Treatment Planning and Dose Verification for Combined Internal and External Radiotherapy (CIERT)

Zusammenfassung Ziel Die kombinierte interne und externe Radiotherapie (CIERT) mittels offenen Radionukliden und externer Bestrahlung ermoglicht die Ausnutzung der Vorteile beider Bestrahlungsansatze. Hierzu zahlen steile Dosisgradienten und eine geringe Normalgewebstoxizitat durch die Bestrahlung mit offenen Radionukliden sowie die homogene Dosisdeposition innerhalb des Tumors durch externe Bestrahlung. Fur eine kombinierte Bestrahlungsplanung soll eine Infrastruktur zur Berucksichtigung der Dosisbeitrage aus beiden Modalitaten geschaffen werden. Anschlie ss end soll die physikalische Verifikation der Dosisverteilung messtechnisch mittels OSL-Detektoren erfolgen. Methode Die interne Bestrahlung erfolgte durch Re-188 in einem Zylinderphantom mit drei zylindrischen Einsatzen. Nach Akquisition von SPECT-Aufnahmen wurde die interne Dosis mittels der Software STRATOS berechnet und als DICOM-RT-Datensatz exportiert. Mittels der Planungssoftware Pinnacle wurde diese Dosisverteilung als Vorbestrahlung berucksichtigt und die externe Bestrahlung mit 6 MV Photonen geplant. Die Messung der Dosisbeitrage erfolgte mittels OSL-Detektoren aus Berylliumoxid fur die kombinierte Bestrahlung und fur beide Modalitaten getrennt. Ergebnisse Die geplante Kombinationsbestrahlung mit 1 Gy, 2 Gy und 4 Gy konnte innerhalb der Messunsicherheit der Detektoren sowohl fur die getrennten als auch die kombinierte interne und externe Bestrahlung verifiziert werden. Das mittlere Ansprechvermogen der Detektoren bei der internen Bestrahlung mit Re-188 betrug dabei (88,6 2,4) % gegenuber der Kalibrierung mit 200 kV Rontgenstrahlen, wogegen das Ansprechvermogen fur 6 MV Photonen bei (146,0 4,9) % lag. Schlussfolgerung Es wurde ein Ablaufschema fur die Bestrahlungsplanung bei der kombinierten internen und externen Radiotherapie entwickelt und erfolgreich getestet. Messtechnisch konnte die Dosisverifikation mittels OSL-Detektoren erfolgreich umgesetzt werden, so dass die physikalisch-technischen Grundlagen fur die Dosimetrie bei Kombinationsbestrahlungen gelegt sind. Abstract Aim The combined internal and external radiotherapy (CIERT) take advantage of the benefits from radionuclide therapy and external beam irradiation. These include steep dose gradients and a low toxicity to normal tissue due to the use of unsealed radioisotopes as well as homogeneous dose distribution within the tumor due to external beam irradiation. For a combined irradiation planning, an infrastructure has to be developed that takes into account the dose contributions from both modalities. A physical verification of the absorbed dose distribution should follow by measurements using OSL detectors. Method Internal irradiation was performed using Re-188 in a cylindrical phantom with three inserts. SPECT images were acquired to calculate the internal dose using the software STRATOS. The dose distribution was exported as DICOM-RT data and imported in the software Pinnacle. Based on the internal dose distribution the external irradiation using 6 MV photons was planned. The dose contributions of both modalities separately as well as for combined irradiation was measured using OSL detectors made out of Beryllium oxide. Results The planed doses of combined irradiation (1 Gy, 2 Gy, 4 Gy) could be verified within the uncertainty of the detectors. The mean energy response to Re-188 was (88.6 +/- 2.4) % with respect to the calibration with 200 kV X-ray irradiation. The energy response to 6 MV photons was (146.0 +/- 4.9) %. Conclusion A workflow for the treatment planning of combined internal and external radiotherapy has been developed and tested. Measurements verified the calculated doses. Therefore, the physical and technical basis for the dosimetry of combined irradiation were worked out.