Surface Dose in the Treatment of Breast Cancer with Helical Tomotherapy

Purpose:

Investigation of the effects of breathing motion- and misregistration-induced errors on the superficial dose in the treatment of breast cancer using helical tomotherapy (HT).

Material and Methods:

Surface dose measurements were performed with thermoluminescence dosimetry (TLD). Two treatment plans with different planning target volume (PTV) definitions of the left breast were used: PTVskin had its ventral border exactly on skin level, while PTVair included also a 10-mm extension ventral to the PTVskin. With a thoracic static phantom, misregistration errors in an HT were simulated. A dynamic phantom was used to simulate a breathing patient during HT. Surface doses of breast cancer patients were measured both for an HT (179 points) and a conventional three-dimensional conformal treatment (70 points).

Results:

In the static phantom misregistration setup, dose deviations of –31.9% for PTVskin to +35.4% for PTVair could be observed. The dynamic phantom measurements resulted in surface dose deviations from those in a static position between 0.8% and 3.8% without a significant difference for the PTV definitions. The measured surface doses on patients averaged (mean ± standard deviation) 1.65 ± 0.13 Gy for the HT and 1.42 ± 0.11 Gy for the three-dimensional conformal treatment.

Conclusion:

HT enables a homogeneous and reproducible surface dose with small dose deviations in the treatment of breast cancer. HT is a feasible method to treat breast cancer under free shallow breathing of the patient using a treatment plan with a ventral PTV border on the skin level.

Ziel:

Untersuchung der Effekte von atembewegungs- und fehlpositionierungsbedingten Störungen auf die Oberflächendosis in der Behandlung des Mammakarzinoms mit helikaler Tomotherapie (HT).

Material und Methodik:

Die Oberflächendosismessungen wurden mit Thermolumineszenzdosimetrie (TLD) durchgeführt. Zwei Bestrahlungspläne mit verschiedenen Planungszielvolumen-(PTV-)Definitionen der linken Brust wurden verwendet: PTVskin hatte seine ventrale Begrenzung exakt auf Hautniveau, während PTVair zusätzlich eine 10-mm-Erweiterung ventral von PTVskin enthielt. Mit einem statischen Thoraxphantom wurden verschiedene Fehlpositionierungen während einer HT simuliert. Ein dynamisches Phantom wurde verwendet, um eine atmende Patientin während einer HT zu simulieren. Die Oberflächendosen von Mammakarzinompatientinnen wurden sowohl bei HT (179 Messpunkte) als auch bei der dreidimensionalen konformalen Radiotherapie (70 Messpunkte) gemessen.

Ergebnisse:

Im Versuch des statischen Phantoms konnten Dosisunterschiede von –31,9% bei PTVskin bis +35,4% bei PTVair beobachtet werden. Die Messungen mit dem dynamischen Phantom ergaben Dosisunterschiede von den Dosen in statischer Position zwischen 0,8% und 3,8% ohne einen signifikanten Unterschied zwischen den PTV-Definitionen. Die gemessenen Oberflächendosen von Patientinnen lagen durchschnittlich bei (Mittelwert ± Standardabweichung) 1,65 ± 0,13 Gy bei HT und 1,42 ± 0,11 Gy bei der dreidimensionalen konformalen Behandlung.

Schlussfolgerung:

HT ermöglicht eine homogene und reproduzierbare Oberflächendosis mit geringen Abweichungen in der Behandlung des Mammakarzinoms. Die HT eignet sich zur Behandlung des Mammakarzinoms unter freier flacher Atmung der Patientin, wenn ein Bestrahlungsplan mit ventraler PTV-Begrenzung auf Hautniveau verwendet wird.