UNCERTAINTIES IN ASSESMENT OF THE VAGINAL DOSE FOR INTRACAVITARY BRACHYTHERAPY OF CERVICAL CANCER USING A TANDEM-RING APPLICATOR ΑΒΕΒΑΙΌΤΗΤΕΣ ΣΤΗΝ ΕΚΤΊΜΗΣΗ ΤΗΣ ΚΟΛΠΙΚΉΣ ΔΌΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΝΔΟΚΟΛΠΙΚΉ ΒΡΑΧΥΘΕΡΑΠΕΊΑ ΤΟΥ ΚΑΡΚΊΝΟΥ ΤΟΥ ΤΡΑΧΉΛΟΥ ΤΗΣ ΜΉΤΡΑΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΉΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΈΑ ΔΑΚΤΥΛΊΟΥ-ΤΑΝΔΈΛΟΥ
Daniel Berger, M.Sc., Johannes Dimopoulos, M.D., Petra Georg, M.D., Dietmar Georg, Ph.D., Richard Pötter, M.D., and Christian Kirisits, Sc.D. Daniel Berger, M.Sc., Johannes Dimopoulos, M.D., Petra Georg, M.D., Dietmar Georg, Ph.D., Richard Pötter, M.D., και Christian Kirisits, Sc.D.Department of Radiotherapy and Radiobiology, Medical University of Vienna, Vienna, Austria Τμήμα Ακτινοθεραπείας και Ραδιοβιολογίας, Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης, Βιέννη, Αυστρία
Brachytherapy, Vaginal dose, Tandem ring applicator, Cervical cancer. Βραχυθεραπεία, Κολπική δόση, Εφαρμογέας δακτυλίου Tandem, Καρκίνος τραχήλου της μήτρας.
INTRODUCTION ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Intracavitary cervical cancer brachytherapy can be significantly improved by developments in treatment planning (1,2). Computer-based treatment-planning systems and integration of three-dimensional imaging (magnetic resonance imaging [MRI], computed tomography [CT]) enable the calculation of dose to target structures and organs at risk. A sophisticated method involves loading pattern and dwell time adaptation based on dose and volume parameters. In modern brachytherapy these parameters can be related to clearly defined target volumes and organs at risk (3). Dosevolume histograms (DVH) are analyzed for bladder, rectum, and sigmoid during the treatment-planning process. The GYN GEC ESTRO Working Group published DVH parameters for representative dose planning and reporting in part Η ενδοκοιλιακή βραχυθεραπεία του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με τις εξελίξεις στον σχεδιασμό της θεραπείας (1,2). Τα συστήματα σχεδιασμού της θεραπείας μέσω υπολογιστή και η ενσωμάτωση της τρισδιάστατης απεικόνισης (μαγνητική τομογραφία [MRI], υπολογιστική τομογραφία [CT]) επιτρέπουν τον υπολογισμό της δόσης στις δομές-στόχους και στα όργανα που διατρέχουν κίνδυνο. Μια εξελιγμένη μέθοδος περιλαμβάνει προσαρμογή του μοτίβου φόρτισης και του χρόνου παραμονής με βάση τις παραμέτρους δόσης και όγκου. Στη σύγχρονη βραχυθεραπεία οι παράμετροι αυτές μπορούν να συσχετιστούν με σαφώς καθορισμένους όγκους-στόχους και όργανα σε κίνδυνο (3). Τα ιστογράμματα δόσης-όγκου (DVH) αναλύονται για την ουροδόχο κύστη, το ορθό και το σιγμοειδές κατά τη διαδικασία σχεδιασμού της θεραπείας. Η ομάδα εργασίας GYN GEC ESTRO δημοσίευσε τις παραμέτρους DVH για τον αντιπροσωπευτικό σχεδιασμό και την αναφορά της δόσης εν μέρει
II of their recommendations; however, the vagina is only briefly mentioned to be taken into consideration as organ at risk (2). Dosimetric studies using these and similar parameters for bladder, rectum, and sigmoid are available in literature (1,4)(1,4). II των συστάσεών τους- ωστόσο, ο κόλπος αναφέρεται μόνο συνοπτικά ότι πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ως όργανο που διατρέχει κίνδυνο (2). Δοσιμετρικές μελέτες με τη χρήση αυτών και παρόμοιων παραμέτρων για την ουροδόχο κύστη, το ορθό και το σιγμοειδές είναι διαθέσιμες στη βιβλιογραφία (1,4)(1,4) .
The vaginal wall, as an organ at risk, was not within the scope of most of these studies. There is no general dose dependence curve available for vaginal morbidity, such as fibrosis, vaginal atrophy, thinning, teleangiectasia, and decrease in elasticity. Finding applicable dose limits to this organ can improve the quality of life for patients. This could be of even more importance when using target and organs at risk oriented dose prescription and optimization, changing traditionally used loading patterns. However, a dedicated method for reporting the dose to the vaginal wall based on Το κολπικό τοίχωμα, ως όργανο που κινδυνεύει, δεν ήταν στο πεδίο εφαρμογής των περισσότερων από αυτές τις μελέτες. Δεν υπάρχει διαθέσιμη γενική καμπύλη εξάρτησης από τη δόση για την κολπική νοσηρότητα, όπως η ίνωση, η κολπική ατροφία, η λέπτυνση, η τελαγγειεκτασία και η μείωση της ελαστικότητας. Η εύρεση εφαρμόσιμων ορίων δόσης σε αυτό το όργανο μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα ζωής των ασθενών. Αυτό θα μπορούσε να έχει ακόμη μεγαλύτερη σημασία κατά τη χρήση της συνταγογράφησης και βελτιστοποίησης της δόσης με γνώμονα τον στόχο και τα όργανα σε κίνδυνο, αλλάζοντας τα παραδοσιακά χρησιμοποιούμενα πρότυπα φόρτισης. Ωστόσο, μια ειδική μέθοδος για την αναφορά της δόσης στο κολπικό τοίχωμα με βάση
three-dimensional imaging has not yet been established. Until now, dose to the vagina has been reported at dose points for tandem-ovoid (T/O) applicators (5-7). A comparison between tandem-ring (T/R) applicator and T/O applicator has rarely been discussed in recent literature (5,6,8)(5,6,8). δεν έχει ακόμη καθιερωθεί η τρισδιάστατη απεικόνιση. Μέχρι τώρα, η δόση στον κόλπο έχει αναφερθεί σε σημεία δόσης για τους εφαρμογείς tandem-ovoid (T/O) (5-7). Μια σύγκριση μεταξύ εφαρμοστή με δακτύλιο tandem-ring (T/R) και εφαρμοστή T/O έχει σπάνια συζητηθεί στην πρόσφατη βιβλιογραφία (5,6,8)(5,6,8) .
For T/R applicator most practitioners report the vaginal dose at fixed dose points on the surface. The present work determines and compares the dose to the vaginal wall by using different definitions for reference dose points, DVH, parameters, and experimental measurements with film dosimetry. Such an analysis should provide estimations of uncertainties when reporting vaginal doses using different methods. At the same time, this can be considered to be a feasibility study for using DVH parameters for the vaginal wall. Για τον εφαρμοστή Τ/Ρ οι περισσότεροι επαγγελματίες αναφέρουν την κολπική δόση σε σταθερά σημεία δόσης στην επιφάνεια. Στην παρούσα εργασία προσδιορίζεται και συγκρίνεται η δόση στο κολπικό τοίχωμα με τη χρήση διαφορετικών ορισμών για τα σημεία αναφοράς δόσης, DVH, παραμέτρων και πειραματικών μετρήσεων με δοσιμετρία φιλμ. Μια τέτοια ανάλυση θα πρέπει να παρέχει εκτιμήσεις των αβεβαιοτήτων κατά την αναφορά των κολπικών δόσεων με τη χρήση διαφορετικών μεθόδων. Ταυτόχρονα, μπορεί να θεωρηθεί ως μελέτη σκοπιμότητας για τη χρήση παραμέτρων DVH για το κολπικό τοίχωμα.
METHODS AND MATERIALS ΜΈΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΥΛΙΚΆ
Applicator Εφαρμογέας
This study used MRI compatible tandem-ring applicators (Nucletron, Veenendaal, The Netherlands), with nominal dimensions (dimensions of possible source loading) of 20mm,40mm20 \mathrm{~mm}, 40 \mathrm{~mm}, and 60 mm length for the tandem (diameter, 6 mm ) and 26mm,3026 \mathrm{~mm}, 30 mm , and 34 mm diameter for the ring in different curvatures ( 30^(@)30^{\circ}, 45^(@),60^(@)45^{\circ}, 60^{\circ} ). Outer applicator dimensions were larger, with 40,60 , and 80 mm , respectively, for the tandem, and outer diameters 38.5 , 42.5 , and 46.5 mm , respectively, for the ring. The height of the ring was 14.5 mm for all diameters. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν συμβατοί με τη μαγνητική τομογράφο εφαρμογείς δακτυλίου (Nucletron, Veenendaal, Κάτω Χώρες), με ονομαστικές διαστάσεις (διαστάσεις της πιθανής φόρτισης της πηγής) 20mm,40mm20 \mathrm{~mm}, 40 \mathrm{~mm} , και μήκος 60 mm για τον δακτύλιο (διάμετρος, 6 mm ) και 26mm,3026 \mathrm{~mm}, 30 mm , και διάμετρο 34 mm για τον δακτύλιο σε διαφορετικές καμπυλότητες ( 30^(@)30^{\circ} , 45^(@),60^(@)45^{\circ}, 60^{\circ} ). Οι εξωτερικές διαστάσεις του εφαρμοστή ήταν μεγαλύτερες, με 40,60 και 80 mm , αντίστοιχα, για το tandem και εξωτερικές διαμέτρους 38,5 , 42,5 και 46,5 mm , αντίστοιχα, για τον δακτύλιο. Το ύψος του δακτυλίου ήταν 14,5 mm για όλες τις διαμέτρους.
Patient data Δεδομένα ασθενούς
A total of 40 patients with carcinoma of the uterine cervix who underwent 177 fractions using a tandem-ring applicator and MRIbased individual treatment planning were retrospectively analyzed. A dose of 7 Gy per fraction was prescribed to the High Risk CTV (3) by manual loading pattern adaptation and dwell weight optimization based on a standard loading pattern (1). Dose to the target and organs at risk is limited by dose-volume constraints. Αναδρομικά αναλύθηκαν συνολικά 40 ασθενείς με καρκίνωμα του τραχήλου της μήτρας, οι οποίες υποβλήθηκαν σε 177 κλάσματα με τη χρήση εφαρμοστή δακτυλίου tandem και ατομικό σχεδιασμό της θεραπείας βάσει μαγνητικής τομογραφίας. Μια δόση 7 Gy ανά κλάσμα συνταγογραφήθηκε στο CTV υψηλού κινδύνου (3) με χειροκίνητη προσαρμογή του μοτίβου φόρτισης και βελτιστοποίηση του βάρους παραμονής με βάση ένα πρότυπο μοτίβο φόρτισης (1). Η δόση στο στόχο και τα όργανα σε κίνδυνο περιορίζεται από περιορισμούς δόσης-όγκου.
The analyzed patients were treated for FIGO Stages Ib to IVa at the Department of Radiotherapy and Radiobiology, Medical University of Vienna, between 1998 and 2003. Distribution of nominal ring diameters used for the brachytherapy applications was 2.5%2.5 \% for 26mm,40%26 \mathrm{~mm}, 40 \% for 30 mm , and 57.5%57.5 \% for 34 mm , respectively. Among the analyzed 40 first fractions, an intercavitary/interstitial approach with additional needles was performed in five cases. Οι ασθενείς που αναλύθηκαν υποβλήθηκαν σε θεραπεία για τα στάδια Ib έως IVa της FIGO στο Τμήμα Ακτινοθεραπείας και Ραδιοβιολογίας του Ιατρικού Πανεπιστημίου της Βιέννης μεταξύ 1998 και 2003. Η κατανομή των ονομαστικών διαμέτρων των δακτυλίων που χρησιμοποιήθηκαν για τις εφαρμογές βραχυθεραπείας ήταν 2.5%2.5 \% για 26mm,40%26 \mathrm{~mm}, 40 \% για 30 mm , και 57.5%57.5 \% για 34 mm , αντίστοιχα. Μεταξύ των 40 πρώτων κλασμάτων που αναλύθηκαν, σε πέντε περιπτώσεις πραγματοποιήθηκε διακοιλιακή/διαμεσοκοιλιακή προσέγγιση με πρόσθετες βελόνες.
Radial depth dose curve at tandem ring for standard plan Ακτινική καμπύλη δόσης βάθους στον δακτύλιο tandem για το τυπικό σχέδιο
To understand the variations in dose based on geometrical inaccuracies of source positioning, a radial depth dose curve was determined for each ring size. The planning system (PLATO brachytherapy planning system version 14.2.6 [Nucletron, Veenendaal, The Netherlands]) calculated a dose profile at the level of the ring with dose points of 0.25 mm distance from each other. Dose points were arranged in lateral direction, left and right to the ring oriented to the maximum dose on the ring surface. Για την κατανόηση των διακυμάνσεων της δόσης με βάση τις γεωμετρικές ανακρίβειες της τοποθέτησης της πηγής, προσδιορίστηκε μια καμπύλη δόσης ακτινικού βάθους για κάθε μέγεθος δακτυλίου. Το σύστημα σχεδιασμού (PLATO brachytherapy planning system version 14.2.6 [Nucletron, Veenendaal, The Netherlands]) υπολόγισε ένα προφίλ δόσης στο επίπεδο του δακτυλίου με σημεία δόσης σε απόσταση 0,25 mm το ένα από το άλλο. Τα σημεία δόσης διατάχθηκαν σε πλευρική κατεύθυνση, αριστερά και δεξιά του δακτυλίου με προσανατολισμό τη μέγιστη δόση στην επιφάνεια του δακτυλίου.
Dose calculation Υπολογισμός δόσης
Three different dosimetric methodologies were tested on existing MRI-based treatment plans used for the first fraction in 40 different patients. Application, MRI procedure, and treatment Τρεις διαφορετικές δοσιμετρικές μεθοδολογίες δοκιμάστηκαν σε υπάρχοντα σχέδια θεραπείας με μαγνητική τομογραφία που χρησιμοποιήθηκαν για το πρώτο κλάσμα σε 40 διαφορετικούς ασθενείς. Εφαρμογή, διαδικασία μαγνητικής τομογραφίας και θεραπεία
planning have been described in detail recently (1, 9). The PLATO brachytherapy planning system version 14.2 .6 was applied. This system uses the TG43 formalism using the line source approximation (10). Applicator geometry was taken from library plans. For DVH calculation the PLATO BPS EVAL (3.0.2) module was used. έχουν περιγραφεί λεπτομερώς πρόσφατα (1, 9). Εφαρμόστηκε το σύστημα σχεδιασμού βραχυθεραπείας PLATO έκδοση 14.2 .6. Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί τον φορμαλισμό TG43 με την προσέγγιση της γραμμικής πηγής (10). Η γεωμετρία του εφαρμοστή λήφθηκε από σχέδια βιβλιοθήκης. Για τον υπολογισμό του DVH χρησιμοποιήθηκε η ενότητα PLATO BPS EVAL (3.0.2).
To estimate the dose received by the vaginal wall, three different methods were used, as described below. Για την εκτίμηση της δόσης που λαμβάνει το κολπικό τοίχωμα, χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές μέθοδοι, όπως περιγράφεται παρακάτω.
The DVH analysis was performed based on contours of the vaginal wall starting from the level of the vaginal fornices to the level of the external urethral orificium. To identify the vagina we used a Gadolinium-impregnated gauze packing, which appears black in T2-weighted MR images (1,11). We attempted to define the vaginal wall thickness according to visible low signal intensity of the organ wall. If not accurately distinguishable, it was considered to be 5 mm . Similar to rectum and bladder parameters recommended by the GYN GEC ESTRO Working Group, the minimum dose in the most irradiated organ volume in the current study was calculated for 5.0,2.0,1.05.0,2.0,1.0, and 0.1cm^(3)(D_(5cc):}0.1 \mathrm{~cm}^{3}\left(\mathrm{D}_{5 \mathrm{cc}}\right., D_(2cc),D_(1cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}}, \mathrm{D}_{1 \mathrm{cc}}, and D_(0.1cc)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}} ) (1). The DVH calculations were based on 100,000 randomly positioned points. To test the statistical reproducibility of the DVH analysis for the vaginal wall the dose calculation for the 0.1cm^(3)(D_(0.1cc):}0.1 \mathrm{~cm}^{3}\left(\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}}\right. parameter) was once repeated 20 times for the same case. Η ανάλυση του DVH πραγματοποιήθηκε με βάση τα περιγράμματα του κολπικού τοιχώματος ξεκινώντας από το επίπεδο των κολπικών ακρολοφιών έως το επίπεδο του εξωτερικού ουρηθρικού στομίου. Για τον προσδιορισμό του κόλπου χρησιμοποιήσαμε ένα επιθέμα γάζας εμποτισμένο με γαδολίνιο, το οποίο εμφανίζεται μαύρο σε εικόνες μαγνητικής τομογραφίας με βάρος Τ2 (1,11). Προσπαθήσαμε να προσδιορίσουμε το πάχος του κολπικού τοιχώματος σύμφωνα με την ορατή χαμηλή ένταση σήματος του τοιχώματος του οργάνου. Εάν δεν ήταν με ακρίβεια διακριτό, θεωρήθηκε ότι ήταν 5 mm . Παρόμοια με τις παραμέτρους του ορθού και της ουροδόχου κύστης που συνιστώνται από την ομάδα εργασίας GYN GEC ESTRO, η ελάχιστη δόση στον περισσότερο ακτινοβολούμενο όγκο οργάνου στην παρούσα μελέτη υπολογίστηκε για 5.0,2.0,1.05.0,2.0,1.0 , και 0.1cm^(3)(D_(5cc):}0.1 \mathrm{~cm}^{3}\left(\mathrm{D}_{5 \mathrm{cc}}\right. , D_(2cc),D_(1cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}}, \mathrm{D}_{1 \mathrm{cc}} , και D_(0.1cc)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}} ) (1). Οι υπολογισμοί DVH βασίστηκαν σε 100.000 τυχαία τοποθετημένα σημεία. Για να ελεγχθεί η στατιστική αναπαραγωγιμότητα της ανάλυσης DVH για το κολπικό τοίχωμα, ο υπολογισμός της δόσης για την παράμετρο 0.1cm^(3)(D_(0.1cc):}0.1 \mathrm{~cm}^{3}\left(\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}}\right. ) επαναλήφθηκε μία φορά 20 φορές για την ίδια περίπτωση.
The maximum dose to the vagina was determined using the point dose tool in the EVAL module (version 3.0.2) of treatment planning system PLATO BPS. The axial MR slice showing the closest distance between vaginal wall and ring source (visible dwell position) was selected and analyzed with the mouse pointer positioned at points along the ring/vaginal surface. Η μέγιστη δόση στον κόλπο προσδιορίστηκε με τη χρήση του εργαλείου σημειακής δόσης στην ενότητα EVAL (έκδοση 3.0.2) του συστήματος σχεδιασμού θεραπείας PLATO BPS. Η αξονική τομή MR που έδειχνε την πλησιέστερη απόσταση μεταξύ του κολπικού τοιχώματος και της πηγής του δακτυλίου (ορατή θέση παραμονής) επιλέχθηκε και αναλύθηκε με τον δείκτη του ποντικιού τοποθετημένο σε σημεία κατά μήκος της επιφάνειας του δακτυλίου/κολπικού.
Different groups defined vaginal mucosal dose points and calculated the dose using the planning system (5-7). With the PLATO planning system two sets of 12 dose points (consisting of six ring surface points and six dose points at 5 mm depth) were defined in this work. Dose points were set symmetrically to the left and right of the active dwell positions within the ring (Fig. 1). There are two possibilities to define dose points with this planning system software. Either the dose points are defined manually by “dose points defined by applicator coordinate system” (Fig. 1a) or automatically by “dose points defined oriented to catheter” (Fig. 1b). In the first case the dose points were defined according to the known outer dimensions of the ring. In the second case, a fixed distance to the active source positions with 6 mm for the “surface points” and 11 mm for the " 5 mm depth points" was used. Διαφορετικές ομάδες καθόρισαν σημεία δόσης του κολπικού βλεννογόνου και υπολόγισαν τη δόση χρησιμοποιώντας το σύστημα σχεδιασμού (5-7). Με το σύστημα σχεδιασμού PLATO ορίστηκαν στην παρούσα εργασία δύο σύνολα 12 σημείων δόσης (αποτελούμενα από έξι σημεία επιφάνειας δακτυλίου και έξι σημεία δόσης σε βάθος 5 mm). Τα σημεία δόσης ορίστηκαν συμμετρικά αριστερά και δεξιά των ενεργών θέσεων παραμονής εντός του δακτυλίου (Εικ. 1). Υπάρχουν δύο δυνατότητες ορισμού σημείων δόσης με αυτό το λογισμικό συστήματος σχεδιασμού. Είτε τα σημεία δόσης ορίζονται χειροκίνητα με το "dose points defined by applicator coordinate system" (Σχ. 1α) είτε αυτόματα με το "dose points defined oriented to catheter" (Σχ. 1β). Στην πρώτη περίπτωση τα σημεία δόσης ορίστηκαν σύμφωνα με τις γνωστές εξωτερικές διαστάσεις του δακτυλίου. Στη δεύτερη περίπτωση, χρησιμοποιήθηκε μια σταθερή απόσταση από τις θέσεις της ενεργού πηγής με 6 mm για τα "σημεία επιφάνειας" και 11 mm για τα "σημεία βάθους 5 mm".
Statistical significance is shown using a double-sided, two-independent-samples tt-test. Η στατιστική σημαντικότητα παρουσιάζεται με τη χρήση διπλής όψης, δύο ανεξάρτητων δειγμάτων tt -test.
Impact of nonstandard plans Επιπτώσεις των μη τυποποιημένων σχεδίων
To show the influence of different dose prescriptions and dwell time weighting to vaginal dose points and DVH parameters, the dose contribution from dwell positions inside tandem and ring were studied in detail. The reference was the standard T/R plan with 7 Gy , normalized to point A and 100%100 \% dwell weight for all active source positions. To estimate the contribution of each applicator part (ring and tandem) to the total dose at vaginal dose points, the absolute dwell times of tandem and ring were set to zero alternately. To illustrate prescription and weighting effects, the normalization points were shifted 5 mm laterally from point A at both sides, which results in the highest point A dose (9 Gy) clinically used for intracavitary brachytherapy in our department. The dwell weights for all active source positions at ring and tandem were set to 100%100 \% to obtain an equal loading. To simulate Για να φανεί η επίδραση των διαφορετικών συνταγών δόσης και της στάθμισης του χρόνου παραμονής στα σημεία δόσης του κόλπου και στις παραμέτρους DVH, μελετήθηκε λεπτομερώς η συμβολή της δόσης από τις θέσεις παραμονής εντός του tandem και του δακτυλίου. Η αναφορά ήταν το τυπικό σχέδιο T/R με 7 Gy , κανονικοποιημένο στο σημείο Α και 100%100 \% στάθμιση παραμονής για όλες τις θέσεις ενεργού πηγής. Για να εκτιμηθεί η συμβολή κάθε μέρους του εφαρμοστή (δακτύλιος και tandem) στη συνολική δόση στα σημεία κολπικής δόσης, οι απόλυτοι χρόνοι παραμονής του tandem και του δακτυλίου μηδενίστηκαν εναλλάξ. Για να απεικονιστούν τα αποτελέσματα της συνταγογράφησης και της στάθμισης, τα σημεία κανονικοποίησης μετατοπίστηκαν κατά 5 mm πλευρικά από το σημείο Α και στις δύο πλευρές, γεγονός που οδηγεί στην υψηλότερη δόση του σημείου Α (9 Gy) που χρησιμοποιείται κλινικά για ενδοκολπική βραχυθεραπεία στο τμήμα μας. Τα βάρη παραμονής για όλες τις θέσεις ενεργών πηγών στο δακτύλιο και στο tandem ορίστηκαν σε 100%100 \% για να επιτευχθεί ίση φόρτιση. Για την προσομοίωση
Fig. 1. Dose distribution in coronal and axial view at ring level of a standard plan with a tandem/ring applicator (100%=(100 \%= prescribed dose to point A). (a) Dose points defined “manually” by coordinate system, and (b) dose points defined “automatically” oriented to catheter. Σχήμα 1. Κατανομή της δόσης σε στεφανιαία και αξονική προβολή στο επίπεδο του δακτυλίου ενός τυπικού πλάνου με έναν εφαρμοστή tandem/δακτυλίου (100%=(100 \%= προδιαγεγραμμένη δόση στο σημείο Α). (α) Σημεία δόσης που ορίζονται "χειροκίνητα" από το σύστημα συντεταγμένων και (β) σημεία δόσης που ορίζονται "αυτόματα" με προσανατολισμό στον καθετήρα.
an extreme case of asymmetric loading, the dwell weight positions at one side of the ring were reduced to 20%20 \%. μια ακραία περίπτωση ασύμμετρης φόρτισης, οι θέσεις των βαρών παραμονής στη μία πλευρά του δακτυλίου μειώθηκαν σε 20%20 \% .
Film dosimetry Δοσιμετρία ταινιών
The dose at the ring surface was measured with film dosimetry using GafChromic film type HD810 (Nuclear Associates, Carle Place, NY), which has a 7mum7 \mu \mathrm{~m} thick layer of radiation-sensitive material coated on a 100.5 mum100.5 \mu \mathrm{~m} thick Mylar base (12). Films were scanned using a He-Ne laser densitometer (Ultro Scan XL Laser Densitometer; Pharmacia LKB Biotechnology, Uppsala, Sweden) with 100 mum100 \mu \mathrm{~m} spot size. Linear relationship between dose and net optical density (netOD) was verified for this film type and densitometry system within a dose range of 40 to 200 Gy (13). Dose analysis was performed with MATLAB 5.1 (The MathWorks, Natick, MA). Films were cut to an appropriate size to cover the circumference of the ring applicator on which they were fixed with specially designed clips. Background readings for each individual film were performed 24 h after cutting. Η δόση στην επιφάνεια του δακτυλίου μετρήθηκε με δοσιμετρία μεμβράνης χρησιμοποιώντας μεμβράνη GafChromic τύπου HD810 (Nuclear Associates, Carle Place, NY), η οποία έχει ένα 7mum7 \mu \mathrm{~m} παχύ στρώμα ακτινοευαίσθητου υλικού επικαλυμμένο σε μια 100.5 mum100.5 \mu \mathrm{~m} παχιά βάση Mylar (12). Τα φιλμ σαρώθηκαν με πυκνόμετρο λέιζερ He-Ne (Ultro Scan XL Laser Densitometer- Pharmacia LKB Biotechnology, Uppsala, Σουηδία) με μέγεθος κηλίδας 100 mum100 \mu \mathrm{~m} . Η γραμμική σχέση μεταξύ της δόσης και της καθαρής οπτικής πυκνότητας (netOD) επαληθεύτηκε για αυτόν τον τύπο φιλμ και το σύστημα πυκνομετρίας σε ένα εύρος δόσεων από 40 έως 200 Gy (13). Η ανάλυση της δόσης πραγματοποιήθηκε με το MATLAB 5.1 (The MathWorks, Natick, MA). Τα φιλμ κόπηκαν σε κατάλληλο μέγεθος ώστε να καλύπτουν την περιφέρεια του δακτυλιοφόρου εφαρμοστή στον οποίο στερεώθηκαν με ειδικά σχεδιασμένα κλιπ. Οι μετρήσεις υποβάθρου για κάθε μεμονωμένη μεμβράνη πραγματοποιήθηκαν 24 ώρες μετά την κοπή.
Film calibration was performed using a ^(60)Co{ }^{60} \mathrm{Co} beam (13,14)(13,14). The experimental irradiation for all three available ring sizes was performed in a water tank so that the ring/film setup was surrounded by at least 10 cm of water. Films were sealed in a plastic sheet to avoid contact with water. The irradiation program was Η βαθμονόμηση του φιλμ πραγματοποιήθηκε με τη χρήση δέσμης ^(60)Co{ }^{60} \mathrm{Co}(13,14)(13,14) . Η πειραματική ακτινοβόληση και για τα τρία διαθέσιμα μεγέθη δακτυλίων πραγματοποιήθηκε σε δεξαμενή νερού, έτσι ώστε η διάταξη δακτυλίων/φιλμ να περιβάλλεται από τουλάχιστον 10 cm νερού. Τα φιλμ σφραγίστηκαν σε ένα πλαστικό φύλλο για να αποφευχθεί η επαφή με το νερό. Το πρόγραμμα ακτινοβόλησης ήταν
based on a standard treatment plan, with a loading pattern resulting in a pear-shaped dose distribution normalized to point A (1). To reach the range of linear response for this film/detector system at ring surface dose values, the standard plan was applied twice with 7 Gy to point A. Twenty-four hours after irradiating the films, the final densitometry was performed, either in the calibration setup or in the experimental arrangement. First the two calibration films were scanned, followed by the films to be verified. After that, the calibration films were scanned again to account for dynamic effects of the densitometer reproducibility. The two netOD values for each calibration film were averaged and a linear calibration curve was determined from these two dose values ( 60 Gy and 90Gy)90 \mathrm{~Gy}). The dose to the film irradiated in the water tank was then calculated to determine the dose on the ring surface. The most exposed rectangular area of 0.8 mm width and 5 mm length of the film was analyzed to estimate the maximum dose. Pixel values were averaged for this selected area. με βάση ένα τυπικό σχέδιο θεραπείας, με μοτίβο φόρτισης που οδηγεί σε κατανομή δόσης σε σχήμα αχλαδιού, κανονικοποιημένη στο σημείο Α (1). Για να επιτευχθεί το εύρος της γραμμικής απόκρισης για αυτό το σύστημα φιλμ/ανιχνευτή σε τιμές δόσης επιφάνειας δακτυλίου, το πρότυπο σχέδιο εφαρμόστηκε δύο φορές με 7 Gy στο σημείο Α. Είκοσι τέσσερις ώρες μετά την ακτινοβόληση των φιλμ, πραγματοποιήθηκε η τελική πυκνόμετρηση, είτε στη διάταξη βαθμονόμησης είτε στην πειραματική διάταξη. Πρώτα σαρώθηκαν τα δύο φιλμ βαθμονόμησης και στη συνέχεια τα προς επαλήθευση φιλμ. Στη συνέχεια, σαρώθηκαν εκ νέου τα φιλμ βαθμονόμησης για να ληφθούν υπόψη οι δυναμικές επιδράσεις στην αναπαραγωγιμότητα του πυκνόμετρου. Οι δύο τιμές netOD για κάθε φιλμ βαθμονόμησης υπολογίστηκαν κατά μέσο όρο και προσδιορίστηκε μια γραμμική καμπύλη βαθμονόμησης από αυτές τις δύο τιμές δόσης ( 60 Gy και 90Gy)90 \mathrm{~Gy}) . Στη συνέχεια υπολογίστηκε η δόση στο φιλμ που ακτινοβολήθηκε στη δεξαμενή νερού για να προσδιοριστεί η δόση στην επιφάνεια του δακτυλίου. Η πιο εκτεθειμένη ορθογώνια περιοχή πλάτους 0,8 mm και μήκους 5 mm του φιλμ αναλύθηκε για να εκτιμηθεί η μέγιστη δόση. Οι τιμές των pixel υπολογίστηκαν κατά μέσο όρο για την επιλεγμένη αυτή περιοχή.
RESULTS ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
Accuracy of dose calculation and dose delivery Ακρίβεια του υπολογισμού της δόσης και της χορήγησης της δόσης
The calculated and measured ring surface dose for all three ring dimensions is shown in Table 1. Deviations between Η υπολογιζόμενη και η μετρούμενη δόση επιφάνειας δακτυλίου και για τις τρεις διαστάσεις του δακτυλίου παρουσιάζεται στον πίνακα 1. Αποκλίσεις μεταξύ
Table 1. Ring surface dose +-1\pm 1 standard deviation for a 7 Gy standard plan prescribed to point A Πίνακας 1. Τυπική απόκλιση +-1\pm 1 της δόσης επιφάνειας δακτυλίου για ένα τυπικό σχέδιο 7 Gy που συνταγογραφήθηκε στο σημείο Α
Ring diameter Διάμετρος δακτυλίου
Calcuated PLATO v14 Υπολογισμός PLATO v14
Film measurement Μέτρηση φιλμ
Deviation film/calc. Απόκλιση φιλμ/υπολογισμός.
Deviation PLATO v13/v14 Απόκλιση PLATO v13/v14
Mean left Μέσος όρος αριστερά
Mean right Σημαίνει δεξιά
Mean SD Μέσος όρος SD
26 mm
31 Gy
26Gy+-1.326 \mathrm{~Gy} \pm 1.3
26Gy+-1.126 \mathrm{~Gy} \pm 1.1
26Gy+-1.126 \mathrm{~Gy} \pm 1.1
-15%
-1%
30 mm
32 Gy
31Gy+-0.931 \mathrm{~Gy} \pm 0.9
32Gy+-1.432 \mathrm{~Gy} \pm 1.4
31Gy+-1.231 \mathrm{~Gy} \pm 1.2
-2%
9%
34 mm
28 Gy
34Gy+-0.634 \mathrm{~Gy} \pm 0.6
34Gy+-0.634 \mathrm{~Gy} \pm 0.6
34Gy+-0.634 \mathrm{~Gy} \pm 0.6
21%
7%
Ring diameter Calcuated PLATO v14 Film measurement Deviation film/calc. Deviation PLATO v13/v14
Mean left Mean right Mean SD
26 mm 31 Gy 26Gy+-1.3 26Gy+-1.1 26Gy+-1.1 -15% -1%
30 mm 32 Gy 31Gy+-0.9 32Gy+-1.4 31Gy+-1.2 -2% 9%
34 mm 28 Gy 34Gy+-0.6 34Gy+-0.6 34Gy+-0.6 21% 7%| Ring diameter | Calcuated PLATO v14 | Film measurement | | | Deviation film/calc. | Deviation PLATO v13/v14 |
| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
| | | Mean left | Mean right | Mean SD | | |
| 26 mm | 31 Gy | $26 \mathrm{~Gy} \pm 1.3$ | $26 \mathrm{~Gy} \pm 1.1$ | $26 \mathrm{~Gy} \pm 1.1$ | -15% | -1% |
| 30 mm | 32 Gy | $31 \mathrm{~Gy} \pm 0.9$ | $32 \mathrm{~Gy} \pm 1.4$ | $31 \mathrm{~Gy} \pm 1.2$ | -2% | 9% |
| 34 mm | 28 Gy | $34 \mathrm{~Gy} \pm 0.6$ | $34 \mathrm{~Gy} \pm 0.6$ | $34 \mathrm{~Gy} \pm 0.6$ | 21% | 7% |
Fig. 2. Radial dose profile for the T/R applicator (intrauterine tandem length, 60 mm ; ring size, 34 mm ). Prescribed dose 100%100 \% dose == point AA. The resulting geometrically inaccuracy of source positioning is illustrated in the upper right corner. Σχήμα 2. Ακτινικό προφίλ δόσης για τον εφαρμοστή T/R (μήκος ενδομήτριου τάντεμ, 60 mm, μέγεθος δακτυλίου, 34 mm). Προβλεπόμενη δόση 100%100 \% δόση == σημείο AA . Η προκύπτουσα γεωμετρική ανακρίβεια της τοποθέτησης της πηγής απεικονίζεται στην επάνω δεξιά γωνία.
calculations and experiment were on average 12.6%12.6 \% (min 2.1%2.1 \%, max 20.8%20.8 \% ). A comparison with the same vaginal dose point definition using PLATO version 13.7, which was previously used in our department, showed differences of up to 9%9 \%. υπολογισμών και του πειράματος ήταν κατά μέσο όρο 12.6%12.6 \% (min 2.1%2.1 \% , max 20.8%20.8 \% ). Η σύγκριση με τον ίδιο ορισμό του κολπικού σημείου δόσης με τη χρήση της έκδοσης 13.7 του PLATO, η οποία χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως στο τμήμα μας, έδειξε διαφορές έως και 9%9 \% .
The radial depth dose profile is illustrated in Fig. 2 for a T/R applicator with 34 mm ring and 60 mm tandem. The dose values were normalized to point A. A geometric inaccuracy or variation of 0.5 mm for source positioning within the ring channel or dose point definition at the surface of the ring resulted in dose deviations up to 12%12 \%. In 5 mm depth related to the ring surface this geometric effect was reduced to a 7%7 \% dose difference. If the geometric uncertainty reaches 1 mm , this effect relates to an uncertainty of 25%25 \% in dose at the surface and 14%14 \% at 5 mm depth. Το προφίλ δόσης ακτινικού βάθους απεικονίζεται στο Σχήμα 2 για έναν εφαρμοστή T/R με δακτύλιο 34 mm και tandem 60 mm. Οι τιμές της δόσης κανονικοποιήθηκαν στο σημείο A. Μια γεωμετρική ανακρίβεια ή διακύμανση 0,5 mm για την τοποθέτηση της πηγής εντός του καναλιού του δακτυλίου ή τον ορισμό του σημείου δόσης στην επιφάνεια του δακτυλίου είχε ως αποτέλεσμα αποκλίσεις δόσης έως 12%12 \% . Σε βάθος 5 mm σε σχέση με την επιφάνεια του δακτυλίου αυτή η γεωμετρική επίδραση μειώθηκε σε 7%7 \% διαφορά δόσης. Εάν η γεωμετρική αβεβαιότητα φθάσει το 1 mm , η επίδραση αυτή αφορά αβεβαιότητα 25%25 \% στη δόση στην επιφάνεια και 14%14 \% σε βάθος 5 mm.
The reproducibility of DVH calculation for the 0.1cm^(3)0.1 \mathrm{~cm}^{3} of vaginal wall volume is within 4%4 \% caused by the random dose point algorithm using 100,000 points. Η αναπαραγωγιμότητα του υπολογισμού του DVH για τον 0.1cm^(3)0.1 \mathrm{~cm}^{3} όγκο του κολπικού τοιχώματος είναι εντός 4%4 \% που προκαλείται από τον αλγόριθμο τυχαίων σημείων δόσης με τη χρήση 100.000 σημείων.
Manually and automatically defined dose points Χειροκίνητα και αυτόματα καθορισμένα σημεία δόσης
The ratio of dose at dose points defined automatically oriented to the catheter and at dose points defined manually by coordinates was recorded for each of the 40 patient cases. On average, the surface dose reported by the applicator points related to the catheter was 10%10 \% lower than when calculated at fixed coordinates. At 5 mm depth, this dose difference was decreased to 6%6 \%. Based on the values of each patient case the difference was significant ( p < 0.01p<0.01 ) at the ring surface. In all of the following comparisons, only the doses to points manually defined by coordinates were used. Ο λόγος της δόσης στα σημεία δόσης που καθορίστηκαν αυτόματα με προσανατολισμό στον καθετήρα και στα σημεία δόσης που καθορίστηκαν χειροκίνητα με συντεταγμένες καταγράφηκε για κάθε μία από τις 40 περιπτώσεις ασθενών. Κατά μέσο όρο, η επιφανειακή δόση που αναφέρθηκε από τα σημεία εφαρμογής που σχετίζονταν με τον καθετήρα ήταν 10%10 \% χαμηλότερη από ό,τι όταν υπολογιζόταν με σταθερές συντεταγμένες. Σε βάθος 5 mm, αυτή η διαφορά δόσης μειώθηκε σε 6%6 \% . Με βάση τις τιμές κάθε περίπτωσης ασθενούς, η διαφορά ήταν σημαντική ( p < 0.01p<0.01 ) στην επιφάνεια του δακτυλίου. Σε όλες τις ακόλουθες συγκρίσεις χρησιμοποιήθηκαν μόνο οι δόσεις σε σημεία που καθορίστηκαν χειροκίνητα με συντεταγμένες.
DVH parameter of the vaginal wall vs. dose points Παράμετρος DVH του κολπικού τοιχώματος σε σχέση με τα σημεία δόσης
The average contoured vaginal wall volume was 15+-15 \pm7cm^(3)7 \mathrm{~cm}^{3} (mean +-1SD\pm 1 \mathrm{SD} ). The mean vaginal dose values from the DVH analysis represented by D_(0.1cc),D_(1cc),D_(2cc)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}}, \mathrm{D}_{1 \mathrm{cc}}, \mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}}, and Ο μέσος όγκος του περιγεγραμμένου κολπικού τοιχώματος ήταν 15+-15 \pm7cm^(3)7 \mathrm{~cm}^{3} (μέσος όρος +-1SD\pm 1 \mathrm{SD} ). Οι μέσες τιμές της κολπικής δόσης από την ανάλυση DVH αντιπροσωπεύονται από D_(0.1cc),D_(1cc),D_(2cc)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}}, \mathrm{D}_{1 \mathrm{cc}}, \mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} , και D_(5cc)D_{5 c c} for the vaginal wall contours were 31.1+-16.2Gy31.1 \pm 16.2 \mathrm{~Gy}, 14.6+-5.4Gy,10.2+-2.8Gy14.6 \pm 5.4 \mathrm{~Gy}, 10.2 \pm 2.8 \mathrm{~Gy}, and 5.7+-1.5Gy5.7 \pm 1.5 \mathrm{~Gy} (Table 2). Figure 3 shows the location and shape of the volumes related to these dose-volume parameters for one case. For symmetric dose distributions these volumes were not contiguous but located as two separate parts on each side of the ring, e.g., the D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} is then related to two 1cm^(3)1 \mathrm{~cm}^{3} volumes on the left and right part. Most irradiated volumes of 1cm^(3)1 \mathrm{~cm}^{3} and larger were touching the outer contour of the vaginal wall and are therefore sensitive to contoured wall thickness. D_(5cc)D_{5 c c} για τα περιγράμματα του κολπικού τοιχώματος ήταν 31.1+-16.2Gy31.1 \pm 16.2 \mathrm{~Gy} , 14.6+-5.4Gy,10.2+-2.8Gy14.6 \pm 5.4 \mathrm{~Gy}, 10.2 \pm 2.8 \mathrm{~Gy} και 5.7+-1.5Gy5.7 \pm 1.5 \mathrm{~Gy} (πίνακας 2). Το Σχήμα 3 δείχνει τη θέση και το σχήμα των όγκων που σχετίζονται με αυτές τις παραμέτρους δόσης-όγκου για μία περίπτωση. Για συμμετρικές κατανομές δόσης οι όγκοι αυτοί δεν ήταν συνεχόμενοι αλλά βρίσκονταν ως δύο ξεχωριστά τμήματα σε κάθε πλευρά του δακτυλίου, π.χ. το D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} σχετίζεται τότε με δύο 1cm^(3)1 \mathrm{~cm}^{3} όγκους στο αριστερό και στο δεξί μέρος. Οι περισσότεροι ακτινοβολημένοι όγκοι 1cm^(3)1 \mathrm{~cm}^{3} και μεγαλύτεροι άγγιζαν το εξωτερικό περίγραμμα του κολπικού τοιχώματος και επομένως είναι ευαίσθητοι στο πάχος του περιγεγραμμένου τοιχώματος.
Mean point dose values were 31.8+-8.631.8 \pm 8.6 Gy at the ring surface and 12.8+-3.112.8 \pm 3.1 Gy at 5 mm depth based on dose points defined by coordinates. The correlation between dose point values and DVH parameters is shown in Fig. 4. A moderate agreement in terms of the same order of magnitude can be shown between maximum dose values D_(0.1" cc ")D_{0.1 \text { cc }} and surface dose points and between D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} and 5 mm depth dose. However, there is no significant correlation between dose points and dose-volume parameters (R^(2)=0.07:}\left(R^{2}=0.07\right. and 0.12 ). In several patients the DVH dose was higher than the surface dose point, which can only be explained by uncertainties in the contouring process resulting in vaginal wall contours inside the ring applicator. Οι μέσες σημειακές τιμές δόσης ήταν 31.8+-8.631.8 \pm 8.6 Gy στην επιφάνεια του δακτυλίου και 12.8+-3.112.8 \pm 3.1 Gy σε βάθος 5 mm με βάση τα σημεία δόσης που καθορίστηκαν με συντεταγμένες. Η συσχέτιση μεταξύ των τιμών των σημείων δόσης και των παραμέτρων DVH παρουσιάζεται στο Σχήμα 4. Μια μέτρια συμφωνία όσον αφορά την ίδια τάξη μεγέθους μπορεί να παρουσιαστεί μεταξύ των μέγιστων τιμών δόσης D_(0.1" cc ")D_{0.1 \text { cc }} και των σημείων δόσης στην επιφάνεια και μεταξύ D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} και της δόσης σε βάθος 5 mm. Ωστόσο, δεν υπάρχει σημαντική συσχέτιση μεταξύ των σημείων δόσης και των παραμέτρων δόσης-όγκου (R^(2)=0.07:}\left(R^{2}=0.07\right. και 0,12 ). Σε αρκετές ασθενείς η δόση DVH ήταν υψηλότερη από το σημείο επιφανειακής δόσης, γεγονός που μπορεί να εξηγηθεί μόνο από αβεβαιότητες στη διαδικασία διαμόρφωσης του περιγράμματος που οδηγεί σε περιγράμματα του κολπικού τοιχώματος στο εσωτερικό του δακτυλιοφόρου εφαρμοστή.
The DVH parameter D_(0.1cc)D_{0.1 \mathrm{cc}} and maximum surface point dose were compared with dose values directly obtained with the dose function in PLATO EVAL (Fig. 5). The best correlation index was obtained between EVAL dose and D_(0.1cc)(R^(2)=0.6)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}}\left(R^{2}=0.6\right). Η παράμετρος DVH D_(0.1cc)D_{0.1 \mathrm{cc}} και η μέγιστη επιφανειακή σημειακή δόση συγκρίθηκαν με τις τιμές δόσης που προέκυψαν απευθείας με τη συνάρτηση δόσης στο PLATO EVAL (Σχήμα 5). Ο καλύτερος δείκτης συσχέτισης προέκυψε μεταξύ της δόσης EVAL και του D_(0.1cc)(R^(2)=0.6)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}}\left(R^{2}=0.6\right) .
Impact of nonstandard plans Επιπτώσεις των μη τυποποιημένων σχεδίων
The major part of dose to the vagina results from the vaginal sources (e.g., 94.1%94.1 \% from a 34-mm34-\mathrm{mm} ring, 5.9%5.9 \% from a 60-mm60-\mathrm{mm} tandem). In Table 3 the effect of weighting is demonstrated on a 34 mm ring combined with a 60 mm Το μεγαλύτερο μέρος της δόσης στον κόλπο προέρχεται από τις κολπικές πηγές (π.χ. 94.1%94.1 \% από έναν 34-mm34-\mathrm{mm} δακτύλιο, 5.9%5.9 \% από ένα 60-mm60-\mathrm{mm} tandem). Στον πίνακα 3 καταδεικνύεται η επίδραση της στάθμισης σε έναν δακτύλιο 34 mm σε συνδυασμό με έναν δακτύλιο 60 mm
Accuracy of dose reporting Ακρίβεια της αναφοράς δόσεων
Dose reporting for the vagina is subject to higher uncertainties in comparison to dose reporting for other organs at risk, related to a target or to point AA. The distance between source position and outer applicator surface, especially in the case of a ring applicator, is very close. The nominal distance is 6 mm for the applicator analyzed in this study. However, the 2.9 mm -thick source Η αναφορά δόσεων για τον κόλπο υπόκειται σε μεγαλύτερες αβεβαιότητες σε σύγκριση με την αναφορά δόσεων για άλλα όργανα που διατρέχουν κίνδυνο, σε σχέση με έναν στόχο ή με το σημείο AA . Η απόσταση μεταξύ της θέσης της πηγής και της εξωτερικής επιφάνειας του εφαρμοστή, ιδίως στην περίπτωση ενός δακτυλιοειδούς εφαρμοστή, είναι πολύ μικρή. Η ονομαστική απόσταση είναι 6 mm για τον εφαρμοστή που αναλύθηκε στην παρούσα μελέτη. Ωστόσο, η πηγή πάχους 2,9 mm -πάχος
Fig. 4. Scatter plot of dose-volume parameters ( D_(0.1cc)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}} and D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} ) vs. point dose values (surface and 5 mm depth) and the mean values with 1 standard deviation. Σχήμα 4. Διάγραμμα διασποράς των παραμέτρων δόσης-όγκου ( D_(0.1cc)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}} και D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} ) σε σχέση με τις τιμές σημειακής δόσης (επιφάνεια και βάθος 5 mm) και τις μέσες τιμές με 1 τυπική απόκλιση.
channel allows +-0.9-mm\pm 0.9-\mathrm{mm} lateral source movements. This results in 44%44 \% dose uncertainty. As stated earlier, 1 mm results in a dose difference of 25%25 \%. This effect is caused by the steep dose gradient demonstrated with the radial depth-dose curve shown in Fig. 2. In addition, for these distances, the dose calculation algorithm itself has uncertainties of 5%5 \% to 10%10 \%, which are discussed in detail in an update for the TG43 formalism by Rivard et al. (10). The additional effect of the applicator material between source and dose points is unknown, although it is probably low for iridium-192. Το κανάλι επιτρέπει +-0.9-mm\pm 0.9-\mathrm{mm} πλευρικές μετακινήσεις της πηγής. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αβεβαιότητα της δόσης 44%44 \% . Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, 1 mm οδηγεί σε διαφορά δόσης 25%25 \% . Αυτό το αποτέλεσμα προκαλείται από την απότομη διαβάθμιση της δόσης που καταδεικνύεται με την ακτινική καμπύλη βάθους-δόσης που παρουσιάζεται στο Σχήμα 2. Επιπλέον, για αυτές τις αποστάσεις, ο ίδιος ο αλγόριθμος υπολογισμού της δόσης έχει αβεβαιότητες 5%5 \% έως 10%10 \% , οι οποίες εξετάζονται λεπτομερώς σε μια ενημέρωση για τον φορμαλισμό TG43 από τους Rivard et al. (10). Η πρόσθετη επίδραση του υλικού εφαρμογής μεταξύ των σημείων πηγής και δόσης είναι άγνωστη, αν και είναι πιθανώς χαμηλή για το ιρίδιο-192.
The intrinsic uncertainty of our film dosimetry is at least better than 10%10 \% (13). The positioning accuracy of the film Η εγγενής αβεβαιότητα της δοσιμετρίας του φιλμ μας είναι τουλάχιστον καλύτερη από την 10%10 \% (13). Η ακρίβεια τοποθέτησης της μεμβράνης
to the circumference of the ring (in the experimental setup) is better than 0.5 mm , which corresponds to a dose difference of ∼12%\sim 12 \%. All of these uncertainties are included in the results of the film dosimetry, which gives up to 20%20 \% dose differences between measured and calculated values. στην περιφέρεια του δακτυλίου (στην πειραματική διάταξη) είναι καλύτερη από 0,5 mm , το οποίο αντιστοιχεί σε διαφορά δόσης ∼12%\sim 12 \% . Όλες αυτές οι αβεβαιότητες συμπεριλαμβάνονται στα αποτελέσματα της δοσιμετρίας του φιλμ, τα οποία δίνουν έως και 20%20 \% διαφορές δόσης μεταξύ των μετρούμενων και των υπολογισμένων τιμών.
The definition of dose points in the treatment planning systems introduces additional uncertainties for the coordinates, depending how points are defined. Comparing the two ways of defining dose points, either “automatically” oriented to the catheter or “manually” oriented with respect to the applicator coordinate system, results in different dose values for our digitized applicator templates. Dose points oriented to the catheter are placed outside the plane includ- Ο ορισμός των σημείων δόσης στα συστήματα σχεδιασμού θεραπείας εισάγει πρόσθετες αβεβαιότητες για τις συντεταγμένες, ανάλογα με τον τρόπο ορισμού των σημείων. Η σύγκριση των δύο τρόπων ορισμού των σημείων δόσης, είτε με "αυτόματο" προσανατολισμό προς τον καθετήρα είτε με "χειροκίνητο" προσανατολισμό σε σχέση με το σύστημα συντεταγμένων του εφαρμοστή, οδηγεί σε διαφορετικές τιμές δόσης για τα ψηφιοποιημένα πρότυπα του εφαρμοστή μας. Τα σημεία δόσης με προσανατολισμό προς τον καθετήρα τοποθετούνται εκτός του επιπέδου συμπεριλαμβανομένου
Fig. 5. Scatter plot of maximum (PLATO EVAL) point dose vs. point dose and dose-volume values. Σχήμα 5. Διάγραμμα διασποράς της μέγιστης σημειακής δόσης (PLATO EVAL) έναντι της σημειακής δόσης και των τιμών δόσης-όγκου.
Table 2. Average vaginal doses for different ring sizes Πίνακας 2. Μέσες κολπικές δόσεις για διαφορετικά μεγέθη δακτυλίων
ing the ring positions. Therefore, these points underestimate the maximum dose (Fig. 1b). τις θέσεις των δακτυλίων. Επομένως, τα σημεία αυτά υποεκτιμούν τη μέγιστη δόση (Σχήμα 1β).
The reported dose in points close to the applicator surface, and also DVH parameters, are strongly influenced by geometrical position shifts. Such geometrical inaccuracies are present not only in actual source positioning but also in reconstruction of the applicator and/or registration of different image modalities (e.g., X-ray-based treatment plan with MRI dataset) (1517). In addition, dose reporting to a coordinate fixed to the outer surface is not necessarily related to the vaginal dose. This is only true if the vagina is directly touching the ring at this specific position. These inaccuracies have to be taken into account when using vaginal dose data for treatment planning or dose-relation effect analysis. Η αναφερόμενη δόση σε σημεία κοντά στην επιφάνεια του εφαρμοστή, καθώς και οι παράμετροι DVH, επηρεάζονται έντονα από τις γεωμετρικές μετατοπίσεις θέσης. Τέτοιες γεωμετρικές ανακρίβειες υπάρχουν όχι μόνο στην πραγματική τοποθέτηση της πηγής αλλά και στην ανακατασκευή του εφαρμοστή ή/και στην καταγραφή διαφορετικών μεθόδων εικόνας (π.χ. σχέδιο θεραπείας με βάση τις ακτίνες Χ με σύνολο δεδομένων μαγνητικής τομογραφίας) (1517). Επιπλέον, η αναφορά της δόσης σε μια συντεταγμένη που είναι στερεωμένη στην εξωτερική επιφάνεια δεν σχετίζεται απαραίτητα με την κολπική δόση. Αυτό ισχύει μόνο εάν ο κόλπος εφάπτεται άμεσα με τον δακτύλιο στη συγκεκριμένη θέση. Αυτές οι ανακρίβειες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη χρήση δεδομένων κολπικής δόσης για τον προγραμματισμό θεραπείας ή την ανάλυση της επίδρασης δόσης-σχέσης.
The respective volumes of 0.1,10.1,1, and 2cm^(3)2 \mathrm{~cm}^{3} related to D_(0.1cc),D_(1cc)D_{0.1 \mathrm{cc}}, D_{1 c c}, and D_(2cc)D_{2 c c} are illustrated in Fig. 3. It was not possible to adapt the generally applied DVH method for bladder, rectum, and sigmoid to be used for the vagina. The D_(0.1cc)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}} is usually the most representative parameter for a dose close to the maximum dose. Theoretically, this dose should always be lower than the absolute maximum dose on the outer ring surface. However, in some cases in our feasibility study, we observed higher values for the D_(0.1cc)D_{0.1 \mathrm{cc}} than for the surface dose points. Despite that delineation has been performed by an experienced radiotherapist, inaccuracy in contouring could not be avoided. If the inner contour of the vaginal wall lies inside the ring surface, the dose values especially for D_(0.1cc)D_{0.1 \mathrm{cc}} increase dramatically. Inter- and intraobserver variations in contouring are very high, as the resolution of MR imaging and treatment planning is greater than 1 mm , and 1 mm results in 25%25 \% dose deviations. Οι αντίστοιχοι όγκοι των 0.1,10.1,1 , και 2cm^(3)2 \mathrm{~cm}^{3} που σχετίζονται με τα D_(0.1cc),D_(1cc)D_{0.1 \mathrm{cc}}, D_{1 c c} , και D_(2cc)D_{2 c c} απεικονίζονται στο Σχήμα 3. Δεν κατέστη δυνατή η προσαρμογή της γενικά εφαρμοζόμενης μεθόδου DVH για την ουροδόχο κύστη, το ορθό και το σιγμοειδές ώστε να χρησιμοποιηθεί για τον κόλπο. Η D_(0.1cc)\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}} είναι συνήθως η πιο αντιπροσωπευτική παράμετρος για μια δόση κοντά στη μέγιστη δόση. Θεωρητικά, η δόση αυτή θα πρέπει να είναι πάντα χαμηλότερη από την απόλυτη μέγιστη δόση στην εξωτερική επιφάνεια του δακτυλίου. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις στη μελέτη σκοπιμότητας που πραγματοποιήσαμε, παρατηρήσαμε υψηλότερες τιμές για το D_(0.1cc)D_{0.1 \mathrm{cc}} από ό,τι για τα σημεία δόσης στην επιφάνεια. Παρά το γεγονός ότι η οριοθέτηση πραγματοποιήθηκε από έμπειρο ακτινοθεραπευτή, δεν μπορούσε να αποφευχθεί η ανακρίβεια στη διαμόρφωση του περιγράμματος. Εάν το εσωτερικό περίγραμμα του κολπικού τοιχώματος βρίσκεται εντός της επιφάνειας του δακτυλίου, οι τιμές δόσης ειδικά για το D_(0.1cc)D_{0.1 \mathrm{cc}} αυξάνονται δραματικά. Οι διακυμάνσεις μεταξύ και εντός του παρατηρητή στη διαμόρφωση του περιγράμματος είναι πολύ υψηλές, καθώς η ανάλυση της MR απεικόνισης και του σχεδιασμού της θεραπείας είναι μεγαλύτερη από 1 mm , και 1 mm οδηγεί σε 25%25 \% αποκλίσεις δόσης.
The D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} for the vagina is less sensitive to these types of inaccuracies, but has other disadvantages for vaginal dose reporting. As illustrated in Fig. 3, the D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} represents the minimal dose to a volume expanding to the outer part of the vaginal wall contour. In all patients, the D_(5cc)\mathrm{D}_{5 \mathrm{cc}} isodose penetrated the outer border of the wall contour, whereas in a few cases even the D_(1" cc ")\mathrm{D}_{1 \text { cc }} isodose touched. Therefore, those parameters are directly influenced by accurate delineation of the actual vaginal wall. In our feasibility study, it was extremely difficult to delineate this structure. The pixel size of our MR images is 1.5 xx1.8mm1.5 \times 1.8 \mathrm{~mm}, which is close to the vaginal wall thickness between 2 and 5 mm . The accuracy that can be obtained for the delineation process of the vaginal wall border to the surrounding tissue is also limited, because of the compression of the vaginal wall resulting from the inserted packing. Το D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} για τον κόλπο είναι λιγότερο ευαίσθητο σε αυτούς τους τύπους ανακριβειών, αλλά έχει άλλα μειονεκτήματα για την αναφορά της κολπικής δόσης. Όπως απεικονίζεται στην Εικ. 3, το D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} αντιπροσωπεύει την ελάχιστη δόση σε έναν όγκο που επεκτείνεται στο εξωτερικό τμήμα του περιγράμματος του κολπικού τοιχώματος. Σε όλες τις ασθενείς, η D_(5cc)\mathrm{D}_{5 \mathrm{cc}} ισοδόση διείσδυσε στο εξωτερικό όριο του περιγράμματος του τοιχώματος, ενώ σε λίγες περιπτώσεις άγγιξε ακόμη και η D_(1" cc ")\mathrm{D}_{1 \text { cc }} ισοδόση. Επομένως, οι εν λόγω παράμετροι επηρεάζονται άμεσα από την ακριβή οριοθέτηση του πραγματικού κολπικού τοιχώματος. Στη δική μας μελέτη σκοπιμότητας, ήταν εξαιρετικά δύσκολο να οριοθετηθεί αυτή η δομή. Το μέγεθος του εικονοστοιχείου των εικόνων MR μας είναι 1.5 xx1.8mm1.5 \times 1.8 \mathrm{~mm} , το οποίο είναι κοντά στο πάχος του κολπικού τοιχώματος μεταξύ 2 και 5 mm . Η ακρίβεια που μπορεί να επιτευχθεί για τη διαδικασία οριοθέτησης του ορίου του κολπικού τοιχώματος προς τον περιβάλλοντα ιστό είναι επίσης περιορισμένη, λόγω της συμπίεσης του κολπικού τοιχώματος που προκύπτει από την εισαγόμενη συσκευασία.
The second disadvantage of DVH parameters, i.e., D_(5cc)\mathrm{D}_{5 \mathrm{cc}}, D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}}, and D_(1cc)\mathrm{D}_{1 \mathrm{cc}}, is that for most dose distributions they are not related to contiguous volumes. In the case of asymmetrical dose distributions they become contiguous on just one side. The spatial distribution of the high-dose region is difficult to estimate using the DVH numbers alone. Dose adaptations with asymmetrical loading, which give extremely high surface dose values, do not very often influence the DVH values. In the example shown in Table 3, the D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} for an extreme case of asymmetrical loading was equal to the D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} for the standard plan. The minimal dose to the most exposed 2cm^(3)2 \mathrm{~cm}^{3} is also limited by the finite wall thickness in lateral direction. Το δεύτερο μειονέκτημα των παραμέτρων DVH, δηλαδή των D_(5cc)\mathrm{D}_{5 \mathrm{cc}} , D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} και D_(1cc)\mathrm{D}_{1 \mathrm{cc}} , είναι ότι για τις περισσότερες κατανομές δόσης δεν σχετίζονται με συνεχόμενους όγκους. Στην περίπτωση των ασύμμετρων κατανομών δόσης γίνονται συνεχόμενοι μόνο στη μία πλευρά. Η χωρική κατανομή της περιοχής υψηλής δόσης είναι δύσκολο να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας μόνο τους αριθμούς DVH. Οι προσαρμογές δόσης με ασύμμετρη φόρτιση, οι οποίες δίνουν εξαιρετικά υψηλές τιμές επιφανειακής δόσης, δεν επηρεάζουν πολύ συχνά τις τιμές DVH. Στο παράδειγμα που παρουσιάζεται στον πίνακα 3, το D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} για μια ακραία περίπτωση ασύμμετρης φόρτισης ήταν ίσο με το D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} για το τυπικό σχέδιο. Η ελάχιστη δόση στο πιο εκτεθειμένο 2cm^(3)2 \mathrm{~cm}^{3} περιορίζεται επίσης από το πεπερασμένο πάχος του τοιχώματος στην πλευρική κατεύθυνση.
Vaginal dose for intracavitary applicators Κολπική δόση για ενδοκοιλιακούς εφαρμογείς
Different institutions found similar levels of high-dose ranges for the T/R applicator or estimate high vaginal doses Διαφορετικά ιδρύματα διαπίστωσαν παρόμοια επίπεδα υψηλών δόσεων για τον εφαρμοστή Τ/Ρ ή εκτιμούν υψηλές κολπικές δόσεις
Table 3. Example of weighting effect for a standard plan (tandm-ring: 60mm//34mm60 \mathrm{~mm} / 34 \mathrm{~mm}, delineated vaginal wall volume: 14.5cm^(3)14.5 \mathrm{~cm}^{3} ) Πίνακας 3. Παράδειγμα επίδρασης στάθμισης για ένα τυπικό σχέδιο (δακτύλιος tandm: 60mm//34mm60 \mathrm{~mm} / 34 \mathrm{~mm} , περιγεγραμμένος όγκος κολπικού τοιχώματος: 14.5cm^(3)14.5 \mathrm{~cm}^{3} )
for the ring compared with ovoids (5-7, 18, 19). Most institutions focus on surface dose only and report maximal doses to the vaginal mucosa. This work also reports doses at 5 mm tissue depth and uses DVH parameters (D_(0.1cc),D_(1cc):}\left(\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}}, \mathrm{D}_{1 \mathrm{cc}}\right., D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}}, and D_(5cc)\mathrm{D}_{5 \mathrm{cc}} ) for the first time in literature. The use of only one dose point representing the maximum value at the ring surface, or one DVH parameter, is not sufficient when comparing different types of applicators. More than one dose value is needed to describe the dose distribution with its high-dose gradient within the vaginal wall. The surface dose for T/R applicators is larger because of the shorter distance between source and applicator surface. However, in the case of T/O, the dose curve within the vaginal wall is more flat. This means that in the case of the ring and typical dose distributions, D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} is limited to two small areas on each side of the ring and a depth of at least equal to the vaginal wall thickness. For an ovoid the same parameter could be related to a much larger surface of the vaginal wall but at a shallower depth. για τον δακτύλιο σε σύγκριση με τα ωοειδή (5-7, 18, 19). Τα περισσότερα ιδρύματα επικεντρώνονται μόνο στην επιφανειακή δόση και αναφέρουν τις μέγιστες δόσεις στον κολπικό βλεννογόνο. Η παρούσα εργασία αναφέρει επίσης δόσεις σε βάθος ιστού 5 mm και χρησιμοποιεί τις παραμέτρους DVH (D_(0.1cc),D_(1cc):}\left(\mathrm{D}_{0.1 \mathrm{cc}}, \mathrm{D}_{1 \mathrm{cc}}\right. , D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} και D_(5cc)\mathrm{D}_{5 \mathrm{cc}} ) για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία. Η χρήση ενός μόνο σημείου δόσης που αντιπροσωπεύει τη μέγιστη τιμή στην επιφάνεια του δακτυλίου ή μιας παραμέτρου DVH δεν είναι επαρκής κατά τη σύγκριση διαφορετικών τύπων εφαρμογών. Χρειάζονται περισσότερες από μία τιμές δόσης για να περιγραφεί η κατανομή της δόσης με τη διαβάθμιση υψηλής δόσης εντός του κολπικού τοιχώματος. Η επιφανειακή δόση για τους εφαρμογείς T/R είναι μεγαλύτερη λόγω της μικρότερης απόστασης μεταξύ της πηγής και της επιφάνειας του εφαρμογέα. Ωστόσο, στην περίπτωση Τ/Ο, η καμπύλη δόσης εντός του κολπικού τοιχώματος είναι πιο επίπεδη. Αυτό σημαίνει ότι στην περίπτωση του δακτυλίου και των τυπικών κατανομών δόσης, η D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} περιορίζεται σε δύο μικρές περιοχές σε κάθε πλευρά του δακτυλίου και σε βάθος τουλάχιστον ίσο με το πάχος του κολπικού τοιχώματος. Για ένα ωοειδές η ίδια παράμετρος θα μπορούσε να αφορά μια πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια του κολπικού τοιχώματος, αλλά σε μικρότερο βάθος.
The same dose-volume parameters have been used for rectum, bladder, and sigmoid. However, for these organs the dose distribution is very similar for different treatment plans, techniques, and applicators, which results in comparable and stable DVH parameters. In the case of the vagina the dose distribution is very different between applicators. A D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} for a ring treatment might be not comparable to a D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} for ovoids, as the spatial dose distribution of this high-dose region is very different. Οι ίδιες παράμετροι δόσης-όγκου χρησιμοποιήθηκαν για το ορθό, την ουροδόχο κύστη και το σιγμοειδές. Ωστόσο, για αυτά τα όργανα η κατανομή της δόσης είναι πολύ παρόμοια για διαφορετικά σχέδια θεραπείας, τεχνικές και εφαρμογείς, γεγονός που οδηγεί σε συγκρίσιμες και σταθερές παραμέτρους DVH. Στην περίπτωση του κόλπου η κατανομή της δόσης είναι πολύ διαφορετική μεταξύ των εφαρμοστών. Ένα D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} για θεραπεία με δακτύλιο μπορεί να μην είναι συγκρίσιμο με ένα D_(2cc)\mathrm{D}_{2 \mathrm{cc}} για ωοειδή, καθώς η χωρική κατανομή της δόσης σε αυτή την περιοχή υψηλής δόσης είναι πολύ διαφορετική.
Clinical impact Κλινικές επιπτώσεις
Assessment of vaginal morbidity has not been a major clinical issue and, in particular, not in relation to dose and dose-volume parameters. There is a general assumption that the vagina is extremely radioresistant (18,20)(18,20) and can tolerate extremely high doses. However, as the therapeutic window is narrower for high-dose-rate brachytherapy compared with low-dose-rate brachytherapy, optimizing the dose to the vaginal surface may be of interest when using high-dose-rate brachytherapy (6). To date, only retrospectively collected data have been reported for low-dose-rate brachytherapy; even fewer data are available for high-doserate brachytherapy (7, 18, 21, 22). Η αξιολόγηση της κολπικής νοσηρότητας δεν έχει αποτελέσει μείζον κλινικό ζήτημα και, ιδίως, όχι σε σχέση με τις παραμέτρους δόσης και δόσης-όγκου. Υπάρχει η γενική παραδοχή ότι ο κόλπος είναι εξαιρετικά ακτινοσκιερός (18,20)(18,20) και μπορεί να ανεχθεί εξαιρετικά υψηλές δόσεις. Ωστόσο, καθώς το θεραπευτικό παράθυρο είναι στενότερο για τη βραχυθεραπεία υψηλών δόσεων σε σύγκριση με τη βραχυθεραπεία χαμηλών δόσεων, η βελτιστοποίηση της δόσης στην επιφάνεια του κόλπου μπορεί να παρουσιάζει ενδιαφέρον κατά τη χρήση βραχυθεραπείας υψηλών δόσεων (6). Μέχρι σήμερα έχουν αναφερθεί μόνο αναδρομικά συλλεγμένα δεδομένα για τη βραχυθεραπεία χαμηλού ρυθμού δόσης- ακόμη λιγότερα δεδομένα είναι διαθέσιμα για τη βραχυθεραπεία υψηλής δόσης (7, 18, 21, 22).
For all types of brachytherapy no systematic clinical comparison between different applicator types is available that would include prospective assessment of vaginal morbidity using objective criteria, such as fibrosis, vaginal atrophy, thinning, teleangiectasia, and elasticity. Για όλους τους τύπους βραχυθεραπείας δεν υπάρχει συστηματική κλινική σύγκριση μεταξύ διαφορετικών τύπων εφαρμογέων που να περιλαμβάνει προοπτική αξιολόγηση της κολπικής νοσηρότητας με τη χρήση αντικειμενικών κριτηρίων, όπως ίνωση, κολπική ατροφία, λέπτυνση, τηλεαγγειεκτασία και ελαστικότητα.
Therefore, it is most likely that a 3D method has to be developed to evaluate critically the vaginal morbidity in a prospective setting and then to correlate these findings with the various dose parameters available with modern brachytherapy treatment planning. Taking into account the uncertainties of each dose point and DVH parameter, and, in addition, always comparing the spatial dose distribution within the vagina, analysis based on large patient cohorts would certainly give more insight into the clinical usefulness of each parameter. Ως εκ τούτου, είναι πολύ πιθανό να πρέπει να αναπτυχθεί μια τρισδιάστατη μέθοδος για την κριτική αξιολόγηση της κολπικής νοσηρότητας σε ένα προοπτικό πλαίσιο και στη συνέχεια να συσχετιστούν τα ευρήματα αυτά με τις διάφορες παραμέτρους δόσης που είναι διαθέσιμες με τον σύγχρονο σχεδιασμό της θεραπείας με βραχυθεραπεία. Λαμβάνοντας υπόψη τις αβεβαιότητες κάθε σημείου δόσης και παραμέτρου DVH και, επιπλέον, συγκρίνοντας πάντα τη χωρική κατανομή της δόσης εντός του κόλπου, η ανάλυση με βάση μεγάλες ομάδες ασθενών θα έδινε σίγουρα περισσότερες πληροφορίες για την κλινική χρησιμότητα κάθε παραμέτρου.
CONCLUSIONS ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
In relation to the vagina, point doses and DVH parameters have a high uncertainty for representative dose estimations. Dose points are influenced by geometrical positioning inaccuracies and are only partly related to the actual anatomic situation. DVH parameters are influenced by the resolution of sectional imaging, contouring accuracy, and applicator (source) reconstruction. For prospective treatment planning no clear concept is available for parameters and dose constraints for the vagina. Therefore, it is not recommended to contour the vaginal wall in daily clinical practice for individual adaptation of vaginal dose. The reproducibility of each dose parameter is not strong enough for use on a patient-by-patient basis. Uncertainties are in the same order of magnitude as the dose variations observed in a patient cohort treated with the same applicator and protocol. However, it seems possible to use such methods for comparisons between applicator types, standard loading patterns, treatment planning concepts, and for large patient cohorts in clinical settings. Additionally, in such comparisons, the spatial distribution of high-dose regions always has to be analyzed with regard to topography. Appropriate prospective assessment of vaginal morbidity is needed for further investigation into the clinical impact of vaginal dosimetry. Σε σχέση με τον κόλπο, οι σημειακές δόσεις και οι παράμετροι DVH έχουν υψηλή αβεβαιότητα για αντιπροσωπευτικές εκτιμήσεις δόσεων. Τα σημεία δόσεων επηρεάζονται από ανακρίβειες γεωμετρικής τοποθέτησης και σχετίζονται μόνο εν μέρει με την πραγματική ανατομική κατάσταση. Οι παράμετροι DVH επηρεάζονται από την ανάλυση της τμηματικής απεικόνισης, την ακρίβεια του περιγράμματος και την ανακατασκευή του εφαρμοστή (πηγή). Για τον μελλοντικό σχεδιασμό θεραπείας δεν υπάρχει σαφής έννοια για τις παραμέτρους και τους περιορισμούς δόσης για τον κόλπο. Ως εκ τούτου, δεν συνιστάται η διαμόρφωση του περιγράμματος του κολπικού τοιχώματος στην καθημερινή κλινική πρακτική για την ατομική προσαρμογή της κολπικής δόσης. Η αναπαραγωγιμότητα κάθε παραμέτρου δόσης δεν είναι αρκετά ισχυρή για χρήση ανά ασθενή. Οι αβεβαιότητες είναι της ίδιας τάξης μεγέθους με τις διακυμάνσεις της δόσης που παρατηρούνται σε μια ομάδα ασθενών που υποβάλλονται σε θεραπεία με τον ίδιο εφαρμοστή και το ίδιο πρωτόκολλο. Ωστόσο, φαίνεται ότι είναι δυνατή η χρήση τέτοιων μεθόδων για συγκρίσεις μεταξύ τύπων εφαρμοστή, τυποποιημένων προτύπων φόρτισης, εννοιών σχεδιασμού θεραπείας και για μεγάλες ομάδες ασθενών σε κλινικές ρυθμίσεις. Επιπλέον, σε τέτοιες συγκρίσεις, η χωρική κατανομή των περιοχών υψηλής δόσης πρέπει πάντα να αναλύεται σε σχέση με την τοπογραφία. Απαιτείται κατάλληλη προοπτική αξιολόγηση της κολπικής νοσηρότητας για την περαιτέρω διερεύνηση των κλινικών επιπτώσεων της κολπικής δοσιμετρίας.
REFERENCES ΑΝΑΦΟΡΕΣ
Kirisits C, Pötter R, Lang ST, et al. Dose and volume parameters for MRI based treatment planning in intracavitary brachytherapy of cervical cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2005;62:901-911. Kirisits C, Pötter R, Lang ST, et al. Παράμετροι δόσης και όγκου για σχεδιασμό θεραπείας με μαγνητική τομογραφία στην ενδοκολπική βραχυθεραπεία του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2005;62:901-911.
Pötter R, Haie-Meder C, Van Limbergen E, et al. Recommendations from Gynaecological (GYN) GEC ESTRO Working Group (II): Concepts and terms in 3D image-based treatment planning in cervical cancer brachytherapy: Aspects of 3D imaging, radiation physics, radiobiology, and 3D dose volume parameters. Radiother Oncol 2006;78:67-77. Pötter R, Haie-Meder C, Van Limbergen E, et al. Συστάσεις από την ομάδα εργασίας (II) του ESTRO GEC Gyn (Gyn): Έννοιες και όροι στον τρισδιάστατο σχεδιασμό θεραπείας με βάση την εικόνα στη βραχυθεραπεία του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας: Όψεις της τρισδιάστατης απεικόνισης, της φυσικής της ακτινοβολίας, της ραδιοβιολογίας και των παραμέτρων όγκου δόσης 3D. Radiother Oncol 2006;78:67-77.
Haie-Meder C, Pötter R, Van Limbergen E, et al. Recommendations from Gynaecological (GYN) GEC ESTRO Working Group (I): Concepts and terms in 3D image-based 3D treatment planning in cervical cancer brachytherapy with emphasis Haie-Meder C, Pötter R, Van Limbergen E, et al. Συστάσεις από την ομάδα εργασίας ESTRO (I) του GEC για τη γυναικολογία (GYN): Έννοιες και όροι στον τρισδιάστατο σχεδιασμό της θεραπείας με βάση την τρισδιάστατη εικόνα στη βραχυθεραπεία του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας με έμφαση
on MRI assessment of GTV and CTV. Radiother Oncol 2005;74:235-245. στην αξιολόγηση της GTV και της CTV με μαγνητική τομογραφία. Radiother Oncol 2005;74:235-245.
Brooks S, Bownes P, Lowe G, et al. Cervical brachytherapy utilizing ring applicator: Comparison of standard and conformal loading. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2005;63:934939. Brooks S, Bownes P, Lowe G, et al. Βραχυθεραπεία τραχήλου μήτρας με χρήση δακτυλίου εφαρμογής: Σύγκριση τυπικής και σύμμορφης φόρτισης. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2005;63:934939.
Noyes WR, Peters NE, Thomadsen BR, et al. Impact of optimized treatment planning for tandem and ring, and tandem and ovoids, using high-dose-rate brachytherapy for cervical cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1995;31:79-86.
Mai J, Erickson B, Rownd J, et al. Comparision of four different dose specification methods for high-dose-rate intracavitary radiation for treatment of cervical cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2001;51:1131-1141. Mai J, Erickson B, Rownd J, et al. Σύγκριση τεσσάρων διαφορετικών μεθόδων προσδιορισμού της δόσης για ενδοκοιλιακή ακτινοβολία υψηλού ρυθμού δόσης για τη θεραπεία του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2001;51:1131-1141.
Nevelsky A, Bar-Deroma R, Cokal GY, et al. Definition of vaginal doses in intrauterine high-dose-rate brachytherapy. Brachytherapy 2004;3:101-105. Nevelsky A, Bar-Deroma R, Cokal GY, et al. Ορισμός των κολπικών δόσεων στην ενδομήτρια βραχυθεραπεία υψηλών δόσεων. Brachytherapy 2004;3:101-105.
Holloway CL, Kirisits C, Cormack RA, et al. Vaginal dose delivered by tandem and ovoid versus tandem and ring in cervical cancer [Abstract]. Brachytherapy 2006;5:82. Holloway CL, Kirisits C, Cormack RA, et al. Κολπική δόση που χορηγείται με tandem και ωοειδές έναντι tandem και δακτυλίου στον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας [Περίληψη]. Brachytherapy 2006;5:82.
Kirisits C, Lang S, Dimopoulos, et al. The Vienna applicator for combined intracavitary and interstitial brachytherapy of cervical cancer: Design, application, treatment planning and dosimetric results. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006;65:624630. Kirisits C, Lang S, Dimopoulos, et al. The Vienna applicator for combined intracavitary and interstitial brachytherapy of cervical cancer: Σχεδιασμός, εφαρμογή, σχεδιασμός θεραπείας και δοσιμετρικά αποτελέσματα. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006;65:624630.
Rivard MJ, Coursey BM, DeWerd LA, et al. Update of AAPM Task Group no. 43 report: A revised AAPM protocol for brachytherapy dose calculations. Med Phys 2004;31:633-674. Rivard MJ, Coursey BM, DeWerd LA, et al: A revised AAPM protocol for brachytherapy dose calculations. Med Phys 2004;31:633-674.
Dimopoulos JCA, Schard G, Berger D, et al. Systematic evaluation of MRI findings in different stages of treatment of cervical cancer: Potential of MRI on delineation of target, patho-anatomical structures, and organs at risk. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006;64:1380-1388. Dimopoulos JCA, Schard G, Berger D, et al. Systematic evaluation of MRI findings in different stages of treatment of cervical cancer: Δυνατότητες της μαγνητικής τομογραφίας στην οριοθέτηση του στόχου, των παθολογοανατομικών δομών και των οργάνων σε κίνδυνο. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006;64:1380-1388.
Niroomand-Rad A, Blackwell CR, Coursey BM, et al. Radiochromic film dosimetry: Recommendations of AAPM Radiation Therapy Committee Task Group 55. American Association of Physicists in Medicine. Med Phys 1998;25:2093-2115. Niroomand-Rad A, Blackwell CR, Coursey BM, et al: Ομάδα εργασίας 55 της Επιτροπής Ακτινοθεραπείας της AAPM. Αμερικανική Ένωση Φυσικών Ιατρικής. Med Phys 1998;25:2093-2115.
Kirisits C, Stemberger A, Pokrajac B, et al. Clinical quality assurance for endovascular brachytherapy devices. Radiother Oncol 2004;71:91-98.
Kirisits C, Georg D, Wexberg P, et al. Determination and application of the reference isodose length (RIL) for commer- Kirisits C, Georg D, Wexberg P, et al. Προσδιορισμός και εφαρμογή του μήκους ισοδόσης αναφοράς (RIL) για την εμπορική-
cial endovascular brachytherapy devices. Radiother Oncol 2002;64:309-315. cial συσκευές ενδοαγγειακής βραχυθεραπείας. Radiother Oncol 2002;64:309-315.
Tanderup K, Hellebust TP, Kirisits C, et al. Impact of applicator reconstruction on the stability of DVH parametres in 3D image based brachytherapy in locally advanced cervical cancer [Abstract]. Radiother Oncol 2006;81(Suppl. 1):S95. Tanderup K, Hellebust TP, Kirisits C, et al. Impact of applicator reconstruction on the stability of DVH parametres in 3D image based brachytherapy in locally advanced cervical cancer [Περίληψη]. Radiother Oncol 2006;81(Suppl. 1):S95.
Elfrink RJM, Kolkman-Deurloo IKK, van Kleffens HJ, et al. Determination of accuracy of implant reconstruction and dose delivery in brachytherapy in the Netherlands and Belgium. Radiother Oncol 2001;59:297-306. Elfrink RJM, Kolkman-Deurloo IKK, van Kleffens HJ, et al. Προσδιορισμός της ακρίβειας της ανακατασκευής του εμφυτεύματος και της παροχής δόσης στη βραχυθεραπεία στις Κάτω Χώρες και το Βέλγιο. Radiother Oncol 2001;59:297-306.
Thomadsen BR. Achieving quality in brachytherapy. Medical Science Series. London: IOP Publishing; 2000. Thomadsen BR. Επίτευξη ποιότητας στη βραχυθεραπεία. Medical Science Series. Λονδίνο: IOP Publishing, 2000.
Au SP, Grigsby PW. The irradiation tolerance dose of the proximal vagina. Radiother Oncol 2003;67:77-85. Au SP, Grigsby PW. Η δόση ανοχής ακτινοβολίας του εγγύς κόλπου. Radiother Oncol 2003;67:77-85.
Hintz BL, Kagan AR, Chan P, et al. Radiation tolerance of the vaginal mucosa. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1980;6:711716. Hintz BL, Kagan AR, Chan P, et al. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1980;6:711716.
Hartmann TJ, Sarkaria JN, Petereit DG, et al. A analysis of the efficacy and safety of high dose rate as compared with low dose rate brachytherapy in the treatment of uterine cervical carcinoma. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1993;27:130.
Bruner DW, Lanciano R, Keegan M, et al. Vaginal stenosis and sexual function following intracavitary radiation for the treatment of cervical and endometrial carcinoma. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1993;27:825-830. Bruner DW, Lanciano R, Keegan M, et al. Κολπική στένωση και σεξουαλική λειτουργία μετά από ενδοκολπική ακτινοβολία για τη θεραπεία του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας και του ενδομητρίου. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1993;27:825-830.
Reprint requests to: Daniel Berger, M.Sc., Department of Radiotherapy and Radiobiology, Medical University of Vienna/AKH Wien Währinger Gürtel 18-20, A-1090 Vienna, Austria. Tel: (+43)(+43) 1-40400-2695; Fax: (+43)(+43) 1-40400-2696; E-mail: daniel. berger@akhwien.at Αιτήματα αναδημοσίευσης προς: Währinger Gürtel 18-20, A-1090 Βιέννη, Αυστρία. Τηλ: (+43)(+43) 1-40400-2695- Φαξ: (+43)(+43) 1-40400-2696- E-mail: daniel. berger@akhwien.at.
Conflict of interest: none. Σύγκρουση συμφερόντων: καμία.
Acknowledgments-Systematic retrospective dose-volume histogram analysis was performed within a study sponsored by the Österreichische Nationalbank (Jubiläumsfondsprojekt Nr. 10937). Ευχαριστίες Η συστηματική αναδρομική ανάλυση ιστογράμματος δόσης-όγκου πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο μελέτης που χρηματοδοτήθηκε από την Österreichische Nationalbank (Jubiläumsfondsprojekt Nr. 10937).
Received Aug 17, 2006, and in revised form Nov 9, 2006. Accepted for publication Nov 16, 2006. Παραλήφθηκε στις 17 Αυγούστου 2006 και σε αναθεωρημένη μορφή στις 9 Νοεμβρίου 2006. Αποδεκτή για δημοσίευση 16 Νοεμβρίου 2006.
Dose prescription at level of point A " x//-x\mathrm{x} /-\mathrm{x} " mm left and right. Συνταγή δόσης στο επίπεδο του σημείου A " x//-x\mathrm{x} /-\mathrm{x} " mm αριστερά και δεξιά.
