Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie
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Mangelernährung und Appetitlosigkeit werden trotz zunehmender Forschung noch in ihren Auswirkungen auf Patienten und Gesundheitssystem unterschätzt. Um dem entgegenzuwirken, sind zusätzliche Informationen zu Risikofaktoren, Auswirkungen und zu einem adäquaten Screening beider Symptome vonnöten.
Diese Untersuchung geht der Frage nach, ob die Erfassung der Appetitlosigkeit auch ein geeignetes Verfahren zur Einschätzung des Mangelernährungsrisikos darstellt. Zusätzlich wurden die Patienten auf Risikofaktoren und Auswirkungen von Mangelernährung und Appetitlosigkeit hin untersucht. Dazu wurden bei den Patienten unter anderem soziodemographische Daten, ein NRS-2002 Vorscreening und die per ESAS erfasste Symptomlast statistisch ausgewertet. Diese waren zuvor im Rahmen des BUKA Projekts an der Universität Würzburg ermittelt worden.
Von den 486 geeigneten Patienten konnten 477 in die Untersuchung eingeschlossen werden. Davon zeigten 65.6% ein erhöhtes Mangelernährungsrisiko und 31.2% eine manifeste Appetitlosigkeit.
Der Allgemeinzustand und die Lebensqualität beider Gruppen waren signifikant eingeschränkt. Zusätzlich wiesen sie eine deutlich erhöhte Symptombelastung im ESAS auf. Als unabhängige Risikofaktoren für Mangelernährung konnten der BMI, der Allgemeinzustand (ECOG Status), die Tumorlokalisation und der Appetitstatus eruiert werden. Bei der Appetitlosigkeit traf dies auf den ECOG Status, das Alter und das NRS Vorscreening zu.
Die Bestimmung der Appetitlosigkeit erwies sich als nicht ausreichend präzise, um auch das Mangelernährungsrisiko zu erfassen. Insgesamt wurden 61.4% der Patienten übereinstimmend getestet. Die Wahrscheinlichkeit bei erhöhtem Mangelernährungsrisiko (NRS Vorscreening positiv) auch eine manifeste Appetitlosigkeit (ESAS Appetitverlust>3) aufzuweisen betrug nur 44%. Andererseits aber zeigten Patienten mit manifester Appetitlosigkeit in 94% auch ein erhöhtes Mangelernährungsrisiko. Der Einfluss von BMI, Tumorlokalisation und Appetitverlust zeigte sich hierbei signifikant auf die Chance übereinstimmend getestet zu werden.
In der Zusammenschau betonen die Ergebnisse unserer Untersuchung die Wichtigkeit einer präzisen Erfassung von Appetitlosigkeit und Mangelernährung bei Tumorpatienten, auch in der Palliativmedizin. Besonders vor dem Hintergrund einer alternden Gesellschaft mit wahrscheinlich zunehmender Inzidenz und Prävalenz von Tumorerkrankungen gewinnen Erkennung und Therapie von Mangelernährung und Appetitlosigkeit zusätzlich an Bedeutung.
Purpose: The effective point of measurement (EPOM) of cylindrical ionization chambers differs from their geometric center. The exact shift depends on chamber construction details, above all the chamber size, and to some degree on the field-size and beam quality. It generally decreases as the chamber dimensions get smaller. In this work, effective points of measurement in small photon fields of a range of cylindrical chambers of different sizes are investigated, including small chambers that have not been studied previously.
Methods: In this investigation, effective points of measurement for different ionization chambers (Farmer type, scanning chambers, micro-ionization chambers) and solid state detectors were determined by measuring depth-ionization curves in a 6 MV beam in field sizes between 2 9 2 cm2 and 10 9 10 cm2 and comparing those curves with curves measured with plane-parallel chambers.
Results: It was possible to average the results to one shift per detector, as the results were sufficiently independent of the studied field sizes. For cylindrical ion chambers, shifts of the EPOM were determined to be between 0.49 and 0.30 times the inner chamber radius from the reference point.
Conclusions: We experimentally confirmed the previously reported decrease of the EPOM shift with decreasing detector size. Highly accurate data for a large range of detectors, including new very small ones, were determined. Thus, small chambers noticeably differ from the 0.5-times to 0.6-times the inner chamber radius recommendations in current dosimetry protocols. The detector-individual EPOMs need to be considered for measurements of depth-dose curves.
Anisotropy of dose contributions-an instrument to upgrade real time IMRT and VMAT adaptation?
(2016)
Purpose:
To suggest a definition of dose deposition anisotropy for the purpose of ad hoc adaptation of intensity modulated arc therapy (IMRT) and volumetric arc therapy (VMAT), particularly in the vicinity of important organs at risk (OAR), also for large deformations.
Methods:
Beam's-eye-view (BEV) based fluence warping is a standard adaptation method with disadvantages for strongly varying OAR shapes. 2-Step-adaptation overcomes these difficulties by a deeper analysis of the 3D properties of adaptation processes, but requires separate arcs for every OAR to spare, which makes it impractical for cases with multiple OARs. The authors aim to extend the 2-Step method to arbitrary intensity modulated plan by analyzing the anisotropy of dose contributions. Anisotropy was defined as a second term of Fourier transformation of gantry angle dependent dose contributions. For a cylindrical planning target volume (PTV) surrounding an OAR of varying diameter, the anisotropy and the dose-normalized anisotropy were analyzed for several scenarios of optimized fluence distributions. 2-Step adaptation to decreasing and increasing OAR diameter was performed, and compared to a usual fluence based adaptation method. For two clinical cases, prostate and neck, the VMAT was generated and the behavior of anisotropy was qualitatively explored for deformed organs at risk. #
Results:
Dose contribution anisotropy in the PTV peaks around nearby OARs. The thickness of the "anisotropy wall" around OAR increases for increasing OAR radius, as also does the width of 2-Step dose saturating fluence peak adjacent to the OAR K. Bratengeier et al., "A comparison between 2-Step IMRT and conventional IMRT planning," Radiother. Oncol. 84, 298-306 (2007)]. Different optimized beam fluence profiles resulted in comparable radial dependence of normalized anisotropy. As predicted, even for patient cases, anisotropy was inflated even more than increasing diameters of OAR.
Conclusions:
For cylindrically symmetric cases, the dose distribution anisotropy defined in the present work implicitly contains adaptation-relevant information about 3D relationships between PTV and OAR and degree of OAR sparing. For more complex realistic cases, it shows the predicted behavior qualitatively. The authors claim to have found a first component for advancing a 2-Step adaptation to a universal adaptation algorithm based on the BEV projection of the dose anisotropy. Further planning studies to explore the potential of anisotropy for adaptation algorithms using phantoms and clinical cases of differing complexity will follow.
Background
Current standard of treatment for newly diagnosed patients with glioblastoma (GBM) is surgical resection with adjuvant normofractionated radiotherapy (NFRT) combined with temozolomide (TMZ) chemotherapy. Hyperfractionated accelerated radiotherapy (HFRT) which was known as an option from randomized controlled trials before the temozolomide era has not been compared to the standard therapy in a randomized setting combined with TMZ.
Methods
Data of 152 patients with newly diagnosed GBM treated from 10/2004 until 7/2018 at a single tertiary care institution were extracted from a clinical database and retrospectively analyzed. Thirty-eight patients treated with NFRT of 60 Gy in 30 fractions (34 with simultaneous and 2 with sequential TMZ) were compared to 114 patients treated with HFRT of 54.0 Gy in 30 fraction of 1.8 Gy twice daily (109 with simultaneous and 3 with sequential TMZ). The association between treatment protocol and other variables with overall survival (OS) was assessed using univariable and multivariable Cox regression analysis; the latter was performed using variables selected by the LASSO method.
Results
Median overall survival (OS) was 20.3 month for the entire cohort. For patients treated with NFRT median OS was 24.4 months compared to 18.5 months in patients treated with HFRT (p = 0.131). In univariable regression analysis the use of dexamethasone during radiotherapy had a significant negative impact on OS in both patient groups, HR 2.21 (95% CI 1.47–3.31, p = 0.0001). In multivariable analysis adjusted for O6-methylguanine-DNA methyl-transferase (MGMT) promotor methylation status, salvage treatment and secondary GBM, the use of dexamethasone was still a negative prognostic factor, HR 1.95 (95% CI 1.21–3.13, p = 0.006). Positive MGMT-methylation status and salvage treatment were highly significant positive prognostic factors. There was no strong association between treatment protocol and OS (p = 0.504).
Conclusions
Our retrospective analysis supports the hypothesis of equivalence between HFRT and the standard protocol of treatment for GBM. For those patients who are willing to obtain the benefit of shortening the course of radiochemotherapy, HFRT may be an alternative with comparable efficacy although it was not yet tested in a large prospective randomized study against the current standard. The positive influence of salvage therapy and negative impact of concomitant use of corticosteroids should be addressed in future prospective trials. To confirm our results, we plan to perform a pooled analysis with other tertiary clinics in order to achieve better statistical reliability.
Background
The purpose of this study was to compare automatically generated VMAT plans to find the superior beam configurations for Pinnacle3 Auto-Planning and share “best practices”.
Methods
VMAT plans for 20 patients with head and neck cancer were generated using Pinnacle3 Auto-Planning Module (Pinnacle3 Version 9.10) with different beam setup parameters. VMAT plans for single (V1) or double arc (V2) and partial or full gantry rotation were optimized. Beam configurations with different collimator positions were defined. Target coverage and sparing of organs at risk were evaluated based on scoring of an evaluation parameter set. Furthermore, dosimetric evaluation was performed based on the composite objective value (COV) and a new cross comparison method was applied using the COVs.
Results
The evaluation showed a superior plan quality for double arcs compared to one single arc or two single arcs for all cases. Plan quality was superior if a full gantry rotation was allowed during optimization for unilateral target volumes. A double arc technique with collimator setting of 15° was superior to a double arc with collimator 60° and a two single arcs with collimator setting of 15° and 345°.
Conclusion
The evaluation showed that double and full arcs are superior to single and partial arcs in terms of organs at risk sparing even for unilateral target volumes. The collimator position was found as an additional setup parameter, which can further improve the target coverage and sparing of organs at risk.
Background
Most tumor cells show aberrantly activated Akt which leads to increased cell survival and resistance to cancer radiotherapy. Therefore, targeting Akt can be a promising strategy for radiosensitization. Here, we explore the impact of the Akt inhibitor MK-2206 alone and in combination with the dual PI3K and mTOR inhibitor PI-103 on the radiation sensitivity of glioblastoma cells. In addition, we examine migration of drug-treated cells.
Methods
Using single-cell tracking and wound healing migration tests, colony-forming assay, Western blotting, flow cytometry and electrorotation we examined the effects of MK-2206 and PI-103 and/or irradiation on the migration, radiation sensitivity, expression of several marker proteins, DNA damage, cell cycle progression and the plasma membrane properties in two glioblastoma (DK-MG and SNB19) cell lines, previously shown to differ markedly in their migratory behavior and response to PI3K/mTOR inhibition.
Results
We found that MK-2206 strongly reduces the migration of DK-MG but only moderately reduces the migration of SNB19 cells. Surprisingly, MK-2206 did not cause radiosensitization, but even increased colony-forming ability after irradiation. Moreover, MK-2206 did not enhance the radiosensitizing effect of PI-103. The results appear to contradict the strong depletion of p-Akt in MK-2206-treated cells. Possible reasons for the radioresistance of MK-2206-treated cells could be unaltered or in case of SNB19 cells even increased levels of p-mTOR and p-S6, as compared to the reduced expression of these proteins in PI-103-treated samples. We also found that MK-2206 did not enhance IR-induced DNA damage, neither did it cause cell cycle distortion, nor apoptosis nor excessive autophagy.
Conclusions
Our study provides proof that MK-2206 can effectively inhibit the expression of Akt in two glioblastoma cell lines. However, due to an aberrant activation of mTOR in response to Akt inhibition in PTEN mutated cells, the therapeutic window needs to be carefully defined, or a combination of Akt and mTOR inhibitors should be considered.
Radioresistance is an important cause of head and neck cancer therapy failure. Zinc oxide nanoparticles (ZnO-NP) mediate tumor-selective toxic effects. The aim of this study was to evaluate the potential for radiosensitization of ZnO-NP. The dose-dependent cytotoxicity of ZnO-NP\(_{20 nm}\) and ZnO-NP\(_{100 nm}\) was investigated in FaDu and primary fibroblasts (FB) by an MTT assay. The clonogenic survival assay was used to evaluate the effects of ZnO-NP alone and in combination with irradiation on FB and FaDu. A formamidopyrimidine-DNA glycosylase (FPG)-modified single-cell microgel electrophoresis (comet) assay was applied to detect oxidative DNA damage in FB as a function of ZnO-NP and irradiation exposure. A significantly increased cytotoxicity after FaDu exposure to ZnO-NP\(_{20 nm}\) or ZnO-NP\(_{100 nm}\) was observed in a concentration of 10 µg/mL or 1 µg/mL respectively in 30 µg/mL of ZnO-NP\(_{20 nm}\) or 20 µg/mL of ZnO-NP\(_{100 nm}\) in FB. The addition of 1, 5, or 10 µg/mL ZnO-NP\(_{20 nm}\) or ZnO-NP\(_{100 nm}\) significantly reduced the clonogenic survival of FaDu after irradiation. The sub-cytotoxic dosage of ZnO-NP\(_{100 nm}\) increased the oxidative DNA damage compared to the irradiated control. This effect was not significant for ZnO-NP\(_{20 nm}\). ZnO-NP showed radiosensitizing properties in the sub-cytotoxic dosage. At least for the ZnO-NP\(_{100 nm}\), an increased level of oxidative stress is a possible mechanism of the radiosensitizing effect.
Es wurden die Daten von 119 Meningeompatienten hinsichtlich der lokalen Kontrolle sowie des Gesamtüberlebens und deren Einflussfaktoren untersucht, um dieses Kollektiv hinsichtlich des Therapieerfolges an der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie der Universität Würzburg auszuwerten. Ferner wurden die akuten und chronischen Nebenwirkungen der Strahlenbehandlung erfasst. Darüber hinaus wurden die Fragebogen QLQ-C30 sowie -BN20 zur Evaluation der Lebensqualität nach der Strahlenbehandlung analysiert.
Die Strahlenbehandlung zeigte sich im Rahmen des Follow-Ups von 5,4 Jahren als größtenteils effektive und sichere Behandlungsmethode. Aufgeschlüsselt nach den WHO-Graden lagen die lokalen Kontrollraten bei 93,3% (ohne Histologie), 91,2% (WHO-Grad I), 66,7% (WHO-Grad II) sowie 53,1% (WHO-Grad III) nach fünf Jahren. Nach zehn Jahren lagen die Raten bei 82,0% (ohne Histologie), 91,2% (WHO-Grad I), 46,7% (WHO-Grad II) sowie 42,5% (WHO-Grad III). In der multivariaten Analyse zeigte sich ein grenzwertig signifikanter Unterschied der lokalen Kontrolle für die Histologie (p = 0,050), sowie deutliche Signifikanz zwischen benignen und malignen Meningeomen. Das Gesamtüberleben lag nach fünf Jahren bei 89,6% sowie nach zehn Jahren bei 75,9%. Signifikante Einflussfaktoren in der multivariaten Analyse waren die Histologie sowie die Größe des GTV. Die Rate an medizinisch signifikanten (CTCAE ≥3) akuten und chronischen Nebenwirkungen war niedrig (5,9% bzw. 4,2%) und vergleichbar mit den Daten der Literatur.
Die Arbeit liefert erstmalig Lebensqualitätsdaten mittels der Fragebogen der EORTC an einem reinen Meningeomkollektiv, bei dem alle Patienten eine Strahlenbehandlung erhielten. Diese zeigen schlechtere Werte im Vergleich zur Normalbevölkerung. Ebenso weisen sie auf eine Verschlechterung der Lebensqualität im Laufe der Tumorbehandlung hin. Dies ist allerdings aufgrund des einmaligen Messzeitpunktes und des fehlenden Vergleichskollektivs weder auf die Operation, noch auf die Bestrahlung kausal zurückführbar.
Um den genauen Stellenwert der Strahlentherapie im Therapieregime der Meningeome abhängig von der Histologie beurteilen zu können sowie diese Ergebnisse zu verifizieren und zu festigen, sind aufwendige prospektive Studien nötig. Diese werden zum Teil aktuell durchgeführt. Regelmäßige Kontrollen der Lebensqualität sowie der Nebenwirkungen sollen erhoben und ausgewertet werden, um die Auswirkungen der Therapie möglichst allumfassend darstellen zu können.
Die mäßig hypofraktionierte Strahlentherapie des lokalisierten Prostatakarzinoms
Wir haben retrospektiv die ersten 150 konsekutiven Patienten analysiert, die mit einer primären Strahlentherapie in IMRT bei lokalisiertem Prostatakrebs behandelt wurden. Alle Patienten hatten ein histologisch gesichertes Prostatakarzinom und wurden von Urologen zur kurativen Bestrahlung überwiesen. Nach der CT-basierter Planung wurden alle Patienten mit einer intensitätsmodulierten Strahlenthera (IMRT) unter Verwendung der SIB-Technik (Simultan Integrierter Boost) behandelt. Die applizierten Dosen betrugen 74 Gy (n = 41) und 76,2 Gy (n = 109) in 32 und 33 Fraktionen. Die Behandlung von Beckenlymphknoten (46 Gy) wurde bei 41 Hochrisikopatienten durchgeführt. Die Behandlung wurde unter Verwendung einer integrierten Cone-Beam-CT (IGRT) durchgeführt. Die Toxizität wurde mit CTCAE 3.0 bewertet. Das biochemische Rezidiv wurde gemäß der Phoenix-Definition von Nadir + 2 ng / ml definiert. Wir analysierten die gastrointestinale Toxizität (GI), die urogenitale Toxizität (GU) und das Freedom From Biochemichal Failure (FFBF).
Ergebnisse:
Das mediane Follow-Up der Patienten betrug 50 Monate. Mehr als 80% der Patienten waren während der Nachbeobachtung frei von gastrointestinaler Toxizität. Es gab keinen Trend zu erhöhten GI-Toxizitätsraten im zeitlichen Verlauf. Bei 85% unserer Patienten wurde innerhalb von 6 Wochen nach der Behandlung eine akute Urogenitaltoxizität vom Grad 1-2 beobachtet. Die meisten Patienten erholten sich von einer akuten GU-Toxizität. Es gab einen kontinuierlichen Anstieg des GU-Toxizitätsgrades ≥2 mit <10% nach 6 bis 12 Monaten auf 22,4% nach 60 Monaten. Die GU-Toxizität 3. Grades lag während der Nachuntersuchung unter 5%. FFBF betrug 82% für alle Patienten. Nach Risikogruppen betrug FFBF 88%, 80% und 78% für das niedrige, mittlere und hohe Risiko.
Schlussfolgerung:
Nach moderat hypofraktionierter Strahlentherapie des Prostatakarzinoms beobachteten wir niedrige GI-Toxizitätsraten sowie ein günstiges FFBF. Die GU-Toxizitätsraten lagen innerhalb der international berichteten Ergebnisse bei gleichwertiger Behandlung. Die konformale IMRT-Planung und die genaue IGRT haben möglicherweise zu diesen Ergebnissen beigetragen.
Fragestellung und wissenschaftlicher Hintergrund:
Anknüpfend an die S3-Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Palliativmedizin und an die internationale Choosing Wisely-Kampagne sowie die deutsche Klug Entscheiden-Initiative wurde auf der Palliativstation im Universitätsklinikum Würzburg im Juni 2015 das „Klug Entscheiden am Lebensende“-Programm (= KEL-Programm) eingeführt. Der Fokus der retrospektiven Patientenaktenanalyse lag auf der Thromboembolieprophylaxe in der Sterbephase (die drei bis sieben Tage vor dem eintretenden Tod) durch das NMH Natrium-Enoxaparin. Ein Zusammenhang zwischen tumorbedingten Erkrankungen und thromboembolischen Komplikationen ist unumstritten, konkurrierende Empfehlungen in verschiedenen Leitlinien erschweren jedoch die Entscheidungsfindung zur Indikationsstellung am Lebensende im palliativen Setting. Diese Untersuchung sollte zur wissenschaftlichen Aufarbeitung der Polymedikation am Lebensende am Beispiel der Thromboembolieprophylaxe beitragen und die praktische Umsetzung des KEL-Programms in der täglichen Praxis beleuchten.
Methodik:
Es wurden zwei Patientengruppen untersucht: die Kontrollgruppe (KoG, n = 107) vor der Einführung des KEL-Programmes sowie die Klug-Entscheiden-Gruppe (KEG, n = 85) nach der Implementierung des Programms. Es wurden jeweils nur auf der Station Verstorbene betrachtet. Die Patientendaten und klinischen Informationen wurden der ärztlichen und pflegerischen Dokumentation entnommen, die in den Patientenakten auf der Palliativstation sortiert vorlagen. Mithilfe eines Erfassungsbogens wurde die subkutane Applikation der NMH jeweils am Aufnahmetag, drei bis sieben Tage und zwei Tage vor dem Tod sowie am Todestag festgehalten. Zusätzlich wurden klinische Symptome notiert, die auf ein thromboembolisches Ereignis hinweisen könnten. Des Weiteren wurde die Verordnung der vier essentiellen Medikamente (Opioide, Benzodiazepine, Neuroleptika, Anticholinergika) zur Symptomkontrolle in der Sterbewoche sowie Symptome der Patienten erhoben.
Ergebnis:
Insgesamt erhielten am Aufnahmetag auf der Palliativstation 44,9 % der Patienten in der Kontrollgruppe das NMH Na-Enoxaparin und nur 29,4 % der Patienten in der Klug-Entscheiden-Gruppe und zeigte damit einen signifikanten Unterschied (p = 0,029; Chi-Quadrat-Test). Dieser Trend setzte sich auch in der gesamten Sterbewoche fort. Drei bis sieben Tage vor dem Tod wurde 52,6 % der Patienten in der Kontrollgruppe Na-Enoxaparin appliziert, in der Klug-Entscheiden-Gruppe erhielten es nur 28,6 % (p = 0,004; Chi-Quadrat-Test). Zwei Tage vor dem Tod wurden im ersten Zeitraum 30,8 %, im zweiten Zeitraum 5,5 % der Patienten mit Na-Enoxaparin therapiert (p < 0,001; Exakter Test nach Fisher). Am Todestag wurde es in der Kontrollgruppe 12,1 % gegeben und in der Klug-Entscheiden-Gruppe 3,5 % (p = 0,037; Exakter Test nach Fisher). In der ärztlichen und pflegerischen Dokumentation wurde keine Häufung von Hinweisen auf thromboembolische Ereignissen festgestellt (KoG: 7,5%, KEG: 5,9%, p = 0,662; Chi-Quadrat-Test). Schmerzen und Dyspnoe traten in vergleichbarer Intensität auf, die Symptomausprägung der Unruhe unterschied sich signifikant. Die vier essenziellen Medikamente zur Symptomlinderung in der Sterbephase waren in unverändertem Umfang erforderlich.
Schlussfolgerung:
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass durch individuelle Entscheidungen bezüglich des Absetzens der Thromboembolieprophylaxe am Lebensende kein Anstieg an thromboembolischen Komplikationen befürchtet werden muss. Auf diese Weise kann ein Beitrag zur Vermeidung von Polymedikation am Lebensende geleistet werden, ohne dass die Versorgungsqualität darunter zu leiden hat. Die erfolgreiche Implementierung des Würzburger KEL-Programms und diese Dissertation sollen zur weiteren Reflexion über ärztliches Handeln am Lebensende beitragen und ermutigen. Ärzte aller Fachrichtungen sind weiterhin für die Problematik der Überversorgung zu sensibilisieren und Empfehlungen im Sinne der Klug Entscheiden-Initiative sollen in die tägliche Praxis eingebunden werden.
