10.6094/UNIFR/11086
Kuder, Laura
Vergleich manueller und halb-automatischer Methoden der Zielvolumendefinition für die stereotaktische Strahlentherapie von Patienten mit malignen pulmonalen Läsionen in der 3D-FDG-PET, der 4D-FDG-PET und der 4D-CT
Universität Freiburg
2016
Klinik für Strahlenheilkunde
ger
10.6094/UNIFR/11086
Inhaltsverzeichnis
1 ZUSAMMENFASSUNG 1
2 GRUNDLAGEN 2
2.1 MALIGNE LÄSIONEN DER LUNGE 2
2.1.1. BRONCHIALKARZINOM 2
2.1.2. LUNGENMETASTASEN 2
2.1.3. DIAGNOSTIK 3
2.1.4. THERAPIE MALIGNER LÄSIONEN DER LUNGE 6
2.2 BILDGEBUNG 8
2.2.1. COMPUTERTOMOGRAPHIE 8
2.2.2. FDG-PET 10
2.2.3. KOMBINATION VON PET UND CT IN 3D- UND 4D-AUFNAHMEN 12
2.2.4. INDIKATION/EINSATZ VON 3D-PET 13
2.3 STRAHLENTHERAPIE 16
2.3.1. DEFINITION UND WIRKUNGSWEISE 16
2.3.2. NEBENWIRKUNGEN 17
2.3.3. BESTRAHLUNGSTECHNIK 19
2.3.4. PLANUNG UND DURCHFÜHRUNG 20
2.4 KONTURIERUNGSMETHODEN IN DER 4D-CT 24
2.5 KONTURIERUNGSMETHODEN IN DER PET (3D UND 4D) 26
2.6 KONTURIERUNG IN KOMBINIERTEN 3D- UND 4D-PET/CT-AUFNAHMEN 30
3 FRAGESTELLUNGEN 30
4 MATERIAL UND METHODEN 32
4.1.1. PATIENTENDATEN 32
4.1.2. BILDDATEN 33
4.1.3. DURCHFÜHRUNG 34
4.1.4. KONTURIERUNGSMETHODEN 37
4.2 AUSWERTUNG 39
4.3 KOOPERIERENDE EINRICHTUNGEN 41
5 ERGEBNISSE 42
5.1 INTEROBSERVERVARIABILITÄT DER MANUELLEN KONTUREN IN DER 4D-CT 42
5.1.1. VERGLEICH UNTERSCHIEDLICHER METHODEN ZUR BESTIMMUNG EINES VALIDEN ZIELVOLUMENS AUS DER PET-UNGATED 43
5.2 MANUELLE KONTUREN IN DER 4D-PET 45
5.2.1. ABHÄNGIGKEIT DER KIS DES 4D-PET VON DER „TUMORGRÖßE“ (GTV-50%), DEM SUVMAX UND DER BEWEGUNGSAMPLITUDE 47
5.2.2. ABHÄNGIGKEIT DER KIS DER ITVS IM 4D-PET-DATENSATZ VOM SUVMAX DER LÄSIONEN 49
5.3 HALB-AUTOMATISCHE KONTURIERUNGSMETHODEN IN DER 4D-PET 52
5.3.1. RANKING DER HALBAUTOMATISCHEN KONTURIERUNGSMETHODEN 57
5.3.2. ABHÄNGIGKEIT DER KIS DER HALB-AUTOMATISCHEN KONTUREN VON TUMORGRÖßE, SUVMAX UND BEWEGUNGSAMPLITUDE 58
5.4 KAPPA INDICES ALLER METHODEN AUF EINEN BLICK 60
6 DISKUSSION 61
7 SCHLUSSFOLGERUNGEN 66
8 LITERATUR 67
9 VERZEICHNISSE 78
9.1 VERZEICHNIS DER ABKÜRZUNGEN 78
9.2 VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN 80
10 VERZEICHNIS DER TABELLEN 82
11 ANLEITUNG ZUR KONTURIERUNG IM AQUILAB-PROGRAMM 83
Zielsetzung: Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Optimierung der Zielvolumendefinition für die stereotaktische Bestrahlung maligner Läsionen in der Lunge leisten. Die Bilddaten von SBRT (Stereotaktische Strahlentherapie)-Patienten mit Tumoren, die in der CT gut abgrenzbar sind, dienen als Modell um eine PET-basierte Methode zu erarbeiten, die später in Fällen wo der Tumor in der CT nicht eindeutig zu erkennen ist (z.B. SBRT zentraler Tumore), genutzt werden kann.
Methoden: Es lagen 12 Datensätze koregistrierter 3D- und 4D-FDG-PET/CT- Aufnahmen von 11 stereotaktisch bestrahlten Patienten mit insgesamt 18 malignen pulmonalen Raumforderungen zugrunde. Vier Strahlentherapeuten konturierten GTVs (Gross Tumor Volume) in allen Schichten der 4D-CT- und der CT-ungated-Aufnahme (einem über die Zeit gemittelteten Bild). Drei dieser Observer definierten außerdem das GTV jeder Läsion in den 4D- und 3D-PET-Aufnahmen. Zwei Source/Background-Algorithmen - Homburger-Algorithmus (HOM) und Rover-Algorithmus (Ro) - sowie zwei Schwellwert-basierte Algorithmen mit 15% bzw 40% des SUVmax, wurden für die GTV-Definition in der 3D- und 4D-PET eingesetzt. Für die 4D-Konturen wurde jeweils ein ITV (internal target volume) erstellt, das der Summe der GTVs aus allen Atemphasen entspricht.
Als Referenz diente die Konsenskontur ITV-CT-Ref welche mittels eines Voting-Verfahrens (mindestenst zwei von vier) anhand der manuellen 4D-CT-Konturen erzeugt wurde. Mittels statistischer Standardmethoden wurden die Volumina und der Kappa Index (KI; auch als Dice Similarity Coefficient bekannt) für den Grad der Überlappung der Konturen verglichen.
Ergebnisse: 3D-PET-Aufnahmen sind nicht geeignet für die Zielvolumendefinition bewegter Läsionen in der Lunge. 4D-PET-Aufnahmen hingegen können für die ITV-Bestimmung verwendet werden, was insbesondere bei Läsionen, die in der CT schlecht abgrenzbar sind, von Bedeutung ist.