Active Breathing Control (ABC) : Messung und Reduktion von ateminduzierten Organbewegungen des Thorax

Kientopf, Aline; Eble, Michael J.

doi:29944

Active Breathing Control (ABC) : Messung und Reduktion von ateminduzierten Organbewegungen des Thorax = Active Breathing Control (ABC) : determination and reduction of breathing-induced organ motion in the chest

Kientopf, Aline (Author)

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Aline Kientopf

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

Umfang67, [8] S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Eble, Michael J. (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-12-02

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-30849
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51473/files/Kientopf_Aline.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Strahlentherapie (532030-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Bronchialkrebs (Genormte SW) ; Bestrahlung (Genormte SW) ; Strahlentherapie (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; Atemtriggerung (frei) ; Bestrahlungsgrenzen (frei) ; Planungszielvolumen (frei) ; Pneumonitis (frei) ; radiotherapy (frei) ; planning target volume (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
ZIELSETZUNG: Aufgrund von atemindzierten Organbewegungen des Thorax fällt das bestrahlte Volumen intrathorakal gelegener Tumore oft sehr groß aus. Wir untersuchten daher die klinische Anwendbarkeit und den Effekt auf den Atemzyklus eines aktiven Atemkontrollsystems.MATERIAL UND METHODEN: Wir haben 36 Patienten mit inoperablem, intrathorakalem Tumor in unsere Studie eingeschlossen. CT-Aufnahmen wurden zu unterschiedlichen Phasen des Atemzyklus angefertigt. Diese Aufnahmen erfolgten nach Inspiration, Exspiration und nach einer Mittelstellung der Atmung, die Hechelatmung, die die subjektiv maximal tolerierbare Reduktion des Atemzugvolumens repräsentiert. Um die ateminduzierten Organbewegungen zu messen, wählten wir 13 Landmarken, die wir mit unserer Software für Linearfusion überlagerten. Bei 4 Patienten wiederholten wir die Aufnahmen während Therapie, um die Reproduzierbarkeit zu untersuchen.ERGEBNISSE: Im Vergleich der normalen zur flachen Atmung konnten wir eine statistisch signifikante Reduktion der Organbewegungen durch Einschränkung des Atemvolumens zeigen. Bei der Auswertung der Reproduzierbarkeit zeigte sich eine Abweichung der Thoraxwand auf Höhe der Trachealbifurkation von 0,24 mm bis zu 3,5 mm im Bereich der Zwerchfellkuppeln bei Exspiration und Hechelatmung. Bei der normalen Atmung zeigten sich Abweichungen von 0,24 mm für die Thoraxwand bis 5,25 mm für das Zwerchfell.SCHLUSSFOLGERUNG: Durch die einfache Einschränkung des Atemzugvolumens infolge der Hechelatmung kann eine statistisch signifikante und reproduzierbare Reduktion der respiratorisch bedingten Organbewegungen erzielt werden. Dieses ermöglicht eine Verkleinerung des PTV und trägt somit dazu bei, strahleninduzierte Nebenwirkungen an Normalgewebe der Lunge möglichst gering zu halten. Des Weiteren kann bei weniger bestrahltem Volumen eine höhere Strahlendosis appliziert werden.

PURPOSE: Extensive radiotherapy volumes for tumors of the chest are partly caused by interfractional organ motion. We evaluated the feasibility of respiratory observation tools using the active breathing control (ABC) system and the effect on breathing cycle regularity and reproducibility.METHODS AND MATERIALS: Thirty-six patients with unresectable tumors of the chest were selected for evaluation of the ABC system. Computed tomography scans were performed at various respiratory phases starting at the same couch position without patient movement. Threshold levels were set at minimum and maximum volume during normal breathing cycles and at a volume defined as shallow breathing, reflecting the sujective maximal tolerable reduction of breath volume. To evaluate the extend of organ movement, 13 landmarks were considered unsing commercial software for image coregistration. In 4 patients second examinations were performed during therapy.RESULTS: Investigating the differences in a normal breathing cycle versus shallow breathing, a statistically significant reduction of respiratory motion in the upper, middle an lower regions of the chest could be detected, representing potential movement reduction achieved through reduced breath volume. Evaluating interfraction reproducibility, the mean displacements ranged between 0.24 mm (chest wall/tracheal bifurcation) to 3.5 mm (diaphragm) for expiration and shallow breathing and 0.24 mm (chest wall) to 5.25 mm (diaphragm) for normal inspiration.CONCLUSION: By modifying regularity of the respiratory circle through reduction of breath volume a signigicant and reproducible reduction of the chest and diaphragm motion is possible, enabling reduction of treatment margins.

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