Görüntü kılavuzluğunda radyoterapi uygulanan pelvik maligniteli hastalarda vücut kitle indeksi' nin set-up güvenilirliğine etkisi
Effect of body mass index on set-up errors in patients treated with image guided radiotherapy for pelvic malignancies
Yazar: OKAN ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. LÜTFİYE ZÜMRE ARICAN ALICIKUŞ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Radyoloji Onkolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2015
Konu: Onkoloji = Oncology
Dizin: Neoplazm metastazları = Neoplasm metastasis ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyografi = Radiography ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Retrospektif çalışmalar = Retrospective studies ; Vücut kitle indeksi = Body mass index ; Ürogenital neoplazmlar = Urogenital neoplasms

Özet:
Amaç: Çalışmamızın amacı, tedavi öncesi vücut kitle indeksi (VKİ) bilinen pelvik malignite nedeniyle görüntü kılavuzluğunda radyoterapi uygulanmış hastalarda; VKİ'nin set-up hatalarına olan etkisini retrospektif olarak değerlendirmektir. Ayrıca, elde edilecek sonuçlarla, benzer VKİ'ne sahip hastalardaki pelvik görüntü kılavuzluğunda radyoterapi (GKRT) uygulamalarında optimum PTV paylarının saptanması ve rutin klinik protokollerin oluşturulmasına katkıda bulunulması da amaçlanmıştır.  

Gereç – Yöntem: Mart 2014 - Şubat 2015 tarihleri arasında Dokuz Eylül Üniversitesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı'nda tedavi öncesi VKİ bilgilerine ulaşılan, pelvik bölgeye yönelik GKRT uygulanmış 73 hastanın tedavi uygulamalarından elde edilen veriler kullanılmıştır. Hastaların boy ve kilo ölçümleri ilk olarak BT simülasyon günü yapılmış olan ve tedavi sırasında ise rutin haftalık kontrollerde VKİ grup değişikliğine neden olacak kilo değişikliği olanlar çalışmaya dahil edilmemiştir. Vücut kitle indeksi, kilogram (kg) olarak vücut ağırlığı / boy uzunluğunun metre cinsinden karesi (VKİ: Ağırlık(kg) / Boy (m²)) formülü ile hesaplanmıştır. Ulusal Sağlık Enstitüsü (National Institutes of Health - NIH) VKİ sınıflamasına göre hastalar; düşük kilo (<18.5), normal kilo (18.5–24.9), fazla kilo (25–29.9) ve obez (≥ 30) olarak gruplanmıştır. Yaşlılık kriteri, Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ, World Health Organization - WHO) tanımına göre değerlendirilmiş ve ≥ 65 yaş olanlar yaşlı kabul edilmiştir. Hastaların tümüne Varian Truebeam STx ® tedavi cihazı ile pelvik bölgeye yönelik volümetrik ark tedavisi uygulanmıştır. Tedavi öncesi her hastadan tedavi cihazında önce kV görüntüleme ile AP ve lateral yönlerden alınan ortogonal görüntüler tedavi planlama sisteminden gelen görüntülerle ilgili alandaki kemik yapılar oturtularak eşleştirilmiştir. Daha sonra CBCT alınarak elde olunan görüntüler ile planlama sisteminden gelen görüntüler yumuşak dokuya göre manuel olarak eşleştirilmiştir. Gerekli masa kaydırmaları online olarak yapılmıştır. Her bir görüntüleme yöntemine göre elde edilen X, Y, Z eksenlerindeki kayma miktarları ve bu kaymalardan elde edilen üç boyutlu vektör uzunluğu (V) kaydedilmiştir. Her bir eksendeki ortalama kayma miktarları yönsel değerler dikkate alınarak (Yönsel kayma, YK) ve alınmadan (Mutlak kayma, MK) hesaplanmıştır. Tüm hastalardaki X, Y, Z eksenlerindeki ortalama kayma miktarları ve standart sapma değerleri bulunmuştur. İstatistiksel olarak, eksenlerdeki ortalama kayma miktarlarına VKİ' nin etkisi "Kruskal Wallis Varyans Analizi", cinsiyetin etkisi "Mann-Whitney U Testi", yaş gruplarının etkisi ise  "Bağımsız örneklem t-testi" kullanılarak değerlendirilmiştir. Set-up belirsizlikleri için öngörülen CTV – PTV payı, "Van Herk formülü"  kullanılarak her grup için ayrı ayrı hesaplanmıştır.

Bulgular: Hastaların medyan yaşı 65 (36 – 86) olup %70'i erkektir. Toplam 513 CBCT ve 2064 kV görüntüden elde olunan veriler değerlendirilmiştir. Ortalama yönsel ve mutlak kayma miktarları X, Y, Z, V eksenlerinde sırasıyla, kV görüntülemede 0.33, 1.06, 0.13, 6.11 mm ve 3.39, 2.58, 2.85, 6.11 mm iken CBCT görüntülemede -0.24, 0.74, 0.73, 6.54 mm ve 3.47, 2.90, 3.22, 6.54 mm'dir. VKİ gruplarına göre X, Y, Z, V eksenlerindeki ortalama yönsel ve mutlak kayma miktarları sırasıyla kV görüntülemede VKİ<25 olanlarda 0.30, 1.53, -0.45, 5.54 mm ve 2.82, 2.67, 2.73, 5.54 mm; VKİ 25-29.9 olanlarda 0.36, 0.71, 0.20, 6.16 mm ve 3.57, 2.28, 2.81, 6.16 mm; VKİ ≥30 olanlarda 0.27, 1.20, 0.81, 6.82 mm ve 3.78, 3.14, 3.12, 6.82 mm iken CBCT görüntülemede VKİ<25 olanlarda -0.65, 1.23, 0.41, 6.01 mm ve 3.16, 2.87, 2.82, 6.01 mm; VKİ 25-29.9 olanlarda 0.01, 0.46, 0.83, 6.74 mm ve 3.65, 2.92, 3.34, 6.74mm; VKİ ≥30 olanlarda -0.23, 0.68, 0.95, 6.81 mm ve 3.49, 2.89, 3.51, 6.81 mm'dir. Sadece kV görüntülemedeki vektöryel eksen kayma miktarları VKİ grupları arasında istatistiksel olarak anlamlı farklı bulunmuştur (p:0.039). Bu farklılığın VKİ gruplarındaki cinsiyet dağılımının farklı olması ve kadın obez grup oranının anlamlı olarak yüksek olması nedeniyle ortaya çıktığı gözlenmiştir (p:0.002). Ortalama mutlak kayma miktarları X, Y, Z, V eksenlerinde sırasıyla kV görüntülemede kadınlarda 3.83, 3.42, 3.17, 7.16 mm iken erkeklerde 3.19, 2.21, 2.71, 5.65 mm ve CBCT görüntülemede kadınlarda 3.74, 3.23, 4.15, 7.59 mm iken erkeklerde 3.35, 2.76, 2.82, 6.08 mm'dir. Kadınlarda tüm eksenlerdeki ortalama kayma miktarları erkeklerden daha fazla olup mutlak kayma Y, Z ve V ekseninde anlamlı olarak daha fazla bulunmuştur (p<0.05). CBCT görüntülemede vektöryel eksendeki yönsel ve mutlak kayma miktarları, yaş grupları arasında istatistiksel olarak farklı olup ≥ 65 yaş grubunda anlamlı olarak daha fazla bulunmuştur (p:0.041). Tüm hasta grubunda yönsel ve mutlak kayma verilerine dayalı Van Herk formülüne göre öngörülen CTV - PTV payları X, Y, Z, V eksenleri için sırasıyla; kV görüntülemede 7.21, 6.20, 6.78, 5.62 mm ve 4.29,  3.99, 4.52, 5.62 mm, CBCT görüntülemede ise 7.52, 6.94, 5.93, 6.80 mm ve 4.71, 5.24, 4.93, 6.80 mm'dir.   

Sonuç: Çalışmamızda VKİ grupları arasında, eksenlerin hiçbirinde yönsel ve mutlak kayma miktarları arasında istatistiksel anlamlı fark bulunmamıştır. Bununla beraber, kadınlarda ve   ≥ 65 yaş hastalardaki kayma miktarlarının daha fazla olması nedeniyle bu hastaların set-up'larında daha da dikkatli olunması ve planlama aşamasında bu gruplar için gerekli PTV paylarının daha detaylı değerlendirilmesi uygun olacaktır. Ek olarak, kliniğimizde uygulanmakta olan GKRT protokolü ve belirsizlikler için PTV paylarının yeterli olduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte, GKRT'deki modern gelişmelere rağmen tüm geometrik hataları elimine ederek set-up paylarını sıfıra indirgemek hala imkansızdır.

Abstract:
Purpose: To retrospectively evaluate the effect of BMI on set-up errors in patients treated with image guided radiotherapy (IGRT) for pelvic malignancies whom BMI values were measured before treatment. Additionally, based on these findings, we intended to determine optimal PTV margins in  pelvic IGRT for  patients with similar BMI values.
Materials and Methods: The datas from 73 patients who received pelvic IGRT between March 2014 and February 2015 in Department of Radiation Oncology, Dokuz Eylul University  were analyzed. Height and weight measurements of all patients were done firstly at CT-Simulation, thereafter weekly during the radiotherapy course . The patients whose weight change could result BMI group change were excluded. BMI for each patient was calculated according to standart formula "BMI: Weight in kilograms (kg) / height in meters squared (m²)" . According to National Institutes of Health classification, patients were groupped as underweight (<18.5), normal weight (18.5–24.9), overweight (25–29.9) and obese (≥ 30). According to World Health Organization criteria, patients whose ages  ≥ 65 were evaluated as elderly. All of patients received pelvic volumetric modulated arc therapy with Varian Truebeam STx ® linear accelerator. For all patients before each treatment, orthogonal (anterior/posterior and lateral) kV images were acquired and these images were matched with digitally reconstructed radiographs from treatment planning system using bony anatomy. After kV-kV matching CBCT images were acquired and matched manually using soft tissue with images from treatment planning system. The requisite couch shifts were made with online procedure. Shift data for each imaging modality in X, Y, Z axes and 3D vector length (V)  from these shifts were recorded. Mean shifts in each axis calculated as directional shifts with considering direction of shift and as absolute shifts without considering direction of shift. Mean shifts and standart deviations for all patients in X, Y, Z axes were derived. On mean shifts in axes; effect of BMI using " Kruskal Wallis Variance Analysis ", effect of sex using "Mann-Whitney U Test", effect of age groups using "Independent Samples t-test" were assessed statistically. Estimated CTV to PTV margins for set-up uncertainties calculated seperately for each group by using "Van Herk formula".
Results: The median age of all patients was 65 (range, 36-86) and % 70 of them were male. Data was evaulated from total of 513 CBCT and 2064 kV images. Mean directional and absolute shifts in X, Y, Z, V axes with kV imaging were 0.33, 1.06, 0.13, 6.11 mm and 3.39, 2.58,  2.85, 6.11 mm while with CBCT imaging -0.24, 0.74, 0.73, 6.54 mm and 3.47, 2.90, 3.22, 6.54 mm, respectively.  According to BMI groupes; mean directional and absolute shifts in X, Y, Z, V axes with kV imaging were 0.30, 1.53, -0.45, 5.54 mm and 2.82, 2.67, 2.73, 5.54 mm for BMI<25; 0.36, 0.71, 0.20, 6.16 mm and 3.57, 2.28, 2.81, 6.16 mm for BMI 25-29.9; 0.27, 1.20, 0.81, 6.82 mm and 3.78, 3.14, 3.12, 6.82 mm for BMI ≥30 while CBCT imaging -0.65, 1.23, 0.41, 6.01 mm and 3.16, 2.87, 2.82, 6.01 mm for BMI<25; 0.01, 0.46, 0.83, 6.74 mm and 3.65, 2.92, 3.34, 6.74 mm for BMI 25-29.9; -0.23, 0.68, 0.95, 6.81 mm and 3.49, 2.89, 3.51, 6.81 mm for BMI ≥30 respectively. Between BMI groups, only vectorial axis shifts in kV imaging were statistically different (p:0.039).  This difference is explained by sex distrubition differences in BMI groupes and significantly higher obese group ratio in females (p:0.002). Mean absolute shifts in X, Y, Z, V axes with kV imaging for females were 3.83, 3.42, 3.17, 7.16 mm while for males 3.19, 2.21, 2.71, 5.65 mm and with CBCT imaging for females 3.74, 3.23, 4.15, 7.59 mm while for males 3.35, 2.76, 2.82, 6.08 mm, respectively. In females mean shifts in all axes were greater than males and absolute shifts in Y, Z and V axes were significantly greater (p<0.05). Directional and absolute shifts in vectorial axis with CBCT imaging were statistically different between age groups and were significantly greater for ≥ 65 age group (p:0.041). In all patients, depending on directional and absolute shift data; estimated CTV to PTV margins by using "Van Herk formula" in X, Y, Z, V axes with kV imaging were 7.21, 6.20, 6.78, 5.62 mm and 4.29,  3.99, 4.52, 5.62 mm; with CBCT imaging 7.52, 6.94, 5.93, 6.80 mm and 4.71, 5.24, 4.93, 6.80 mm respectively.
Conclusion: In our study we did not find any statistically significant difference in none of the axes between directional and absolute shifts according to BMI groupes. However; because of greater shifts in females and ≥ 65 age group, more attention is needed in this group of patients' set-ups and PTV margins for these groups in planning process must evaulated more detailed. In addition, it was observed that IGRT protocol being applied in our clinic and PTV margins for uncertainties were adequate. However, in spite of modern developments in IGRT, it is still impossible to reduce set-up margins to zero by completely eliminating all geometrical errors.