Dosisverteilungen mit den MRT-Datensätzen beurteilt. Eine theoretische D90 als Resultat der MRT-basierten Bestrahlungsplanung wurde bestimmt.

Ergebnisse:

In der venösen Phase der kontrastmittelverstärkten CT-Untersuchung betrug das mittlere Tumorvolumen 20 ml; MRT T1-gewichtet (T1w) 27 ml; kontrastmittelverstärkte T1w 42 ml; T2w 65 ml. Die Unterschiede der Zielvolumina im Verhältnis zur CT-gestützten Planung betrugen 181% für T1w-, 178% für kontrastmittelverstärkte T1w- und 246% für T2w-Sequenzen. Alle Unterschiede stellten sich als signifikant heraus (p < 0,05). Im Vergleich zur kontrastmittelverstärkten CT resultierte somit das Bemessen des Tumorvolumens im T2w MRT in einer niedrigeren D90.

Die Analyse der Dosis-Volumen-Histogramme zeigte signifikante Unterschiede der verschiedenen Volumina. Die mittlere D90 betrug bei CT 18 Gy, bei nativer T1w 16 Gy, bei kontrastmittelverstärkter T1w 15,5 Gy und bei T2w 12 Gy.

Die mittleren Unterschiede des Zielvolumens durch CT- und native T1w-gestützte MRT-Bestrahlungsplanung waren in der Gruppe der Patienten mit lokalen Tumorrezidiven signifikant höher als in der Gruppe mit langfristiger lokaler Kontrolle (p = 0,002).

Schlussfolgerung:

Für die Bestrahlungsplanung der Therapie von Lebermetastasen wird die Verwendung von nativen T1w- oder T2w-Sequenzen zur Abgrenzung des Zielvolumens empfohlen, um eine möglichst vollständige Erfassung der Metastase einschließlich evtl. vorhandener peripherer Tumorausläufer zu erreichen.