So erkennt die patientenspezifische dreidimensionale Qualitätssicherung Unwägbarkeiten und Fehler

Der Text wurde ursprünglich in der Herbstausgabe der EMP News der European Federation Of Organizations For Medical Physics - EFOMP veröffentlicht.

In der Strahlentherapie hat sich in den vergangenen Jahrzehnten enorm viel getan. Die Behandlungen werden immer komplexer und benutzen inzwischen höhere Strahlendosen, steilere Gradienten und kleinere Sicherheitssäume. Im Gegenzug ist innerhalb unserer Community die Nachfrage nach verstärkten Orientierungshilfen zu Dosierungen im Hinblick auf die Effizienz der Behandlungen und die möglichen Komplikationen für das Normalgewebe gestiegen. (1)(2) Gleichzeitig hat sich gezeigt, dass bessere Methoden der patientenspezifischen Qualitätssicherung erforderlich sind.

Seit dem Jahr 2014 arbeite ich an der Verbesserung von 3D-Systemen zur Zweitkontrolle. Als die ersten Lösungen auf dem Markt erschienen und weiterentwickelt wurden, erkannten viele weitere Mitglieder unserer Community die Probleme, auf die auch ich zu Beginn meiner Laufbahn gestoßen war. Einige dieser Probleme wie die erhöhte Fehlerempfindlichkeit oder der Bedarf für Automatisierungslösungen und effizientere Verfahren wurden in einer hervorragenden Publikation zusammengefasst (3), die mir bei meiner ersten klinischen Umsetzung einer unabhängigen 3D-Zweitkontrolle half.

Ich habe viele Mitglieder unserer Community bei der Umstellung auf 3D-Zweitkontrollen begleitet. Dabei sind mir zahlreiche Fehler in der Behandlungsplanung aufgefallen. Diese Fehler haben verschiedene Ursachen und betreffen unter anderem die Modellierung der Dosierungssysteme z. B. im Hinblick auf folgende Aspekte: Begrenzungen der MLC-Lamellen, MLC-Tongue-and-Groove Effekte, Lamellen-/Kollimator-Übertragung, Kollimatoren/MLC-Penumbra, Ausgleichssysteme (Streuung, Strahlaufhärtung, Ausrichtung), Outputfaktoren für kleine Feldgrößen, Rückstreuung in den Dosismonitor und Querprofile. Darüber hinaus kommt es zu Fehlern bei der Auswahl der richtigen Rastergröße für die Dosisberechnung und der Anwendung und Modellierung von Heterogenitätskorrekturen.

Meiner Erfahrung nach erkennen 3D-Zweitkontrollen eine Vielzahl sicherheitsrelevanter Faktoren. Allerdings decken sie auch viele Probleme in Bezug auf die Qualität der Behandlungspläne wie etwa unterschiedliche Dosierungen im gesamten Patienten und nicht nur an zwei vorab ausgewählten Stellen und in zweidimensionalen Ebenen auf. Dies ermöglicht die Bewertung der Dosis in jedem Voxel, die Durchführung einer DVH-Analyse und die Nutzung von Planungsprotokollen zur automatischen und schnellen Beurteilung spezifischer Planungskriterien.

Auf diese Beobachtungen ist nun die AAPM Task Group 219 in einem Artikel (4) eingegangen, in dem sie die Grenzen von Vergleichen für einzelne Punkte hervorheben und eine Umstellung auf Zweitkontrollen empfehlen, mit denen bei hohen Dosisvolumen die Dosisverteilung berechnet wird. Die TG-219 betont zudem die Bedeutung der Unabhängigkeit der Zweitkontrolle. Der Artikel zeigt sehr anschaulich die wichtigsten Aufgaben im Hinblick auf Akzeptanz und Inbetriebnahme von Systemen zur Zweitkontrolle auf.

Allerdings wurden in dem Artikel die zum Zeitpunkt der Veröffentlichung auf dem Markt verfügbaren kommerziellen Lösungen falsch dargestellt; das gilt insbesondere für das Angebot von RadCalc (LifeLine Software, Inc., ein Unternehmen der LAP Group) mit seinen 3D-Modulen, die sowohl Collapsed-Cone-Convolution-Superposition-Algorithmen als auch Monte-Carlo-Algorithmen (und somit den Goldstandard) beinhalten. Die im Januar 2020 veröffentlichte Version 7.1 der RadCalc-Software enthält 3D-Dosierungsmodule, die anhand der Nutzung klinisch erfasster Strahlungsdaten höchste Genauigkeit gewährleisten. Darüber hinaus bieten die zuvor veröffentlichten RadCalcAIR-Module mit ihren intelligenten, auf der Basis von Kundenvorschlägen entwickelten Automatisierungsfunktionen eine umfassende Lösung für klinische Workflows.

RadCalc 7.1 ist zudem mit allen Tools ausgestattet, die für eine gründliche Beurteilung von Behandlungsplänen erforderlich sind. So können etwa Pläne in einzelne Strahlen aufgeteilt werden, und es gibt Optionen zum automatischen Hinzufügen von Analysepunkten und -linien aus RadCalc, sodass die Pläne nicht länger im jeweiligen Therapieplanungssystem geändert werden müssen. Mit RadCalc können die Nutzer ihre Qualitätssicherungsprogramme nach Belieben anpassen: Die Software ermöglicht die Auswahl der für die 3D-Dosisberechnung verwendeten Hardware und ist auf jedes Kliniknetzwerk skalierbar.

Des Weiteren liefert die AAPM Task Group 219 einen Ausblick auf kommende RadCalc-Funktionen: Im nächsten Release werden die EPID-Tools aus Dosimetry Check (Math Resolutions, LLC) für die Messung der Dosisleistung in Luft und die In-vivo-Dosimetrie integriert.

Literaturangaben:

1. Grimm et al. High Dose per Fraction, Hypofractionated Treatment Effects in the Clinic (HyTEC): An Overview. RedJournal 110 (1), May 2021
2. Benedict et al. Stereotactic Body Radiation Therapy: The Report of AAPM Task Group 101. Med. Phys. 37 (8), Aug 2010
3. Pulliam et al. A six‐year review of more than 13,000 patient‐specific IMRT QA results from 13 different treatment sites. J Appl Clin Med Phys. 2014 Sep; 15(5): 196–206
4. Zhu et al. Report of AAPM Task Group 219 on independent calculation- based dose/MU verification for IMRT