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- Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie (13)
- Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie (Institut für Röntgendiagnostik) (3)
- Deutsches Zentrum für Herzinsuffizienz (DZHI) (1)
- Institut für Medizinische Strahlenkunde und Zellforschung (1)
- Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin (1)
- Medizinische Klinik und Poliklinik I (1)
- Physikalisches Institut (1)
Purpose
Integrating moderate hypofractionation to the macroscopic tumor with elective nodal irradiation while sparing the organs at risk (OAR) in chemoradiotherapy of locally advanced non-small-cell lung cancer.
Methods
From 2010-2018, treatment, patient and tumor characteristics of 138 patients from two radiation therapy centers were assessed. Chemoradiotherapy by intensity-modulated radiation therapy (IMRT) with a simultaneous integrated boost (SIB) to the primary tumor and macroscopic lymph node metastases was used.
Results
A total of 124 (90%) patients received concurrent chemotherapy. 106 (76%) patients had UICC (Union for International Cancer Control) stage ≥IIIB and 21 (15%) patients had an oligometastatic disease (UICC stage IV). Median SIB and elective total dose was 61.6 and 50.4 Gy in 28 fractions, respectively. Furthermore, 64 patients (46%) had an additional sequential boost to the primary tumor after the SIB-IMRT main series: median 6.6 Gy in median 3 fractions. The median cumulative mean lung dose was 15.6 Gy (range 6.2-29.5 Gy). Median follow-up and radiological follow-up for all patients was 18.0 months (range 0.6-86.9) and 16.0 months (range 0.2-86.9), respectively. Actuarial local control rates at 1, 2 and 3 years were 80.4, 68.4 and 57.8%. Median overall survival and progression-free survival was 30.0 months (95% confidence interval [CI] 23.5-36.4) and 12.1 months (95% CI 8.2-16.0), respectively. Treatment-related toxicity was moderate. Radiation-induced pneumonitis grade 2 and grade 3 occurred in 13 (9.8%) and 3 (2.3%) patients.
Conclusions
Chemoradiotherapy using SIB-IMRT showed promising local tumor control rates and acceptable toxicity in patients with locally advanced and in part oligometastatic lung cancer. The SIB concept, resulting in a relatively low mean lung dose, was associated with low numbers of clinically relevant pneumonitis. The overall survival appears promising in the presence of a majority of patients with UICC stage ≥IIIB disease.
Evaluation of set up error detection by a transperineal ultrasound in comparison with a cone beam CT (CBCT) based system in external beam radiation therapy (EBRT) of prostate cancer.
Methods: Setup verification was performed with transperineal ultrasound (TPUS) and CBCT for 10 patients treated with EBRT for prostate cancer. In total, 150 ultrasound and CBCT scans were acquired in rapid succession and analyzed for setup errors. The deviation between setup errors of the two modalities was evaluated separately for each dimension.
Results: A moderate correlation in lateral, vertical and longitudinal direction was observed comparing the setup errors. Mean differences between TPUS and CBCT were (−2.7 ± 2.3) mm, (3.0 ± 2.4) mm and (3.2 ± 2.7) mm in lateral, vertical and longitudinal direction, respectively. The mean Euclidean difference between TPUS and CBCT was (6.0 ± 3.1) mm. Differences up to 19.2 mm were observed between the two imaging modalities. Discrepancies between TPUS and CBCT of at least 5 mm occurred in 58 % of monitored treatment sessions.
Conclusion: Setup differences between TPUS and CBCT are 6 mm on average. Although the correlation of the setup errors determined by the two different image modalities is rather week, the combination of setup verification by CBCT and intrafraction motion monitoring by TPUS imaging can use the benefits of both imaging modalities.
Ziel dieser Arbeit war es, das gesamte Lungenvolumen in hoher dreidimensionaler Auflösung mittels der MRT darzustellen. Um trotz der niedrigen Protonendichte der Lunge und der geforderten hohen Auflösung ausreichend Signal für eine verlässliche Diagnostik zu erhalten, sind Aufnahmezeiten von einigen Minuten nötig. Um die Untersuchung für den Patienten angenehmer zu gestalten oder auf Grund der eingeschränkten Fähigkeit eines Atemstopps überhaupt erst zu ermöglichen, war eine Anforderung, die Aufnahmen in freier Atmung durchzuführen. Dadurch entstehen allerdings Bewegungsartefakte, die die Diagnostik stark beeinträchtigen
und daher möglichst vermieden werden müssen. Für eine Bewegungskompensation
der Daten muss die auftretende Atembewegung detektiert werden. Die Bewegungsdetektion
kann durch externe Messgeräte (Atemgurt oder Spirometer) oder durch eine
zusätzliche Anregungen erfolgen (konventionelle Navigatoren) erfolgen. Nachteile
dieser Methoden bestehen darin, dass die Bewegung während der Atmung nicht
direkt verfolgt wird, dass elektronische Messgeräte in die Nähe des Tomographen
gebracht werden und das die Patienten zusätzlich vorbereitet und eingeschränkt
werden. Des Weiteren erfordert eine zusätzliche Anregung extra Messzeit und kann
unter Umständen die Magnetisierung auf unterwünschte Weise beeinflussen.
Um die angesprochenen Schwierigkeiten der Bewegungsdetektion zu umgehen,
wurden in dieser Arbeit innerhalb einer Anregung einer 3d FLASH-Sequenz sowohl
Bilddaten- als auch Navigatordaten aufgenommen. Als Navigator diente dabei das
nach der Rephasierung aller bildgebenden Gradienten entstehende Signal (DC Signal).
Das DC Signal entspricht dabei der Summe aller Signale, die mit einem bestimmten
Spulenelement detektiert werden können. Bewegt sich beispielsweise die Leber
bedingt durch die Atmung in den Sensitivitätsbereich eines Spulenelementes, wird
ein stärkeres DC Signal detektiert werden. Je nach Positionierung auf dem Körper
kann so die Atembewegung mit einzelnen räumlich lokalisierten Spulenelementen
nachverfolgt werden. Am DC Signalverlauf des für die Bewegungskorrektur ausgewählten
Spulenelementes sind dann periodische Signalschwankungen zu erkennen.
Zusätzlich können aus dem Verlauf Expirations- von Inspirationszuständen unterschieden
werden, da sich Endexpirationszustände im Regelfall durch eine längere
Verweildauer auszeichnen.
Grundsätzlich kann das DC Signal vor oder nach der eigentlichen Datenaufnahme
innerhalb einer Anregung aufgenommen werden. Auf Grund der kurzen Relaxationszeit
T∗2 des Lungengewebes fällt das Signal nach der RF Anregung sehr schnell ab. Um
möglichst viel Signal zu erhalten sollten, wie in dieser Arbeit gezeigt wurde, innerhalb einer Anregung zuerst die Bilddaten und danach die Navigatordaten aufgenommen
werden. Dieser Ansatz führt zu einer Verkürzung der Echozeit TE um 0.3 ms und
damit zu einem SNR Gewinn von etwa 20 %. Gleichzeitig ist das verbleibende Signal
nach der Datenakquisition und Rephasierung der bildgebenden Gradienten noch
ausreichend um die Atembewegung zu erfassen und somit eine Bewegungskorrektur
der Daten (Navigation) zu ermöglichen.
Um eine retrospektive Bewegungskorrektur durchführen zu können, müssen Akzeptanzbedingungen
(Schwellenwerte) für die Datenauswahl festgelegt werden. Bei
der Wahl des Schwellenwertes ist darauf zu achten, dass weder zu wenige noch zu
viele Daten akzeptiert werden. Akzeptiert man sehr wenige Daten, zeichnen sich die
Rekonstruktionen durch einen scharfen Übergang zwischen Lunge und Diaphragma
aus, da man sehr wenig Bewegung in den Rekonstruktionen erlaubt. Gleichzeitig
erhöht sich allerdings das Risiko, dass nach der Navigation Linien fehlen. Dies führt
zu Einfaltungsartefakten, die in Form von gestörten Bildintensitäten in den Rekonstruktionen
zu sehen sind und die diagnostische Aussagekraft einschränken. Um
Einfaltungsartefakte zu vermeiden sollte der Schwellenwert so gewählt werden, dass
nach der Datenauswahl keine Linien fehlen. Aus dieser Anforderung lässt sich ein
maximaler Schwellenwert ableiten. Akzeptiert man dagegen sehr viele Daten, zeichnen
sich die Rekonstruktionen durch erhöhtes Signal und das vermehrte Auftreten
von Bewegungsartefakten aus. In diesem Fall müsste der Arzt entscheiden, ob Bewegungsartefakte
die Diagnostik zu stark beeinflussen. Wählt man den Schwellenwert
so, dass weder Linien fehlen noch zu viel Bewegung erlaubt wird, erhält man Rekonstruktionen
die sich durch einen scharfen Diaphragmaübergang auszeichnen und in
denen noch kleinste Gefäße auch in der Nähe des Diaphragmas deutlich zu erkennen
sind. Hierfür haben sich Schwellenwerte, die zu einer Datenakzeptanz von ca. 40 %
führen als günstig erwiesen.
Um Einfaltungsartefakte auf Grund der retrospektiven Datenauswahl zu verhindern,
muss das Bildgebungsvolumen mehrfach abgetastet werden. Dadurch wird
gewährleistet, dass für die letztendliche Rekonstruktion ausreichend Daten zur Verfügung
stehen, wobei mehrfach akzeptierte Daten gemittelt werden. Dies spielt auf
Grund der niedrigen Protonendichte der Lunge eine wesentliche Rolle in der Rekonstruktion
hochaufgelöster Lungendatensätze. Weiterhin führt das Mitteln von
mehrfach akzeptierten Daten zu einer Unterdrückung der sogenannten Ghost Artefakte,
was am Beispiel der Herzbewegung in der Arbeit gezeigt wird.
Da die Messungen unter freier Atmung durchgeführt werden und keine zusätzlichen
externen Messgeräte angeschlossen werden müssen, stellte die Untersuchung
für die Patienten in dieser Arbeit kein Problem dar. Im ersten Teil dieser wurde Arbeit
gezeigt, dass sich mit Hilfe des DC Signales als Navigator und einer retrospektiven
Datenauswahl das gesamte Lungenvolumen in hoher dreidimensionaler Auflösung
von beispielsweise 1.6 x 1.6 x 4 mm3 innerhalb von 13 min. darstellen lässt. Die Anwendbarkeit der vorgestellten Methode zur Bewegungskorrektur wurde neben
Probanden auch an Patienten demonstriert.
Da wie bereits beschrieben das Bildgebungsvolumen mehrfach abgetastet werden
muss, wiederholt sich auch die Abfolge der für die Bildgebung verantwortlichen
Gradienten periodisch. Da sich der Atemzyklus aber auch periodisch wiederholt,
kann es zu Korrelationen zwischen der Atmung und den wiederholten Messungen
kommen. Dies führt dazu, dass auch nach vielen wiederholten Messungen immer
noch größere Bereiche fehlender Linien im k-Raum bleiben, was zu Artefakten in
den Rekonstruktionen führt. Dies konnte im Falle der konventionellen Bewegungskorrektur
in den Gatingmasken, die die Verteilung und Häufigkeit der einzelnen
akzeptierten Phasenkodierschritte im k-Raum zeigen, beobachtet werden.
Da eine vorsätzliche Unterbrechung der Atemperiodizität (der Patient wird dazu
angehalten, seine Atemfrequenz während der Messung absichtlich zu variieren) zur
Vermeidung der angesprochenen Korrelationen nicht in Frage kommt, musste die
Periodizität in der Datenaufnahme unterbrochen werden. In dieser Arbeit wurde
dies durch eine quasizufällige Auswahl von Phasen- und Partitionskodiergradienten
erreicht, da Quasizufallszahlen so generiert werden, dass sie unabhängig von ihrer
Anzahl einen Raum möglichst gleichförmig ausfüllen. Die quasizufällige Datenaufnahme
führt deshalb dazu, das sowohl akzeptierte als auch fehlende Linien nach der
Bewegungskorrektur homogen im k-Raum verteilt auftreten.
Vergleicht man das auftreten von Ghosting zeichnen sich die quasizufälligen Rekonstruktionen
im Vergleich zur konventionellen Datenaufnahme durch eine verbesserte
Reduktion von Ghost Artefakten aus. Dies ist auf die homogene Verteilung mehrfach
akzeptierter Linien im k-Raum zurückzuführen. Die homogenere Verteilung von
fehlenden Linien im k-Raum führt weiterhin zu einer wesentlich stabileren Rekonstruktion
fehlender Linien mit parallelen MRT-Verfahren (z.B. iterativem Grappa).
Dies wird umso deutlicher je höher der Anteil fehlender Linien im k-Raum wird. Im
Falle der konventionellen Datenaufnahme werden die zusammenhängenden Bereiche
fehlender Linien immer größer, was eine erfolgreiche Rekonstruktion mit iterativem
Grappa unmöglich macht. Im Falle der quasizufälligen Datenaufnahme dagegen
können auch Datensätze in denen 40% der Linien fehlen einfaltungsartefaktfrei
rekonstruiert werden.
Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde gezeigt, wie die Stabilität der iterativen Grappa
Rekonstruktion im Falle der quasizufälligen Datenaufnahme für eine erhebliche
Reduktion der gesamten Messzeit genutzt werden kann. So ist in einer Messzeit von
nur 74s die Rekonstruktion eines artefaktfreien und bewegungskorrigierten dreidimensionalen
Datensatzes der menschlichen Lunge mit einer Auflösung von 2 x 2 x
5 mm3 möglich. Des Weiteren erlaubt die quasizufällige Datenaufnahme in Kombination
mit iterativem Grappa die Rekonstruktion von Datensätzen unterschiedlicher
Atemphasen von Inspiration bis Expiration (4D Bildgebung). Nach einer Messzeit
von 15min. wurden 19 unterschiedliche Atemzustände rekonstruiert, wobei sich der Anteil der fehlenden Linien zwischen 0 und 20 % lag. Im Falle der konventionellen
Datenaufnahme wäre eine wesentlich längere Messzeit nötig gewesen, um ähnliche
Ergebnisse zu erhalten.
Zum Schluss soll noch ein Ausblick über mögliche Weiterentwicklungen und Anwendungsmöglichkeiten,
die sich aus den Erkenntnissen dieser Arbeit ergeben haben,
gegeben werden. So könnte das quasizufällige Aufnahmeschema um eine Dichtegewichtung
erweitert werden. Hierbei würde der zentrale k-Raum Bereich etwas
häufiger als die peripheren Bereiche akquiriert werden. Dadurch sollte die iterative
Grappa Rekonstruktion noch stabiler funktionieren und Ghost Artefakte besser reduziert
werden. Die Verteilung der Linien sollte allerdings nicht zu inhomogen werden,
um größere Lücken im k-Raum zu vermeiden.
Darüber hinaus könnte die vorgestellte Methode der Bewegungskompensation
auch für die Untersuchung anderer Organe oder Körperteile verwendet werden.
Voraussetzung wäre lediglich das Vorhandensein dezidierter Spulenanordnungen,
mit denen die Bewegung nachverfolgt werden kann. So ist beispielsweise eine dynamische
Bildgebung des frei und aktiv bewegten Knies möglich, wobei zwischen
Beugung und Streckung durch die erste Ableitung des zentralen k-Raum Signales
unterschieden werden kann. Dies kann zusätzliche Diagnoseinformationen liefern
oder für Verlaufskontrollen nach Operationen benutzt werden [15].
Eine Weiterentwicklung mit hohem klinischen Potential könnte die Kombination
der in dieser Arbeit vorgestellten retrospektiven Bewegungskorrektur mit einer Multi-
Gradienten-Echo Sequenz darstellen. Hierzu musste die bestehende Sequenz lediglich
um eine mehrfache Abfolge von Auslesegradienten innerhalb einer Anregung erweitert
werden. Dies ermöglicht eine bewegungskorrigierte voxelweise Bestimmung der
transversalen Relaxationszeit T∗2 in hoher räumlicher Auflösung. Unter zusätzlicher
Sauerstoffgabe kann es zu einer Veränderung von T∗2 kommen, die auf den sogenannten
BOLD Effekt (Blood Oxygen Level Dependent) zurückzuführen ist. Aus dieser
Änderung könnten Rückschlüsse auf hypoxische Tumorareale gezogen werden. Da
diese eine erhöhte Strahlenresistenz aufweisen, könnte auf diese Bereiche innerhalb
des Tumors eine erhöhte Strahlendosis appliziert und so möglicherweise Behandlungsmisserfolge
reduziert werden. Gleichzeitig kann durch die 4D Bildgebung eine
mögliche Tumorbewegung durch die Atmung erfasst und diese Information ebenfalls
in der Bestrahlungsplanung benutzt werden. Die Lungen MRT könnte somit um eine
hochaufgelöste dreidimensionale funktionelle Bildgebung erweitert werden.
Purpose
Evaluation of clinical outcome of two-weekly high-dose-rate brachytherapy boost after external beam radiotherapy (EBRT) for localized prostate cancer.
Methods
338 patients with localized prostate cancer receiving definitive EBRT followed by a two-weekly high-dose-rate brachytherapy boost (HDR-BT boost) in the period of 2002 to 2019 were analyzed. EBRT, delivered in 46 Gy (DMean) in conventional fractionation, was followed by two fractions HDR-BT boost with 9 Gy (D90%) two and four weeks after EBRT. Androgen deprivation therapy (ADT) was added in 176 (52.1%) patients. Genitourinary (GU)/gastrointestinal (GI) toxicity was evaluated utilizing the Common Toxicity Criteria for Adverse Events (version 5.0) and biochemical failure was defined according to the Phoenix definition.
Results
Median follow-up was 101.8 months. 15 (4.4%)/115 (34.0%)/208 (61.5%) patients had low-/intermediate-/high-risk cancer according to the D`Amico risk classification. Estimated 5-year and 10-year biochemical relapse-free survival (bRFS) was 84.7% and 75.9% for all patients. The estimated 5-year bRFS was 93.3%, 93.4% and 79.5% for low-, intermediate- and high-risk disease, respectively. The estimated 10-year freedom from distant metastasis (FFM) and overall survival (OS) rates were 86.5% and 70.0%. Cumulative 5-year late GU toxicity and late GI toxicity grade ≥ 2 was observed in 19.3% and 5.0% of the patients, respectively. Cumulative 5-year late grade 3 GU/GI toxicity occurred in 3.6%/0.3%.
Conclusions
Two-weekly HDR-BT boost after EBRT for localized prostate cancer showed an excellent toxicity profile with low GU/GI toxicity rates and effective long-term biochemical control.
Purpose
Dose-escalated external beam radiation therapy (EBRT) and EBRT + high-dose-rate brachytherapy (HDR-BT) boost are guideline-recommended treatment options for localized prostate cancer. The purpose of this study was to compare long-term outcome and toxicity of dose-escalated EBRT versus EBRT + HDR-BT boost.
Methods
From 2002 to 2019, 744 consecutive patients received either EBRT or EBRT + HDR-BT boost, of whom 516 patients were propensity score matched. Median follow-up was 95.3 months. Cone beam CT image-guided EBRT consisted of 33 fractions of intensity-modulated radiation therapy with simultaneous integrated boost up to 76.23 Gy (D\(_{Mean}\)). Combined treatment was delivered as 46 Gy (D\(_{Mean}\)) EBRT, followed by two fractions HDR-BT boost with 9 Gy (D\(_{90\%}\)). Propensity score matching was applied before analysis of the primary endpoint, estimated 10-year biochemical relapse-free survival (bRFS), and the secondary endpoints metastasis-free survival (MFS) and overall survival (OS). Prognostic parameters were analyzed by Cox proportional hazard modelling. Genitourinary (GU)/gastrointestinal (GI) toxicity evaluation used the Common Toxicity Criteria for Adverse Events (v5.0).
Results
The estimated 10-year bRFS was 82.0% vs. 76.4% (p = 0.075) for EBRT alone versus combined treatment, respectively. The estimated 10-year MFS was 82.9% vs. 87.0% (p = 0.195) and the 10-year OS was 65.7% vs. 68.9% (p = 0.303), respectively. Cumulative 5‑year late GU ≥ grade 2 toxicities were seen in 23.6% vs. 19.2% (p = 0.086) and 5‑year late GI ≥ grade 2 toxicities in 11.1% vs. 5.0% of the patients (p = 0.002); cumulative 5‑year late grade 3 GU toxicity occurred in 4.2% vs. 3.6% (p = 0.401) and GI toxicity in 1.0% vs. 0.3% (p = 0.249), respectively.
Conclusion
Both treatment groups showed excellent long-term outcomes with low rates of severe toxicity.
Background
To increase the image quality of end-expiratory and end-inspiratory phases of retrospective respiratory self-gated 4D MRI data sets using non-rigid image registration for improved target delineation of moving tumors.
Methods
End-expiratory and end-inspiratory phases of volunteer and patient 4D MRI data sets are used as targets for non-rigid image registration of all other phases using two different registration schemes: In the first, all phases are registered directly (dir-Reg) while next neighbors are successively registered until the target is reached in the second (nn-Reg). Resulting data sets are quantitatively compared using diaphragm and tumor sharpness and the coefficient of variation of regions of interest in the lung, liver, and heart. Qualitative assessment of the patient data regarding noise level, tumor delineation, and overall image quality was performed by blinded reading based on a 4 point Likert scale.
Results
The median coefficient of variation was lower for both registration schemes compared to the target. Median dir-Reg coefficient of variation of all ROIs was 5.6% lower for expiration and 7.0% lower for inspiration compared with nn-Reg. Statistical significant differences between the two schemes were found in all comparisons. Median sharpness in inspiration is lower compared to expiration sharpness in all cases. Registered data sets were rated better compared to the targets in all categories. Over all categories, mean expiration scores were 2.92 +/- 0.18 for the target, 3.19 +/- 0.22 for nn-Reg and 3.56 +/- 0.14 for dir-Reg and mean inspiration scores 2.25 +/- 0.12 for the target, 2.72 +/- 215 0.04 for nn-Reg and 3.78 +/- 0.04 for dir-Reg.
Conclusions
In this work, end-expiratory and inspiratory phases of a 4D MRI data sets are used as targets for non-rigid image registration of all other phases. It is qualitatively and quantitatively shown that image quality of the targets can be significantly enhanced leading to improved target delineation of moving tumors.
Purpose
The aim of this study was to compare the wave‐CAIPI (controlled aliasing in parallel imaging) trajectory to the Cartesian sampling for accelerated free‐breathing 4D lung MRI.
Methods
The wave‐CAIPI k‐space trajectory was implemented in a respiratory self‐gated 3D spoiled gradient echo pulse sequence. Trajectory correction applying the gradient system transfer function was used, and images were reconstructed using an iterative conjugate gradient SENSE (CG SENSE) algorithm. Five healthy volunteers and one patient with squamous cell carcinoma in the lung were examined on a clinical 3T scanner, using both sampling schemes. For quantitative comparison of wave‐CAIPI and standard Cartesian imaging, the normalized mutual information and the RMS error between retrospectively accelerated acquisitions and their respective references were calculated. The SNR ratios were investigated in a phantom study.
Results
The obtained normalized mutual information values indicate a lower information loss due to acceleration for the wave‐CAIPI approach. Average normalized mutual information values of the wave‐CAIPI acquisitions were 10% higher, compared with Cartesian sampling. Furthermore, the RMS error of the wave‐CAIPI technique was lower by 19% and the SNR was higher by 14%. Especially for short acquisition times (down to 1 minute), the undersampled Cartesian images showed an increased artifact level, compared with wave‐CAIPI.
Conclusion
The application of the wave‐CAIPI technique to 4D lung MRI reduces undersampling artifacts, in comparison to a Cartesian acquisition of the same scan time. The benefit of wave‐CAIPI sampling can therefore be traded for shorter examinations, or enhancing image quality of undersampled 4D lung acquisitions, keeping the scan time constant.
In locally advanced rectal cancer (LARC) neoadjuvant chemoradiotherapy is regarded as standard treatment. We assessed acute toxicities in patients receiving conventional 3D-conformal radiotherapy (3D-RT) and correlated them with dosimetric parameters after re-planning with volumetric modulated arc therapy (VMAT). Patients were randomized within the multicenter CAO/ARO/AIO-12 trial and received 50.4 Gy in 28 fractions and simultaneous chemotherapy with fluorouracil and oxaliplatin. Organs at risk (OAR) were contoured in a standardized approach. Acute toxicities and dose volume histogram parameters of 3D-RT plans were compared to retrospectively calculated VMAT plans. From 08/2015 to 01/2018, 35 patients with LARC were treated at one study center. Thirty-four patients were analyzed of whom 1 (3%) was UICC stage II and 33 (97%) patients were UICC stage III. Grade 3 acute toxicities occurred in 5 patients (15%). Patients with acute grade 1 cystitis (n = 9) had significantly higher D\(_{mean}\) values for bladder (29.4 Gy vs. 25.2 Gy, p < 0.01) compared to patients without bladder toxicities. Acute diarrhea was associated with small bowel volume (grade 2: 870.1 ccm vs. grade 0–1: 647.3 ccm; p < 0.01) and with the irradiated volumes V5 to V50. Using VMAT planning, we could reduce mean doses and irradiated volumes for all OAR: D\(_{mean}\) bladder (21.9 Gy vs. 26.3 Gy, p < 0.01), small bowel volumes V5–V45 (p < 0.01), D\(_{mean}\) anal sphincter (34.6 Gy vs. 35.6 Gy, p < 0.01) and D\(_{mean}\) femoral heads (right 11.4 Gy vs. 25.9 Gy, left 12.5 Gy vs. 26.6 Gy, p < 0.01). Acute small bowel and bladder toxicities were dose and volume dependent. Dose and volume sparing for all OAR could be achieved through VMAT planning and might result in less acute toxicities.
Purpose: This study analyses a large number of cancer patients with CIEDs for device malfunction and premature battery depletion by device interrogation after each radiotherapy fraction and compares different guidelines in regard to patient safety. Methods: From 2007 to 2022, a cohort of 255 patients was analyzed for CIED malfunctions via immediate device interrogation after every RT fraction. Results: Out of 324 series of radiotherapy treatments, with a total number of 5742 CIED interrogations, nine device malfunctions (2.8%) occurred. Switching into back-up/safety mode and software errors occurred four times each. Once, automatic read-out could not be performed. The median prescribed cumulative dose at planning target volume (PTV) associated with CIED malfunction was 45.0 Gy (IQR 36.0–64.0 Gy), with a median dose per fraction of 2.31 Gy (IQR 2.0–3.0 Gy). The median maximum dose at the CIED at time of malfunction was 0.3 Gy (IQR 0.0–1.3 Gy). No correlation between CIED malfunction and maximum photon energy (p = 0.07), maximum dose at the CIED (p = 0.59) nor treatment localization (p = 0.41) could be detected. After excluding the nine malfunctions, premature battery depletion was only observed three times (1.2%). Depending on the national guidelines, 1–9 CIED malfunctions in this study would have been detected on the day of occurrence and in none of the cases would patient safety have been compromised. Conclusion: Radiation-induced malfunctions of CIEDs and premature battery depletion are rare. If recommendations of national safety guidelines are followed, only a portion of the malfunctions would be detected directly after occurrence. Nevertheless, patient safety would not be compromised.
Objectives: Dual-source dual-energy CT (DECT) facilitates reconstruction of virtual non-contrast images from contrast-enhanced scans within a limited field of view. This study evaluates the replacement of true non-contrast acquisition with virtual non-contrast reconstructions and investigates the limitations of dual-source DECT in obese patients. Materials and Methods: A total of 253 oncologic patients (153 women; age 64.5 ± 16.2 years; BMI 26.6 ± 5.1 kg/m\(^2\)) received both multi-phase single-energy CT (SECT) and DECT in sequential staging examinations with a third-generation dual-source scanner. Patients were allocated to one of three BMI clusters: non-obese: <25 kg/m\(^2\) (n = 110), pre-obese: 25–29.9 kg/m\(^2\) (n = 73), and obese: >30 kg/m\(^2\) (n = 70). Radiation dose and image quality were compared for each scan. DECT examinations were evaluated regarding liver coverage within the dual-energy field of view. Results: While arterial contrast phases in DECT were associated with a higher CTDI\(_{vol}\) than in SECT (11.1 vs. 8.1 mGy; p < 0.001), replacement of true with virtual non-contrast imaging resulted in a considerably lower overall dose-length product (312.6 vs. 475.3 mGy·cm; p < 0.001). The proportion of DLP variance predictable from patient BMI was substantial in DECT (R\(^2\) = 0.738) and SECT (R\(^2\) = 0.620); however, DLP of SECT showed a stronger increase in obese patients (p < 0.001). Incomplete coverage of the liver within the dual-energy field of view was most common in the obese subgroup (17.1%) compared with non-obese (0%) and pre-obese patients (4.1%). Conclusion: DECT facilitates a 30.8% dose reduction over SECT in abdominal oncologic staging examinations. Employing dual-source scanner architecture, the risk for incomplete liver coverage increases in obese patients.