The effect of intravenous contrast agent on lung cancer treatment planning with different systems

Abstract

OBJECTIVES The effects of intravenous contrast agent on two different 3D conformal radiotherapy treatment planning systems with different algorithms were studied. METHODS Contrast-enhanced and non-contrast computed tomography (CT) data sets belonging to a lung cancer patients were studied with XiO (CMS) and Eclipse™ (Varian). The convolution, Clarkson, fast superposition and standard superposition algorithms of XiO and modified Batho, Batho power law and equivalent TAR algorithms of Eclipse were studied with different field sizes and angles. The correlations between the changes of monitor units (MU) with both field sizes and total Hounsfield unit (HU) changes were investigated. RESULTS The mean MU change was +1.3% (-1% to +3.2%). There was a strong linear correlation between HU and MU changes of XiO algorithms (r2=0.79) and no correlation in Eclipse. CONCLUSION Although 3D planning of the lung could be done with contrasted CT dataset, according to our findings, it should ideally be planned with non-contrast CT fusing with created volumes in contrasted ones.

Keywords

• Lung Neoplasms,Radiotherapy,Radiotherapy, Conformal,Contrast Media,Clinical Protocols,Antineoplastic Protocols

Akciğer kanserinin tedavi planlamasında intravenöz kontrast ajanların farklı tedavi planlama sistemleri üzerindeki etkileri

Öz

AMAÇ Akciğer kanserinin üç boyutlu konformal radyoterapi planlamasında intravenöz kontrast ajan kullanımının iki ayrı tedavi planlama sisteminin farklı algoritmalarıyla hesapladığı dozlardaki değişim incelendi. GEREÇ VE YÖNTEM Akciğer kanserli hastanın kontrastsız ve kontrastlı bilgisayarlı tomografi (BT) kesitleri XiO ( CMS) ve Eclipse™ (Varian) sistemlerinde değerlendirildi. Çeşitli alan boyutları ve açı düzenlemelerinde eşit ağırlıklı dozlar gönderilerek XiO 'nun konvolüsyon, Clarkson, hızlı süperpozisyon ve standart süperpozisyon ile Eclipse'nin modified Batho, Batho power law ve equivalent TAR algoritmaları ile hesaplanan monitör ünitlerin (MU) kontrastla değişimi değerlendirildi. Tüm algoritmalarda toplam monitör ünit değişikliklerinin Hounsfield unit (HU) değişimi ve alan boyutu ile bağıntısı araştırıldı. BULGULAR Kontrast madde kullanımı ile MU değerlerinde ortalama +%1,3'lük (-%1 ile +%3,2 arasında) artış oldu. XiO'de HU değişimi ile MU değişimi arasında lineer ve güçlü (r2=0,79) olarak saptanan bağıntı Eclipse'te gösterilemedi. SONUÇ Bulgularımız kontrastlı BT kesitleri ile üç boyutlu radyoterapi planlaması yapılabileceğini düşündürmekle birlikte, hedef hacimlerin kontrastlı kesitler üzerinde belirlenip kontrastsız kesitlerle füzyonu ve planlamanın kontrastsız kesitler üzerinde yapılması en uygun yaklaşımdır.

Anahtar Kelimeler

• Akciğer kanseri, kontrast madde, tedavi planlama sistemi, 3B radyoterapi

References

1. 1. Shibamoto Y, Naruse A, Fukuma H, Ayakawa S, Sugie C, Tomita N. Influence of contrast materials on dose calculation in radiotherapy planning using computed tomography for tumors at various anatomical regions: a prospective study. Radiother Oncol 2007;84(1):52-5.
2. 2. Mah K, Van Dyk J. On the impact of tissue inhomogeneity corrections in clinical thoracic radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1991;21(5):1257- 67.
3. 3. AAPM report No. 85. Tissue inhomogeneity corrections for megavoltage photon beams. Madison, WI: American Asociation of Physicists in Medicine by Medical Physics Publishing; 2004.
4. 4. Ramm U, Damrau M, Mose S, Manegold KH, Rahl CG, Böttcher HD. Influence of CT contrast agents on dose calculations in a 3D treatment planning system. Phys Med Biol 2001;46(10):2631-5.
5. 5. Robar JL, Riccio SA, Martin MA. Tumour dose enhancement using modified megavoltage photon beams and contrast media. Phys Med Biol 2002;47(14):2433-49.
6. 6. Lees J, Holloway L, Fuller M, Forstner D. Effect of intravenous contrast on treatment planning system dose calculations in the lung. Australas Phys Eng Sci Med 2005;28(3):190-5.
7. 7. Engelsman M, Damen EM, Koken PW, van 't Veld AA, van Ingen KM, Mijnheer BJ. Impact of simple tissue inhomogeneity correction algorithms on conformal radiotherapy of lung tumours. Radiother Oncol 2001;60(3):299-309.
8. 8. Carrasco P, Jornet N, Duch MA, Panettieri V, Weber L, Eudaldo T, et al. Comparison of dose calculation algorithms in slab phantoms with cortical bone equivalent heterogeneities. Med Phys 2007;34(8):3323-33.