Hat die Dichtemodifikation durch atmungs-induzierte Bewegungen im retrospektiven 4D-CT einen Einfluss auf die berechnete Dosisverteilung im Bestrahlungsplan?

Ziele: Für bewegte Objekte liegt aufgrund von „Verschmierungseffekten“ eine Dichteverteilung vor, die vom 4D-CT als gemittelte Hounsfield Einheiten (HE) ausgegeben werden. Das Ziel dieser Studie ist eine Abschätzung dieses Dichteeffektes auf die resultierende Dosisverteilung in den Bestrahlungsplänen für Bestrahlungen ohne bzw. mit Respiratory Gating. Methode: Es wurden jeweils konventionelle Planungs-CT's und 4D-CT's bei Frequenzen von 15 Auslenkungen pro Minute und einer Amplitude von 2cm der gewebeäquivalenten Dichten aufgenommen. Um den Einfluss der Dichteänderung zu untersuchen, wurde jeweils ein identischer Bestrahlungsplan als 4-Felderbox eingegeben. Für eine Normierungspunktstudie wurde ein Bestrahlungsplan in 3-Felder-Technik 0°/120°/240° Feldgröße 8cm x 8cm über einen Würfel (3cm Kantenlänge) erstellt. Ergebnis: Die Auswertung der bewegten Dichteeinsätze ergibt für das bewegte Phantom im Fall des konventionellen CT's dieselben Werte, wie für das unbewegte, wenn die Struktur in der Schicht erfasst wird. Im Falle des 4D-CT's ist die Knochendichte geringer, weil sie durch die Bewegung in einer Umgebung geringerer Dichte „verschmiert“ wird. Für Lunge und Weichteilgewebe ist die Tendenz umgekehrt. Wird die Struktur durch Setzen eines Gatingfensters „ruhiggestellt“ nehmen auch die Dichten wieder die Werte des Ruhephantoms an. Gravierende Veränderungen in der Isodosenverteilung für beide Fälle ergeben sich an den Grenzflächen großer Dichtegradienten, hingegen können signifikante Änderungen in der absoluten Dosisverteilung bei einer Verschiebung des Normierungspunktes nicht beobachtet werden. Schlussfolgerung: Ein 4D-CT bildet die Hounsfield-Einheiten bei Bewegung realistischer ab. In der praktischen Bestrahlungsplanung ist dies für die Absolutdosis nur von sekundärer Bedeutung, stärkere Effekte werden aber in Bereichen größerer Dichtegradienten beobachtet, und können sich bei der Ermittlung von Dosen in Risikostrukturen bemerkbar machen.

Korrespondierender Autor: Block A

Klinikum Dortmund, Institut für Medizinische Strahlenphysik, Beurhausstr. 40, 44137 Dortmund

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4D-CT - Hounsfield Einheiten - Bestrahlungsplanung