Gamma-Knife-Dosimetrieunterschiede, TMR 10 versus Faltungsalgorithmus

Die Gamma-Knife-Radiochirurgie (GKR) ist eine etablierte Behandlungsmethode für Hirntumoren und Funktionsstörungen des Gehirns. Es stützt sich auf mathematische Algorithmen, um die Dosisverteilung vorherzusagen und die Dosis an beliebigen Punkten im Kopf zu berechnen. In den letzten 25 Jahren wurden die mit der Gamma-Knife-Radiochirurgie angewendeten Dosen mithilfe eines einfachen Algorithmus berechnet, der als Tissue Maximum Ratio-Algorithmus (TMR) bezeichnet wird. Die Dosisplanung unter Verwendung dieses Algorithmus beruht auf einer Reihe von Annäherungen, um eine schnelle Isodosenberechnung während der Behandlungsplanung zu ermöglichen. Eine der wichtigsten davon ist die Annäherung der Förderhöhe an die wasseräquivalente Dichte. Die erhöhte Elektronendichte von Gehirn und Knochen (im Vergleich zu Wasser) und die nahezu Nulldichte von Lufthohlräumen im Schädel können erhebliche Störungen bei den Isodosen- und Strahl-Ein-Zeit-Berechnungen verursachen.

Mit dem Aufkommen schnellerer Workstations kann der Effekt von Gewebeinhomogenitäten endlich in angemessener Zeit während des Behandlungsplanungsprozesses berechnet werden; Ein neuerer, modernerer Algorithmus, der als Faltungsalgorithmus bekannt ist, ist jetzt im Handel erhältlich. Es verwendet die im CT-Scan angezeigten Dichtewerte zur Vorhersage der Dosisverteilung und soll die Strahlendosis genauer berechnen, obwohl es vor der klinischen Implementierung weiterer Untersuchungen bedarf. Inter- und Indikationsunterschiede zwischen den alten und neuen Algorithmen müssen verstanden werden, bevor diese Methode sicher in einem klinischen Umfeld eingesetzt werden kann. Ziel dieser Studie ist es, die dosimetrischen Unterschiede zwischen diesen Dosisberechnungsalgorithmen zu verstehen und die Implikationen der Verwendung des Faltungsalgorithmus für GKR zu bewerten. Eine große Anzahl von Behandlungen wird unter Verwendung des Faltungsalgorithmus neu geplant und mit den TMR-Plänen verglichen, die zur Behandlung der Patienten verwendet wurden. Mit beiden Algorithmen werden die Strahl-Ein-Zeit, die proportional zur Dosis ist, und eine Reihe häufig verwendeter Metriken für die Ziele wie Abdeckung, Selektivität, Gradientenindex sowie mittlere und maximale Dosis geschätzt. Eine Untergruppenanalyse wird durchgeführt, um zu beurteilen, ob Faktoren wie Diagnose, Kopfgröße oder Ort des Ziels den relativen Unterschied zwischen den Methoden beeinflussen könnten. Die Behandlungspläne werden verglichen und die möglichen Auswirkungen auf die Behandlungsplanung werden aufgeklärt.