Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie
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- Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie (169)
- Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften (15)
- Comprehensive Cancer Center Mainfranken (5)
- Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten, plastische und ästhetische Operationen (4)
- Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin (4)
- Pathologisches Institut (4)
- Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie (Institut für Röntgendiagnostik) (3)
- Medizinische Klinik und Poliklinik I (3)
- Medizinische Klinik und Poliklinik II (3)
- Institut für Psychologie (2)
Sonstige beteiligte Institutionen
Trait-Resilienz und Lebenssinn von Patienten spielen eine wichtige Rolle bei der Krankheitsbewältigung. Ziel der Arbeit war es u.a., neue Erkenntnisse über Trait-Resilienz und Lebenssinn bei Patienten auf der Palliativstation sowie einen Zusammenhang zwischen beiden Konstrukten zu gewinnen. 57 Patienten des Interdisziplinären Zentrums Palliativmedizin Würzburg wurden zu Beginn des stationären Aufenthaltes (T1) zu Lebenssinn und Trait-Resilienz befragt. Eine zweite Befragung fand kurz vor der Entlassung statt (T2, n=41). Messinstrumente waren u.a. die Resilienzskala RS-13 sowie der Schedule for Meaning in Life Evaluation (SMiLE). Die Patienten verfügten über eine mit der Normalbevölkerung vergleichbare Trait-Resilienz. Der Lebenssinn konnte während des stationären Aufenthaltes aufrechterhalten werden. Der Zusammenhang zwischen Trait-Resilienz und Lebenssinn bzw. Zugewinn an Lebenssinn war nicht signifikant. Die Erfassung von Lebenssinn und Trait-Resilienz mittels validierter Fragebögen stellt eine gute Möglichkeit dar, individuelle Bedürfnisse und Ressourcen abzuschätzen. Besonders vulnerable Patienten profitieren möglicherweise von speziellen Interventionen zur Förderung von Lebenssinn und Trait-Resilienz.
1. Hintergrund
Durch den stetigen medizinischen Fortschritt der letzten Jahre und den damit verbundenen Anstieg der Lebenserwartung gewinnt die Frage nach Versorgungsmöglichkeiten und –wünschen am Lebensende zunehmend an Bedeutung. Die aktuelle Studienlage zeigt eine Diskrepanz zwischen gewünschtem und tatsächlichem Sterbeort. Während in diesen Studien die überwiegende Zahl der Befragten ihr Zuhause als bevorzugten Sterbeort angab, verstarb in Wirklichkeit nur ein geringer Teil auch tatsächlich dort. Ein erheblicher Teil verstarb dagegen im Pflegeheim. Angesichts der demographischen Entwicklung wird erwartet, dass das Alten- und Pflegeheim für zunehmend mehr Menschen zum Zuhause und auch zum Sterbeort werden wird. Gleichzeitig sind jedoch hierzulande die Versorgungswünsche von Pflegeheimbewohnern an ihrem Lebensende aus der aktuellen Studienlage nur unzureichend ersichtlich.
2. Ziel der Studie
Primäres Ziel der vorliegenden Studie war die Ermittlung der Versorgungswünsche von Pflegeheimbewohnern hierzulande am Lebensende sowie damit in Zusammenhang stehender Faktoren.
Die Ergebnisse der Studie sollen eine Optimierung der Versorgungsqualität geriatrischer Patienten am Lebensende im Sinne einer Stärkung des Selbstbestimmungsrechtes der Patienten ermöglichen.
3. Material und Methoden
In dieser explorativen Beobachtungsstudie wurden Bewohner von fünf Pflegeheimen des Kommunalunternehmens des Landkreises Würzburg anhand eines mehrteiligen Fragebogens persönlich mündlich befragt. Die Befragungen wurden im Zeitraum von Oktober 2016 bis Januar 2017 durchgeführt. Es handelte sich um eine Vollerhebung, von allen Nichtteilnehmern wurden Alter, Geschlecht und Grund der Nichtteilnahme erfasst. Für die überwiegend nicht-stetigen Variablen wurden deskriptive Statistiken erstellt, die Gruppenunterschiede wurden zweiseitig mit Hilfe des Chi-Quadrat-Tests nach Pearson und mittels Fisher-Yates-Tests geprüft. Für die stetigen Variablen wurde der T-Test für unabhängige Stichproben verwendet.
4. Ergebnisse
Von insgesamt 346 Bewohnern konnten 68 befragt werden. Der häufigste Grund für die Nichtteilnahme war die kognitive Beeinträchtigung. Die überwiegende Mehrheit (91,2%) der Befragten lehnten eine kardiopulmonale Reanimation ab. Im Falle einer starken Verschlechterung des Gesundheitszustandes wollten 55,9% ausschließlich im Pflegeheim versorgt werden, 63,2% nannten ihr Pflegeheim als bevorzugten Sterbeort. Das waren vor allem religiöse Bewohner (p = ,021), Bewohner die eine Vertrauensperson im Pflegeheim (p = ,001) oder einen niedrigen aktuellen Palliativbedarf (p = ,004) hatten sowie Bewohner, die sich im Pflegeheim zu Hause fühlten (p = ,000). Die Mehrheit (69,1%) bezeichnete das Pflegeheim als Zuhause.
Über ihre Versorgungswünsche hatten 69,1% mit Angehörigen gesprochen, jeder zweite mit seinem Hausarzt, die Heimmitarbeiter waren nur zu einem geringen Teil informiert. Eine schriftliche Willensbekundung hatten nur wenige Teilnehmer verfasst (Patientenverfügung: 35,3%, Vorsorgevollmacht: 13,2%).
5. Schlussfolgerung
Die Mehrheit der in dieser Studie befragten Bewohner äußerte den Wunsch, im Krankheitsfall im Pflegeheim versorgt zu werden und dort auch zu versterben. Um die wunschgemäße Versorgung im Pflegeheim gewährleisten zu können, scheinen eine vorausschauende Versorgungsplanung (Advance Care Planning) und ein Ausbau der palliativmedizinischen Versorgungsmöglichkeiten in den Heimen unabdingbar. Eine solche Vorgehensweise dient der Stärkung des Selbstbestimmungsrechts des Patienten und kann außerdem dazu beitragen, Krankenhäuser bei der Betreuung von schwerstkranken sterbenden Patienten finanziell und personell zu entlasten. Aufgrund der kleinen Stichprobengröße dieser Studie sind jedoch Folgeuntersuchungen nötig, um ein repräsentatives Meinungsbild zu erlangen.
Regulative effect of Nampt on tumor progression and cell viability in human colorectal cancer
(2015)
Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer disease. Here we examined Nampt expression in patients with CRC and the effect of Nampt on cell viability in CRC cells. Nampt protein was overexpressed in colorectal adenoma as well as colorectal carcinoma. The immunoreactive staining of Nampt was negative in the adjacent normal colorectal tissue, weak in colorectal adenoma, and strong in colorectal carcinoma, which may represent tumor progression. Further evaluation of clinical data showed that Nampt expression was not correlated with the clinicopathological characteristics of CRC. Additionally, our in vitro studies demonstrated that Nampt promotes CRC cell viability, whereas the Nampt inhibitor FK866 suppressed CRC cell viability, which was in concordance with the previous studies in other cancer cells. Treatment with Nampt-siRNA reduced the Nampt protein expression resulting in the inhibition of the cell viability of HCT116 and Caco2. Thus, the involvement of Nampt in cell growth indicates that Nampt may play an important role in colorectal tumorigenesis. As a consequence, our results suggest that Nampt may be considered as a progression marker of colorectal tumor and a potentially therapeutic target for the treatment of CRC.
Background:
In recent years attention has focused on \(\gamma\)H2AX as a very sensitive double strand break indicator. It has been suggested that \(\gamma\)H2AX might be able to predict individual radiosensitivity. Our aim was to study the induction and repair of DNA double strand breaks labelled by \(\gamma\)H2AX in a large cohort.
Methods:
In a prospective study lymphocytes of 136 rectal cancer (RC) patients and 59 healthy individuals were ex vivo irradiated (IR) and initial DNA damage was compared to remaining DNA damage after 2 Gy and 24 hours repair time and preexisting DNA damage in unirradiated lymphocytes. Lymphocytes were immunostained with anti-\(\gamma\)H2AX antibodies and microscopic images with an extended depth of field were acquired. \(\gamma\)H2AX foci counting was performed using a semi-automatic image analysis software.
Results:
Distinct increased values of preexisting and remaining \(\gamma\)H2AX foci in the group of RC patients were found compared to the healthy individuals. Additionally there are clear differences within the groups and there are outliers in about 12% of the RC patients after ex vivo IR.
Conclusions:
The \(\gamma\)H2AX assay has the capability to identify a group of outliers which are most probably patients with increased radiosensitivity having the highest risk of suffering radiotherapy-related late sequelae.
Ziel der Dissertation ist es, die Behandlungsergebnisse von Patienten mit malignen Nasenhaupt- und Nebenhöhlentumore, die zwischen Februar 1990 bis März 2014 unter kurativer Zielsetzung in der Klinik für Strahlentherapie des Universitätskrankenhauses Würzburg behandelt wurden, zu analysieren. Vor 2007 kam eine 3D-CRT Technik zum Einsatz, danach eine IMRT-Bestrahlung, in primärer oder postoperativer Form. Eine Verminderung der Überlebensrate ergab sich bei hohem Gesamttumorvolumen (>60ml), bei primäre Bestrahlung, bei Infiltration des Subkutangewebes, bei einer Fernmetastasierung im Verlauf und wenn keine komplette Remission erreicht wurde. Eine Verschlechterung der lokalen Tumorkontrolle wurde durch ein hohes Gesamttumorvolumen (>60ml) verursacht. Eine Chemotherapie zog keinen Vorteil in den Überlebenszeiten und der lokalen Tumorkontrolle nach sich. Die postoperative Radiotherapie ist die häufigste und zu bevorzugende Therapiemodalität.
Background:
The aim of this work is to validate the Dynamic Planning Module in terms of usability and acceptance in the treatment planning workflow.
Methods:
The Dynamic Planning Module was used for decision making whether a plan adaptation was necessary within one course of radiation therapy. The Module was also used for patients scheduled for re-irradiation to estimate the dose in the pretreated region and calculate the accumulated dose to critical organs at risk. During one year, 370 patients were scheduled for plan adaptation or re-irradiation. All patient cases were classified according to their treated body region. For a sub-group of 20 patients treated with RT for lung cancer, the dosimetric effect of plan adaptation during the main treatment course was evaluated in detail. Changes in tumor volume, frequency of re-planning and the time interval between treatment start and plan adaptation were assessed.
Results:
The Dynamic Planning Tool was used in 20% of treated patients per year for both approaches nearly equally (42% plan adaptation and 58% re-irradiation). Most cases were assessed for the thoracic body region (51%) followed by pelvis (21%) and head and neck cases (10%). The sub-group evaluation showed that unintended plan adaptation was performed in 38% of the scheduled cases. A median time span between first day of treatment and necessity of adaptation of 17 days (range 4–35 days) was observed. PTV changed by 12 ± 12% on average (maximum change 42%). PTV decreased in 18 of 20 cases due to tumor shrinkage and increased in 2 of 20 cases. Re-planning resulted in a reduction of the mean lung dose of the ipsilateral side in 15 of 20 cases.
Conclusion:
The experience of one year showed high acceptance of the Dynamic Planning Module in our department for both physicians and medical physicists. The re-planning can potentially reduce the accumulated dose to the organs at risk and ensure a better target volume coverage. In the re-irradiation situation, the Dynamic Planning Tool was used to consider the pretreatment dose, to adapt the actual treatment schema more specifically and to review the accumulated dose.
Background: Recently published results of quality of life (QoL) studies indicated different outcomes of palliative radiotherapy for brain metastases. This prospective multi-center QoL study of patients with brain metastases was designed to investigate which QoL domains improve or worsen after palliative radiotherapy and which might provide prognostic information.
Methods: From 01/2007-01/2009, n=151 patients with previously untreated brain metastases were recruited at 14 centers in Germany and Austria. Most patients (82 %) received whole-brain radiotherapy. QoL was measured with the EORTC-QLQ-C15-PAL and brain module BN20 before the start of radiotherapy and after 3 months.
Results: At 3 months, 88/142 (62 %) survived. Nine patients were not able to be followed up. 62 patients (70.5 % of 3-month survivors) completed the second set of questionnaires. Three months after the start of radiotherapy QoL deteriorated significantly in the areas of global QoL, physical function, fatigue, nausea, pain, appetite loss, hair loss, drowsiness, motor dysfunction, communication deficit and weakness of legs. Although the use of corticosteroid at 3 months could be reduced compared to pre-treatment (63 % vs. 37 %), the score for headaches remained stable. Initial QoL at the start of treatment was better in those alive than in those deceased at 3 months, significantly for physical function, motor dysfunction and the symptom scales fatigue, pain, appetite loss and weakness of legs. In a multivariate model, lower Karnofsky performance score, higher age and higher pain ratings before radiotherapy were prognostic of 3-month survival.
Conclusions: Moderate deterioration in several QoL domains was predominantly observed three months after start of palliative radiotherapy for brain metastases. Future studies will need to address the individual subjective benefit or burden from such treatment. Baseline QoL scores before palliative radiotherapy for brain metastases may contain prognostic information.
Purpose:
Investigation of a reduced source to target distance to improve organ at risk sparing during stereotactic irradiation (STX).
Methods:
The authors present a planning study with perfectly target-volume adapted collimator compared with multi-leaf collimator (MLC) at reduced source to virtual isocentre distance (SVID) in contrast to normal source to isocentre distance (SID) for stereotactic applications. The role of MLC leaf width and 20–80% penumbra was examined concerning the healthy tissue sparing. Several prescription schemes and target diameters are considered.
Results:
Paddick’s gradient index (GI) as well as comparison of the mean doses to spherical shells at several distances to the target is evaluated. Both emphasize the same results: the healthy tissue sparing in the high dose area around the planning target volume (PTV) is improved at reduced SVID ≤ 70 cm. The effect can be attributed more to steeper penumbra than to finer leaf resolution. Comparing circular collimators at different SVID just as MLC-shaped collimators, always the GI was reduced. Even MLC-shaped collimator at SVID 70 cm had better healthy tissue sparing than an optimal shaped circular collimator at SID 100 cm.
Regarding penumbra changes due to varying SVID, the results of the planning study are underlined by film dosimetry measurements with Agility™ MLC.
Conclusion:
Penumbra requires more attention in comparing studies, especially studies using different planning systems. Reduced SVID probably allows usage of conventional MLC for STX-like irradiations.
Background:
In head and neck cancer little is known about the kinetics of osteopontin (OPN) expression after tumor resection. In this study we evaluated the time course of OPN plasma levels before and after surgery.
Methods:
Between 2011 and 2013 41 consecutive head and neck cancer patients were enrolled in a prospective study (group A). At different time points plasma samples were collected: T0) before, T1) 1 day, T2) 1 week and T3) 4 weeks after surgery. Osteopontin and TGFβ1 plasma concentrations were measured with a commercial ELISA system. Data were compared to 131 head and neck cancer patients treated with primary (n = 42) or postoperative radiotherapy (n = 89; group B1 and B2).
Results:
A significant OPN increase was seen as early as 1 day after surgery (T0 to T1, p < 0.01). OPN levels decreased to base line 3-4 weeks after surgery. OPN values were correlated with postoperative TGFβ1 expression suggesting a relation to wound healing. Survival analysis showed a significant benefit for patients with lower OPN levels both in the primary and postoperative radiotherapy group (B1: 33 vs 11.5 months, p = 0.017, B2: median not reached vs 33.4, p = 0.031). TGFβ1 was also of prognostic significance in group B1 (33.0 vs 10.7 months, p = 0.003).
Conclusions:
Patients with head and neck cancer showed an increase in osteopontin plasma levels directly after surgery. Four weeks later OPN concentration decreased to pre-surgery levels. This long lasting increase was presumably associated to wound healing. Both pretherapeutic osteopontin and TGFβ1 had prognostic impact.
Background: Adaptive Radiotherapy aims to identify anatomical deviations during a radiotherapy course and modify the treatment plan to maintain treatment objectives. This requires regions of interest (ROIs) to be defined using the most recent imaging data. This study investigates the clinical utility of using deformable image registration (DIR) to automatically propagate ROIs.
Methods: Target (GTV) and organ-at-risk (OAR) ROIs were non-rigidly propagated from a planning CT scan to a per-treatment CT scan for 22 patients. Propagated ROIs were quantitatively compared with expert physician-drawn ROIs on the per-treatment scan using Dice scores and mean slicewise Hausdorff distances, and center of mass distances for GTVs. The propagated ROIs were qualitatively examined by experts and scored based on their clinical utility.
Results: Good agreement between the DIR-propagated ROIs and expert-drawn ROIs was observed based on the metrics used. 94% of all ROIs generated using DIR were scored as being clinically useful, requiring minimal or no edits. However, 27% (12/44) of the GTVs required major edits.
Conclusion: DIR was successfully used on 22 patients to propagate target and OAR structures for ART with good anatomical agreement for OARs. It is recommended that propagated target structures be thoroughly reviewed by the treating physician.
Die Inzidenz und Prävalenz von Krebserkrankungen präsentiert sich in den vergangenen Jahren ungebrochen hoch. Durch die stetige Optimierung der Versorgung werden Betroffenen neuartige Optionen offeriert. Moderne Onkotherapie zeichnet sich durch sektorenübergreifende Kooperation aus. Diese komplexen Versorgungskonzepte können durch innovative Technologien simplifiziert werden.
Vorliegende Arbeit erörtert die Frage nach der Umsetzbarkeit Tablet-gestützter Screenings in der Routine der Strahlenmedizin. Die Erfassung der ESAS-Items und des Unterstützungsbedarfs ermöglichte nach dem Vorbild kanadischer Versorgungskonzepte definierte Aussagen zur Qualität der medizinischen Versorgung.
Im Rahmen der Studie erhielten Tumorpatienten vor der perkutanen Radiotherapie (T1) ein Tablet-gestütztes Symptom-Screening. Das Tablet-Screening wurde von den Teilnehmern bezüglich Bedienung und Nutzerfreundlichkeit evaluiert. Nach Abschluss der Radiotherapie erfolgte eine telefonische Nachbefragung der Teilnehmer (T2).
Insgesamt partizipierten 332 Krebspatienten am Tablet-Screening. 79 potentielle Studienprobanden nahmen nicht teil. Als Hauptursachen zeigten sich fehlende Zeit (21,5%), die Teilnahme an sonstigen Studien (20,3%) und zu hohe psychische Belastungen (17,7%). Der Anteil der Screening-Teilnehmer mit fundierten Vorkenntnissen im Umgang mit Tablet-PCs (15,7%) war gering. Probanden mit Tablet-Vorerfahrungen waren signifikant jünger als Unerfahrene. Anwendung und Nutzerfreundlichkeit erlangte hohe Zustimmung. Die wenigen (21,7%) Befürworter konventioneller Stift-Papier-Fragebögen waren signifikant älter.
219 Screening-Teilnehmer stellten ihre ausgewerteten Symptom-Fragebögen weiteren Auswertungen zur Verfügung. Der Performance-Status wurde von Patient und Mediziner eher divergent bewertet (ĸ=0,254). Von T1 zu T2 nahm der Anteil positiv gescreenter Probanden ab. Kurativpatienten markierten bei den ESAS-Items Müdigkeit, Kurzatmigkeit und Sonstiges signifikante Symptomverbesserungen. Bei Palliativpatienten zeigte Kurzatmigkeit signifikante Verbesserung, Depressionen hingegen signifikante Verschlechterung. Der schwächste Unterstützungsbedarf (23,3%) wurde beim ,,Bedarf an Informationen beim Erstellen von Patientenverfügungen‘‘ registriert.
Die BUKA-Studie konnte die Chancen Tablet-gestützter Befragungen in der Routine der Radioonkologie darstellen. Das Screening markierte durchgängig positive Bewertungen sowie große Akzeptanz. Die positiven Ergebnisse deckten sich mit denen anderer Studien bezüglich EDV-gestützter Datenerhebung. Die oftmals nicht ausreichendende Zeit zur Studienteilnahme war jedoch nicht auf eine zu zeitintensive Bedienung von Tablet-PCs zurückzuführen. Die Anzahl der Screening-Items sollte der kurzen Wartezeit der Strahlenambulanz angepasst werden. EDV-Screenings sollten darüber hinaus zukünftig bereits von zuhause absolviert werden. Die zunehmende Technisierung des Alltags lässt den Anteil PC-erfahrener Patienten weiter ansteigen. Die Einführung EDV-gestützter Versionen bietet eine effektive Möglichkeit des Patienten-Monitoring als Grundlage multidisziplinärer onkologischer Versorgung. Infolge der zunehmenden PC-gestützten Verarbeitung hochsensibler Patientendaten ist die Gewährleistung vollkommener Datensicherheit dringend notwendig.
Im Gegensatz zu anderen Arbeiten präsentierte das Studienkollektiv überwiegend Kurativpatienten mit gutem Allgemeinzustand. Trotz geringerer Symptombelastung konnten auch hier die positiven Effekte der Radiotherapie dargestellt werden. Der hohe Unterstützungsbedarf erschien oftmals dem mangelnden medizinischen Verständnis der Betroffenen geschuldet. Kurativpatienten äußerten deutlich mehr Interesse aktiv an der Therapie teilzuhaben. Palliativpatienten erschienen durch das Übermaß an Therapien entkräftet.
Zahlreiche Studien haben in den vergangenen Jahren den Vorteil einer frühen Einbeziehung der Palliativmedizin in die Versorgung von Tumorpatienten nachgewiesen. Aufgrund der Zunahme an palliativmedizinischen Einrichtungen besteht Bedarf, die Qualität der Patientenversorgung zu evaluieren. Hierfür können klinische QI zum Einsatz kommen, anhand derer auch andere Aspekte der Versorgung am Lebensende (z.B. Zeitpunkt der letzten tumorspezifischen Therapie) evaluiert werden können.
In der vorliegenden Arbeit sollte geklärt werden, inwieweit sich klinische QI auf das deutsche Gesundheitssystem übertragen lassen und in Kennziffern für Zertifizierungsprogramme der Deutschen Krebsgesellschaft überführbar sind.
Hierfür wurden mithilfe des SAP retrospektiv die Daten von Tumorpatienten der Entitäten Lunge, ZNS, Darm und Haut erhoben, die im Jahr 2011 aufgrund der Diagnose einer primären Metastasierung oder aufgrund eines Rezidivs und/oder Metastasen in einer Tumorkonferenz an der Universitätsklinik Würzburg vorgestellt wurden. Von den insgesamt 631 Patienten war eine Auswertung bei 331 möglich. 263 wurden ausgeschlossen – größtenteils, weil sie noch nicht verstorben waren – und bei weiteren 37 Patienten war die Datenlage nicht ausreichend.
Im Folgenden sind die wichtigsten Ergebnisse dieser Studie nochmal kurz zusammengefasst. In den letzten 14 Lebenstagen hatten 18,1% eine tumorspezifische Therapie und 8,4% eine Chemotherapie, wobei die Lungenkrebspatienten am häufigsten betroffen waren. Es ergaben sich signifikante Unterschiede zwischen den einzelnen Tumorentitäten.
Für die Umstellung bzw. den Start einer neuen tumorspezifischen Therapie in den letzten 30 Lebenstagen ergab sich ein Anteil von 21,8%, wobei 8,4% aller Patienten eine Chemotherapie erhielten und auch hier die Lungenkrebspatienten den größten Anteil ausmachten. Ebenfalls zeigten sich Unterschiede zwischen den Entitäten und zudem zwischen Primär- und Rezidivfällen.
Kontakt zur Palliativmedizin bestand bei 56,2% aller Patienten und dies am häufigsten bei den Hirntumorpatienten und Rezidivfällen. Mit 12,9% hatten nur wenige Patienten einen Erstkontakt kürzer 3 Tage vor Tod, was bei Patienten mit tumorspezifischer Therapie signifikant häufiger war.
Eine medizinische Akutversorgung hatten 19,9%, wobei 17,2% intensivmedizinisch behandelt wurden und nur 3,7% mehr als eine Notaufnahme hatten. Am häufigsten betroffen waren die Lungen- und Darmkrebspatienten. Ein höheres Risiko bestand zudem für Patienten mit Primärfall und tumorspezifischer Therapie am Lebensende.
Eine Patientenverfügung war bei 22,4% dokumentiert, wobei für 12,4% eine Datenerhebung nicht möglich war.
Aufgrund der dargelegten Unterschiede zwischen den einzelnen Tumorentitäten und zwischen den Primär- und Rezidivfällen lässt sich festhalten, dass anhand der QI vergleichende Aussagen zur Versorgungsqualität am Lebensende möglich sind.
Wie bereits in verschiedenen internationalen Studien gezeigt, ließen sich auch in dieser Arbeit die Sollvorgaben von C. Earle nur für die QI „Therapie in den letzten 14 Lebenstagen“ und „Palliativkontakt“ einhalten. Ein Vergleich der Versorgungsqualität in verschiedenen Krankenhäusern ist daher vermutlich nur bedingt möglich.
Die QI sind dagegen gut dafür geeignet, die Versorgungssituation an einzelnen Kliniken darzustellen, um Lücken der Versorgungsqualität aufzudecken und so die Grundlage für eine Qualitätsverbesserung zu schaffen. Daher ist es durchaus empfehlenswert, die QI im Rahmen von Zertifizierungsprogrammen der Deutschen Krebsgesellschaft zu testen.
Um eine vollständige und zeitsparende Datenerhebung zu ermöglichen, sollte allerdings die Dokumentation von Patientendaten verbessert werden, so dass auch eine effiziente Umsetzung im klinischen Alltag möglich ist.
Hintergrund: Die Überexpression von Hypoxia Inducible Factor 1 (HIF-1) wird mit Tumorprogression und schlechter Prognose in Zusammenhang gebracht. Wir untersuchten, ob die pharmakologische Hemmung des Transkriptionsfaktors HIF-1 mittels Chetomin, einem Inhibitor der Interaktion von HIF-1 mit dem Koaktivator Protein p300, die Hypoxie-induzierte Strahlenresistenz menschlicher Fibrosarkomzellen vom Typ HT 1080 beeinflusst.
Methoden: Die optimale Dosis von Chetomin wurde durch Versuchsreihen mit Hypoxie-sensiblem Promotor in mit destabilisiertem EGFP-Vektor transfizierten HT 1080 HRE-Zellen bestimmt. HT 1080 Zellen wurden mittels RT-PCR sowie Western Blot auf die Transkription der HIF-1-regulierten Gene Carboanhydrase IX (CA9) und Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) untersucht. Außerdem wurden sie zur Erstellung klonogener Assays unter normoxischen sowie hypoxischen (0,1% O2, 12 Stunden) Bedingungen in vitro mit 0, 2, 5 oder 10 Gy bestrahlt mit oder ohne Chetominbehandlung (150 nM, 12 Stunden, Vorbehandlung 4 Stunden).
Ergebnisse: In der RT-PCR zeigte sich eine signifikante Reduktion (Signifikanzniveau p<0,05) der mRNS-Expression von CA9 und VEGF unter Chetomin und Hypoxie auf 44,4 +/- 7,2% beziehungsweise 39,6 +/- 16,0%, im Western Blot supprimierte Chetomin auch die Downstream-Genprodukte von CA9 und VEGF. In den Überlebenskurven erhöhte Chetomin die Wirksamkeit der Bestrahlung wesentlich, der modifizierte Sauerstoffeffekt (modified Oxygen Enhancement Ratio, OER') war mit Ausnahme der 50% SF in Bezug auf die Kontrollen bei 50%, 37% und 10% Relativem Überleben (SF) von 1,57 auf 1,58, von 1,56 auf 1,42 und von 1,38 auf 1,22 reduziert.
Schlussfolgerung: Die HIF-1-Hemmung durch Chetomin reduziert effektiv die Hypoxie-abhängige Transkription und verstärkt die Strahlensensibilität von hypoxischen HT 1080 Fibrosarkomzellen in vitro.
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.
Background
The aim of this study was to quantify the variability in spinal radiosurgery (SRS) planning practices between five international institutions, all member of the Elekta Spine Radiosurgery Research Consortium.
Methods
Four institutions provided one representative patient case each consisting of the medical history, CT and MR imaging. A step-wise planning approach was used where, after each planning step a consensus was generated that formed the basis for the next planning step. This allowed independent analysis of all planning steps of CT-MR image registration, GTV definition, CTV definition, PTV definition and SRS treatment planning. In addition, each institution generated one additional SRS plan for each case based on intra-institutional image registration and contouring, independent of consensus results.
Results
Averaged over the four cases, image registration variability ranged between translational 1.1 mm and 2.4 mm and rotational 1.1° and 2.0° in all three directions. GTV delineation variability was 1.5 mm in axial and 1.6 mm in longitudinal direction averaged for the four cases. CTV delineation variability was 0.8 mm in axial and 1.2 mm in longitudinal direction. CTV-to-PTV margins ranged between 0 mm and 2 mm according to institutional protocol. Delineation variability was 1 mm in axial directions for the spinal cord. Average PTV coverage for a single fraction18 Gy prescription was 87 ± 5 %; Dmin to the PTV was 7.5 ± 1.8 Gy averaged over all cases and institutions. Average Dmax to the PRV_SC (spinal cord + 1 mm) was 10.5 ± 1.6 Gy and the average Paddick conformity index was 0.69 ± 0.06.
Conclusions
Results of this study reflect the variability in current practice of spine radiosurgery in large and highly experienced academic centers. Despite close methodical agreement in the daily workflow, clinically significant variability in all steps of the treatment planning process was demonstrated. This may translate into differences in patient clinical outcome and highlights the need for consensus and established delineation and planning criteria.
Ergebnisse einer retrospektiven Studie an der Universität Würzburg:
Patienten und Methoden:
In einer retrospektiven Studie wurden Einflussfaktoren auf die Lokoregionäre Kontrolle, das Gesamtüberleben und das rezidivfreie Überleben von 106 Patienten, mit histologisch gesicherten Oropharynxkarzinomen (28 T1, 46 T2, 25 T3 und 7 T4 Tumore, mit lymphatischer Beteiligung in 78 Fällen), mit uni- und multivariaten Analysen untersucht.
Das mediane Alter bei Primärdiagnose betrug 55 Jahre. Es wurde eine mediane Nachbeobachtungszeit 36 Monaten erreicht (zwischen 5 bis 126 Monate). In 18 Fällen (17%) konnte der Primärtumor in sano entfernt werden (Sicherheitsabstand > 3mm). In 34 Fällen (32%) bestand ein knapper Sicherheitsabstand (definitionsgemäß < als 3mm) und in 54 Fällen (51%) waren die Resektatränder nicht frei von Tumorzellen (R1 Resektion). Patienten, welche eine Chemotherapie aufgrund des erhöhten Rezidivrisikos erhielten, machten 24% (25 Patienten) des Patientenkollektivs aus.
Behandlungskonzept
Das Tumorbett des Primärtumors und die zervikalen lymphatischen Abflussgebiete erhielten mediane Bestrahlungsdosen von 56 Gy (2 Gy/ Behandlung, 5 Fraktionen pro Woche). Patienten mit R0-Resektion erhielten Bestrahlungsdosen von 56-60Gy. Bei Patienten mit knappen Resektatrand wurde das Tumorbett mit einer höheren Dosis von 60-66Gy bestrahlt, R1 Resektionen wurden mit einer Boost-Aufsättigung bis zu einer Gesamtdosis von 66-70 Gy behandelt. Patienten im UICC-Stadium 4, mit erhöhtem Rezidivrisiko, machten 24% (25 Patienten) des Patientenkollektivs aus. Diese Patienten erhielten je nach Nierenfunktion und Blutbild eine zusätzliche Chemotherapie mit Cisplatin (40mg/m² wöchentlich) in 1-4 Zyklen, sowie eine Boost-Aufsättigung des Tumorbettes bis zu einer Gesamtdosis von 66-70 Gy.
Ergebnisse der univariaten Analysen mittels Kaplan-Maier Plot Verfahren:
lokoregionäre Kontrolle
Mit einer medianen Nachbeobachtungszeit von 36 Monaten wurde eine 5 Jahres Rezidivfreiheit bei 87% der Patienten erzielt. Davon wurden 80% der Rezidive innerhalb der ersten 24 Monate diagnostiziert. Bei Patienten mit R0 Status wurde in 16,7 % ein Rezidiv diagnostiziert, bei Patienten mit R1 Situation in 17% und bei Patienten mit knappen Resektatrand wurde nur in 6 % ein Rezidiv diagnostiziert. Als statistisch signifikanter Einflussfaktor des Rezidiv erwies sich nur das Gesamttumorvolumen.
Gesamtüberlebensrate
Es wurde eine 3- und 5- Jahresüberlebensrate von 75% und 66% erreicht.
Die 5JÜR bezüglich der Radikalität der Resektion erreichte bei R0 Resektion 61%, 71% bei Patienten mit knappen Resektatrand und 65% bei R1 Situation.
Bei Patienten mit einem T1 Tumorstadium ergab sich eine 5JÜR von 82%, bei T2 67%, bei T3 52% und für Patienten im T4 Stadium ergab sich eine 5JÜR von 43 %.
Patienten mit N0-Status verzeichneten eine 5JÜR von 68%, mit N1-Status 82%, N2a,b-Status 68%, N2c-Status 36% und N3-Status ergab 43%.
Patienten ohne adjuvante Chemotherapie erzielten eine 5JÜR von 69% und Patienten, die aufgrund des erhöhten Rezidivrisikos eine Chemotherapie erhielten, erreichten 56%.
Die Einflussgröße der Rezidiventwicklung erbrachte eine 5JÜR von 13%, wogegen sie bei Patienten ohne Rezidiv 75% betrug.
Patienten, welche einen 2. Tumor entwickelten, verzeichneten eine 5JÜR von 45% gegenüber 71% bei Patienten ohne 2.Tumor.
Der Vergleich der Bestrahlungsdosen im Tumorbett ergab, dass Patienten mit einer Gesamtdosis unter/gleich 66Gy eine 5JÜR von 71% erreichten und 62% bei Gesamtdosen über 66Gy.
Die 5JÜR bezüglich des Tumorvolumens des Primärtumors, inklusive der befallenen Lymphknoten, erbrachte in der ersten Gruppe von unter 10ml Tumorvolumen 77%, von 10 bis 20ml 83%, von 20 bis 50ml 52% und in der vierten Gruppe mit über 50ml Tumorvolumen 33%.
Mit einem Grading von 2 wurde 69% und mit einem Grading von 3 wurde bei Patienten eine 5JÜR von 61% berechnet.
In der univariaten Analyse mittels des Kaplan-Maier-Plot-Verfahrens, zeigte sich in der 5-Jahres Überlebenskurve eine Signifikanz der Einflussgrößen Tumorstadium (p-Wert 0,003), Rezidivereignis (p-Wert 0,000), 2.Tumor (p-Wert 0,001) und Tumorvolumen (p-Wert 0,000).
Rezidivfreies Überleben
Das rezidivfreie Überleben betrug nach 3 Jahren 68% und nach 5 Jahren 64%.
Bezüglich der Radikalität der Resektion ermittelte man für Patienten mit R0 Resektion nach 5 Jahren ein rezidivfreies Überleben von 61%, 71% bei knappen Resektatrand und 61% bei R1 Situation.
Patienten mit einem T1 Stadium erreichten ein 5 jähriges rezidivfreies Überleben in 82%, mit T2 Stadium 67%, mit T3 Stadium 48% und Patienten im T4 Tumorstadium erzielten 43 %.
Patienten mit N0-Status verzeichneten ein 5 jähriges rezidivfreies Überleben von 64%, mit N1-Status 82%, N2a,b-Status 68%, N2c-Status 27% und ein N3-Status ergab 43%.
Patienten ohne adjuvante Chemotherapie erreichten in 68% und Patienten, welche eine Chemotherapie erhielten, erreichten ein 5 jähriges rezidivfreies Überleben in 52%.
Patienten, welche einen 2. Tumor entwickelten, verzeichneten eine 5 jähriges rezidivfreies Überleben von 45%, gegenüber 68% bei Patienten ohne 2.Tumor.
Die Gegenüberstellung der Bestrahlungsdosen im Tumorbett ergab, dass Patienten mit einer Gesamtdosis unter/gleich 66Gy ein rezidivfreies 5-jähriges Überleben von 69% erreichten, hingegen Patienten mit mehr als 66Gy Bestrahlungsdosis 60% erzielten.
Das 5 jährige rezidivfreie Überleben in Bezug auf das Tumorvolumen des Primärtumors, inklusive der befallenen Lymphknoten, erbrachte in der ersten Gruppe von unter 10ml Tumorvolumen 77%, von 10 bis 20ml 79%, in der dritten Gruppe von 20 bis 50ml 48% und in der vierten Gruppe mit über 50ml Tumorvolumen wurde nach 5 Jahren ein rezidivfreies Überleben von 33% verzeichnet.
Mit einem Grading von 2, wurde 66% und mit einem Grading von 3 ergaben sich für die Patienten ein 5 jähriges rezidivfreies Überleben von 61%.
In der univariaten Analyse mittels des Kaplan-Maier-Plot-Verfahren, zeigte sich in der Kurve für das 5-jährige rezidivfreie Überleben, eine Signifikanz der Einflussgrößen Tumorstadium (p-Wert 0,003), Lymphknotenstatus (p-Wert 0,048), Chemotherapie (p-Wert 0,047), 2.Tumor (p-Wert 0,003) und Tumorvolumen (p-Wert 0,000).
Ergebnisse der multivarianten Analysen
In einer multivariaten Cox-Regressions Analyse erwiesen sich die Einflussgrößen des Tumorstadiums und die Entwicklung eines 2. Tumors, bezüglich des Gesamt- und des rezidivfreien Überlebens, als statistisch signifikant.
Das Tumorstadium konnte, in Bezug auf das Gesamtüberleben, eine Signifikanz von 0,015 ermittelt werden. Im Hinblick auf das rezidivfreie Überleben konnte ihm eine Signifikanz von 0,03 zugeschreiben werden. Die Einflussgröße des 2.Tumors ergab für das Gesamtüberleben eine Signifikanz von ebenfalls 0,015 und eine Signifikanz von 0,025 bezüglich des rezidivfreien Überlebens.
Schlussfolgerung:
Mit dem Therapiekonzept konnte eine Verbesserung der 5JÜR und des 5-jährigen rezidivfreien Überlebens erzielt werden. Die Patienten mit knappen Resektatrand wiesen durchweg bessere Ergebnisse auf als Patienten mit R0-Resektion. Als Konsequenz dieser Ergebnisse müsste man eine Angleichung des bisherigen Therapiekonzeptes der R0 Patienten an das der knapp resezierten Patienten vornehmen.
Bei Patienten mit einem primär erhöhtem Rezidivrisiko, welche eine simultane Radiochemotherapie erhielten, erzielte man mit diesem Therapiekonzept eine Angleichung der 5JÜR an Patienten ohne dieses. Es zeigte sich hierbei in der multivariaten Analyse, sowohl beim Gesamtüberleben, als auch beim rezidivfreien Überleben kein statistisch signifikanter Unterschied (Gesamtüberleben p-Wert 0,064, rezidivfreies Überleben p-Wert 0,085).
Background
Spinal radiosurgery is a quickly evolving technique in the radiotherapy and neurosurgical communities. However, the methods of spine radiosurgery have not been standardized. This article describes the results of a survey about the methods of spine radiosurgery at five international institutions.
Methods
All institutions are members of the Elekta Spine Radiosurgery Research Consortium and have a dedicated research and clinical focus on image-guided radiosurgery. The questionnaire consisted of 75 items covering all major steps of spine radiosurgery.
Results
Strong agreement in the methods of spine radiosurgery was observed. In particular, similarities were observed with safety and quality assurance playing an important role in the methods of all institutions, cooperation between neurosurgeons and radiation oncologists in case selection, dedicated imaging for target- and organ-at-risk delineation, application of proper safety margins for the target volume and organs-at-risk, conformal planning and precise image-guided treatment delivery, and close clinical and radiological follow-up. In contrast, three major areas of uncertainty and disagreement were identified: 1) Indications and contra-indications for spine radiosurgery; 2) treatment dose and fractionation and 3) tolerance dose of the spinal cord.
Conclusions
Results of this study reflect the current practice of spine radiosurgery in large academic centers. Despite close agreement was observed in many steps of spine radiosurgery, further research in form of retrospective and especially prospective studies is required to refine the details of spinal radiosurgery in terms of safety and efficacy.
Purpose
The purpose of this work is to develop fast deliverable step and shoot IMRT technique. A reduction in the number of segments should theoretically be possible, whilst simultaneously maintaining plan quality, provided that the reduction is accompanied by an increased number of gantry angles. A benefit of this method is that the segment shaping could be performed during gantry motion, thereby reducing the delivery time. The aim was to find classes of such solutions whose plan quality can compete with conventional IMRT.
Materials/Methods
A planning study was performed. Step and shoot IMRT plans were created using direct machine parameter optimization (DMPO) as a reference. DMPO plans were compared to an IMRT variant having only one segment per angle ("2-Step Fast"). 2-Step Fast is based on a geometrical analysis of the topology of the planning target volume (PTV) and the organs at risk (OAR). A prostate/rectum case, spine metastasis/spinal cord, breast/lung and an artificial PTV/OAR combination of the ESTRO-Quasimodo phantom were used for the study. The composite objective value (COV), a quality score, and plan delivery time were compared. The delivery time for the DMPO reference plan and the 2-Step Fast IMRT technique was measured and calculated for two different linacs, a twelve year old Siemens Primus™ ("old" linac) and two Elekta Synergy™ "S" linacs ("new" linacs).
Results
2-Step Fast had comparable or better quality than the reference DMPO plan. The number of segments was smaller than for the reference plan, the number of gantry angles was between 23 and 34. For the modern linac the delivery time was always smaller than that for the reference plan. The calculated (measured) values showed a mean delivery time reduction of 21% (21%) for the new linac, and of 7% (3%) for the old linac compared to the respective DMPO reference plans. For the old linac, the data handling time per beam was the limiting factor for the treatment time reduction.
Conclusions
2-Step Fast plans are suited to reduce the delivery time, especially if the data handling time per beam is short. The plan quality can be retained or even increased for fewer segments provided more gantry angles are used.
Auswirkungen palliativmedizinischer Interventionen auf den Lebenssinn, gemessen mit dem SMiLE
(2015)
Seit dem Ende des 19.Jahrhunderts hat sich die Lebenserwartung, hauptsächlich in der westlichen Welt, rasant verbessert (Weiland et al 2006). Moderne Behandlungstechniken und neu entwickelte Wirkstoffe haben es ermöglicht, die Überlebensdauer unheilbar Kranker, die ihren Leiden früher rasch erlegen wären, deutlich zu erhöhen (Stolberg 2011) .Allerdings leiden Palliativpatienten nach wie vor sehr oft unter der starken psychologischen Belastung ihrer Situation (Seeger 2011), darum soll, wo die Lebensquantität nicht weiter beinflussbar ist, wenigstens die Lebensqualität optimiert werden (Wasner 2002). Dieser Fokus auf Lebensqualität ist auch in der WHO-Definition von Palliativmedizin, hier in der Übersetzung der deutschen Gesellschaft für Palliativmedizin, zu finden:
„Palliativmedizin/Palliative Care ist ein Ansatz zur Verbesserung der Lebensqualität von Patienten und ihren Familien, die mit Problemen konfrontiert sind, welche mit einer lebensbedrohlichen Erkrankung einhergehen. Dies geschieht durch Vorbeugen und Lindern von Leiden durch frühzeitige Erkennung, sorgfältige Einschätzung und Behandlung von Schmerzen sowie anderen Problemen körperlicher, psychosozialer und spiritueller Art.“
Im Unterschied zu den anderen medizinischen Disziplinen liegt der Fokus der Palliativmedizin nicht auf Heilung oder Lebenszeitverlängerung, weshalb bei der Beurteilung des Patientennutzens palliativmedizinischer Interventionen der Behandlungserfolg aus Patientensicht anstatt mittels klassischer klinischer Parameter evaluiert werden muss. Hierfür hat sich in entsprechenden Studien die Erhebung patientenbezogener Endpunkte (PRO = Patient Reported Outcomes) etabliert, welche den individuellen Gesundheitszustand eines Patienten aus dessen Sicht erfassen. Da der Begriff „Gesundheitszustand“ hier als gesamtumfassender Terminus zu verstehen ist, und neben dem physischen Wohl auch psychische und soziale Komponenten beinhaltet, wird als Endpunkt in palliativmedizinischen Untersuchungen häufig Lebensqualität gewählt (Stiel et al. 2012).
Zur Untersuchung von Lebensqualität bei Palliativpatienten wurden folge dem schon eine breite Anzahl an Studien durchgeführt. Hierbei ist die physische Komponente, respektive die Linderung körperlicher Symptome, durch das Verwenden von Symptomchecklisten vergleichsweise einfach zu erfassen. Der Einfluss psychosozialer und spiritueller Bereiche der Lebensqualität muss durch kompliziertere, individuelle Konstrukte wie den Lebenssinn erfasst werden. Verschiedene Studien mit Krebspatienten konnten bereits zeigen, dass Lebenssinn trotz ungünstiger gesundheitlicher Umstände stark ausgeprägt sein kann (Fegg et al. 2008a). Lebenssinn kann aber auch eine starke Ressource für die Fertigkeit kritische Lebenssituationen zu bewältigen darstellen. So kann ein sinnerfülltes Leben bei Tumorpatienten Depressionen und sogar dem Wunsch nach einem beschleunigten Tod präventiv entgegenwirken (Chochinov 2002, Chochinov et al. 2005c). Umgekehrt konnten Morita und Kollegen (2004) zeigen, dass ein subjektiv geringes Maß an Sinn positiv mit dem Wunsch nach aktiver Sterbehilfe korreliert.
Das Konstrukt Lebenssinn erhielt also in den letzten Jahren in der Forschung immer mehr Aufmerksamkeit, bis jetzt beschränkt sich die Sinnforschung im palliativen Bereich jedoch auf Befragungen zu einem Zeitpunkt. Von Interesse ist jedoch auch die dynamische Entwicklung der Sinnerfahrung im letzen Lebensabschnitt. Der Fokus dieser Studie liegt aus diesem Grunde auf den Veränderungen des Lebenssinns von Palliativpatienten im Verlauf des stationären Aufenthaltes auf einer Palliativstation. Dies wurde hier mit Hilfe des validierten Fragebogens SMiLE untersucht.
Background: Stereotactic body radiotherapy and radiosurgery are rapidly emerging treatment options for both malignant and benign spine tumors. Proper institutional credentialing by physicians and medical physicists as well as other personnel is important for the safe and effective adoption of spine radiosurgery. This article describes the methods for institutional credentialing for spine radiosurgery at seven highly experienced international institutions.
Methods: All institutions (n = 7) are members of the Elekta Spine Radiosurgery Research Consortium and have a dedicated research and clinical focus on image-guided spine radiosurgery. A questionnaire consisting of 24 items covering various aspects of institutional credentialing for spine radiosurgery was completed by all seven institutions.
Results: Close agreement was observed in most aspects of spine radiosurgery credentialing at each institution. A formal credentialing process was believed to be important for the implementation of a new spine radiosurgery program, for patient safety and clinical outcomes. One institution has a written policy specific for spine radiosurgery credentialing, but all have an undocumented credentialing system in place. All institutions rely upon an in-house proctoring system for the training of both physicians and medical physicists. Four institutions require physicians and medical physicists to attend corporate sponsored training. Two of these 4 institutions also require attendance at a non-corporate sponsored academic society radiosurgery course. Corporate as well as non-corporate sponsored training were believed to be complimentary and both important for training. In 5 centers, all cases must be reviewed at a multidisciplinary conference prior to radiosurgery treatment. At 3 centers, neurosurgeons are not required to be involved in all cases if there is no evidence for instability or spinal cord compression. Backup physicians and physicists are required at only 1 institution, but all institutions have more than one specialist trained to perform spine radiosurgery. All centers believed that credentialing should also be device specific, and all believed that professional societies should formulate guidelines for institutions on the requirements for spine radiosurgery credentialing. Finally, in 4 institutions radiation therapists were required to attend corporate-sponsored device specific training for credentialing, and in only 1 institution were radiation therapists required to also attend academic society training for credentialing.
Conclusions: This study represents the first multi-national report of the current practice of institutional credentialing for spine radiosurgery. Key methodologies for safe implementation and credentialing of spine radiosurgery have been identified. There is strong agreement among experienced centers that credentialing is an important component of the safe and effective implementation of a spine radiosurgery program.
Eine wichtige Standardtherapie in der modernen Behandlung von Krebserkrankungen ist die Strahlentherapie, in welcher Tumorzellen mittels ionisierender Strahlung geschädigt und abgetötet werden. Dabei soll die Schädigung des umgebenden Normalgewebes möglichst gering gehalten und trotzdem eine maximale Schädigung des Tumorgewebes erreicht werden. Deshalb sind neue Strategien zur Steigerung der Radiosensitivität des Tumorgewebes sehr wichtig, die es erlauben, bei gleicher Dosis eine verstärkte Strahlenantwort im Tumorgewebe zu erreichen. Hier kommen zunehmend sog. Radiosensibilisatoren zum Einsatz, die unter anderem onkogene Signalwege in den Tumorzellen inhibieren. Der PI3K/Akt/mTOR Signalweg stellt hierbei einen wichtigen Ansatzpunkt dar, da er in vielen Tumorentitäten dereguliert vorliegt und diese Signalkaskade bekanntermaßen einen Einfluss auf die zelluläre Strahlensensitivität hat. Obwohl es für diesen Signalweg schon eine Reihe von Inhibitoren gibt, für die bereits neben einer anti-proliferativen Wirkung auch ein radiosensibilisierender Effekt nachgewiesen wurde (z.B. Wortmannin und Rapamycin), machten eine geringe Spezifität, starke Nebenwirkungen und negative Rückkopplungsmechanismen im Signalweg, die die Wirkung des Inhibitors kompensieren, die Entwicklung neuer Inhibitoren notwendig. Das Imidazoquinolinderivat NVP-BEZ235 inhibiert den PI3K/Akt/mTOR Signalweg an mehreren Stellen gleichzeitig, indem es kompetitiv zu ATP das katalytische Zentrum von PI3K und mTOR blockiert. Für diesen kleinmolekularen, dualen Inhibitor gibt es bereits erste vielversprechende Forschungsergebnisse hinsichtlich einer radiosensibilisierenden Wirkung, allerdings sind die zugrunde liegenden molekularbiologischen Mechanismen noch nicht vollständig geklärt. Deshalb war das Ziel der vorliegenden Dissertation, in drei Teilprojekten mehrere Aspekte der NVP-BEZ235-induzierten Radiosensibilisierung aufzuklären: a) Einfluss des Behandlungsschemas für NVP-BEZ235 in vier Glioblastomzelllinien mit unterschiedlichem PTEN und TP53 Mutationsstatus, b) Einfluss der Sauerstoffversorgung (Hypoxie, Normoxie, reoxygeniert nach Bestrahlung) auf die strahlensensibilisierende Wirkung von NVP-BEZ235 in zwei Mammakarzinomzelllinien, c) gleichzeitige Inhibierung des MAPK Signalwegs durch AZD6244 und der PI3K/Akt/mTOR Signalkaskade durch NVP-BEZ235 in zwei Zelllinien mit unter-schiedlichem Mutationsstatus aus verschiedenen Tumorentitäten, um synergistische Effekte zu untersuchen. Um diese Fragestellungen zu beantworten, wurde im Rahmen - 142 -
der Dissertation eine Auswahl an humanen Tumorzelllinien mit unterschiedlich deregulierten Signalwegen bearbeitet. Dabei wurde die Expression von Schlüsselproteinen der MAPK/Erk und der PI3K/Akt/mTOR Signalwege analysiert und mit zellbiologischen Daten verschiedener phänotypischer Endpunkte nach Inhibitor Behandlung und Bestrahlung integriert (Proliferationsrate, klonogenes Überleben, Zellzyklusaberrationen, DNS-Schäden und -Reparatur, Zelltod und Autophagie).
Im Teilprojekt zum Behandlungsschema der NVP-BEZ235 Inhibierung und Bestrahlung konnte in vier Glioblastomzelllinien mit Behandlungsschema I (NVP-BEZ235 Behandlung 24 Stunden vor Bestrahlung) kein radiosensibilisierender Effekt hinsichtlich klonogenem Überleben nachgewiesen werden, wohingegen Behandlungsschema II (NVP-BEZ235 Behandlung 1 h vor und im Anschluss an die Bestrahlung) unabhängig vom Mutationsstatus in allen vier Zelllinien eine starke Radiosensibilisierung bewirkte. Auf molekularer Ebene war zwischen beiden Behandlungsschemata für das antiapoptotische Protein Akt ein großer Unterschied zu beobachten, welches bei Behandlung nach Schema I zum Zeitpunkt der Bestrahlung überaktiviert, nach Behandlung mit Schema II hingegen inhibiert war. Weiterhin resultierte Behandlungsschema I in einem erhöhten Anteil der Zellen in der radioresistenteren G1-Phase des Zellzyklus zum Zeit-punkt der Bestrahlung. Behandlungsschema II führte hingegen nach Bestrahlung zu einer verminderten Expression des Reparaturproteins Rad51 und damit zu verminderter DNS-Schadensreparatur und schließlich zu einem stabilen Arrest in der G2/M-Phase des Zellzyklus sowie zu verstärkter Apoptose (erhöhte Spaltung von PARP, erhöhter Anteil hypodiploider Zellen). Somit zeigen diese Ergebnisse, dass unabhängig vom PTEN und TP53 Mutationsstatus eine Radiosensibilisierung nur durch das Behandlungsschema II erreicht werden konnte. Ferner deuten die Ergebnisse der Proteinexpression darauf hin, dass durch NVP-BEZ235 ein negativer Rückkopplungsmechanismus ausgelöst wird, wodurch die PI3K/Akt/mTOR Signalkaskade 24h nach Zugabe des Inhibitors aktiviert und synergistische Effekte mit ionisierender Bestrahlung aufgehoben wurden.
Im Teilprojekt zur Abhängigkeit der NVP-BEZ235 Inhibition vom Sauerstoffgehalt wurden in den beiden Brustkrebszelllinien MCF-7 (ER-positiv) und TN MDA-MB-231 (TP53 mutiert) normoxische, hypoxische und nach Bestrahlung reoxygenierte Kulturbedingungen im Hinblick auf die Koloniebildungsfähigkeit nach NVP-BEZ235 Behandlung und Bestrahlung untersucht. Die beobachtete Radiosensibilisierung war unter allen getesteten Bedingungen auf gleichem Niveau. In beiden Zelllinien bewirkte NVP-BEZ235 eine Inhibition des antiapoptotischen HIF-1α Proteins, eine stabile Inaktivierung des PI3K/Akt/mTOR Signalweges und eine Aktivierung der Autophagie. Nach Bestrahlung waren zudem erhöhte residuale DNS-Schäden und ein stabiler Arrest in der G2/M-Phase des Zellzyklus unter allen Oxygenierungsbedingungen in beiden Zelllinien zu beobachten. Eine Apoptose Induktion (Spaltung von PARP, hypodiploide Zellen) trat nur in der TP53 wildtypischen MCF-7 Zelllinie nach NVP-BEZ235 Behandlung auf. Somit konnte in beiden Zelllinien in allen pathophysiologisch relevanten Oxygenierungszuständen eine sauerstoffunabhängige Radiosensibilisierung durch NVP-BEZ235 gezeigt werden.
Der bisher nicht erforschte Aspekt zur synergistischen Wirkung des MEK Inhibitors AZD6244 und des dualen PI3K/Akt/mTOR Inhibitors NVP-BEZ235 nach Bestrahlung wurde an der Glioblastomzelllinie SNB19 und der Lungenkarzinomzelllinie A549 anhand der Koloniebildungsfähigkeit der behandelten Zellen untersucht. Eine Behandlung mit dem MEK Inhibitor bewirkte lediglich eine moderate Radiosensibilisierung, wohin-gegen der duale PI3K/Akt/mTOR Inhibitor beide Zelllinien in stärkerem Maße sensibilisierte. Eine Kombination beider Inhibitoren resultierte bei keiner Zelllinie in einer Verstärkung der durch NVP-BEZ235 induzierten Radiosensibilisierung. Eine mögliche Erklärung für die fehlende Synergie im Bezug auf die Radiosensibilisierung können die gegensätzlichen Effekte der beiden Inhibitoren auf den Zellzyklus sein. Auf Proteinebene führte eine simultane Behandlung mit beiden Substanzen zur Inhibition beider Signalwege. Darüber hinaus war in SNB19 Zellen eine verstärkte Dephosphorylierung von Rb und ein erhöhter Anteil an G1-Phase Zellen bei kombinierter Gabe der Inhibitoren zu beobachten.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte somit die radiosensibilisierende Wirkung von NVP-BEZ235 in Abhängigkeit vom Behandlungsschema gezeigt werden. Ferner wurde nachgewiesen, dass die Radiosensibilisierung unabhängig von der Sauerstoffversorgung sowie von den PTEN und TP53 Mutationsstatus der Tumorzellen ist. Die kombinierte Inhibition der MAPK und PI3K/Akt/mTOR Signalwege resultierte zwar in einem verstärkten zytostatischen, aber nicht in einem verstärkten radiosensibilisierenden Effekt. Da allerdings eine große Anzahl verschiedener Inhibitoren der MAPK/Erk und der PI3K/Akt/mTOR Signalkaskade verfügbar sind, sollte die kombinatorische Inhibition dieser Signalwege systematisch weiter verfolgt werden. Die vorliegende Arbeit liefert auch weitere grundlegende Erkenntnisse zu den molekularen Mechanismen der Radiosensibilisierung durch NVP-BEZ235, die auch auf Verknüpfungen und Wechselwirkungen mit anderen als den bisher bekannten Proteinen hindeuten, die für jeden Inhibitor aufgeklärt werden müssen, um eine effektive radiosensibilisierende Wirkung vorher-sagen zu können.
Background
The mitogen-activated protein kinases (MAPK) and the phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K)/mammalian target of rapamycin (mTOR) pathways are intertwined on various levels and simultaneous inhibition reduces tumorsize and prolonges survival synergistically. Furthermore, inhibiting these pathways radiosensitized cancer cells in various studies. To assess, if phenotypic changes after perturbations of this signaling network depend on the genetic background, we integrated a time series of the signaling data with phenotypic data after simultaneous MAPK/ERK kinase (MEK) and PI3K/mTOR inhibition and ionizing radiation (IR).
Methods
The MEK inhibitor AZD6244 and the dual PI3K/mTOR inhibitor NVP-BEZ235 were tested in glioblastoma and lung carcinoma cells, which differ in their mutational status in the MAPK and the PI3K/mTOR pathways. Effects of AZD6244 and NVP-BEZ235 on the proliferation were assessed using an ATP assay. Drug treatment and IR effects on the signaling network were analyzed in a time-dependent manner along with measurements of phenotypic changes in the colony forming ability, apoptosis, autophagy or cell cycle.
Results
Both inhibitors reduced the tumor cell proliferation in a dose-dependent manner, with NVP-BEZ235 revealing the higher anti-proliferative potential. Our Western blot data indicated that AZD6244 and NVP-BEZ235 perturbed the MAPK and PI3K/mTOR signaling cascades, respectively. Additionally, we confirmed crosstalks and feedback loops in the pathways. As shown by colony forming assay, the AZD6244 moderately radiosensitized cancer cells, whereas NVP-BEZ235 caused a stronger radiosensitization. Combining both drugs did not enhance the NVP-BEZ235-mediated radiosensitization. Both inhibitors caused a cell cycle arrest in the G1-phase, whereas concomitant IR and treatment with the inhibitors resulted in cell line- and drug-specific cell cycle alterations. Furthermore, combining both inhibitors synergistically enhanced a G1-phase arrest in sham-irradiated glioblastoma cells and induced apoptosis and autophagy in both cell lines.
Conclusion
Perturbations of the MEK and the PI3K pathway radiosensitized tumor cells of different origins and the combination of AZD6244 and NVP-BEZ235 yielded cytostatic effects in several tumor entities. However, this is the first study assessing, if the combination of both drugs also results in synergistic effects in terms of radiosensitivity. Our study demonstrates that simultaneous treatment with both pathway inhibitors does not lead to synergistic radiosensitization but causes cell line-specific effects.
Background
Tumor hypoxia is a known risk factor for reduced response to radiotherapy. The evaluation of noninvasive methods for the detection of hypoxia is therefore of interest. Osteopontin (OPN) has been discussed as an endogenous hypoxia biomarker. It is overexpressed in many cancers and is involved in tumor progression and metastasis.
Methods
To examine the influence of hypoxia and irradiation on osteopontin expression we used different cell lines (head and neck cancer (Cal27 and FaDu) and glioblastoma multiforme (U251 and U87)). Cells were treated with hypoxia for 24 h and were then irradiated with doses of 2 and 8 Gy. Osteopontin expression was analyzed on mRNA level by quantitative real-time RT-PCR (qPCR) and on protein level by western blot. Cell culture supernatants were evaluated for secreted OPN by ELISA.
Results
Hypoxia caused an increase in osteopontin protein expression in all cell lines. In Cal27 a corresponding increase in OPN mRNA expression was observed. In contrast the other cell lines showed a reduced mRNA expression under hypoxic conditions. After irradiation OPN mRNA expression raised slightly in FaDu and U87 cells while it was reduced in U251 and stable in Cal27 cells under normoxia. The combined treatment (hypoxia and irradiation) led to a slight increase of OPN mRNA after 2 Gy in U251 (24 h) and in U87 (24 and 48 h) cell lines falling back to base line after 8 Gy. This effect was not seen in Cal27 or in FaDu cells. Secreted OPN was detected only in the two glioblastoma cell lines with reduced protein levels under hypoxic conditions. Again the combined treatment resulted in a minor increase in OPN secretion 48 hours after irradiation with 8 Gy.
Conclusion
Osteopontin expression is strongly modulated by hypoxia and only to a minor extent by irradiation. Intracellular OPN homeostasis seems to vary considerably between cell lines. This may explain the partly conflicting results concerning response prediction and prognosis in the clinical setting.
Background
The prognostic value of histone γ-H2AX and 53BP1 proteins to predict the radiotherapy (RT) outcome of patients with rectal carcinoma (RC) was evaluated in a prospective study. High expression of the constitutive histone γ-H2AX is indicative of defective DNA repair pathway and/or genomic instability, whereas 53BP1 (p53-binding protein 1) is a conserved checkpoint protein with properties of a DNA double-strand breaks sensor.
Methods
Using fluorescence microscopy, we assessed spontaneous and radiation-induced foci of γ-H2AX and 53BP1 in peripheral blood mononuclear cells derived from unselected RC patients (n = 53) undergoing neoadjuvant chemo- and RT. Cells from apparently healthy donors (n = 12) served as references.
Results
The γ-H2AX assay of in vitro irradiated lymphocytes revealed significantly higher degree of DNA damage in the group of unselected RC patients with respect to the background, initial (0.5 Gy, 30 min) and residual (0.5 Gy and 2 Gy, 24 h post-radiation) damage compared to the control group. Likewise, the numbers of 53BP1 foci analyzed in the samples from 46 RC patients were significantly higher than in controls except for the background DNA damage. However, both markers were not able to predict tumor stage, gastrointestinal toxicity or tumor regression after curative RT. Interestingly, the mean baseline and induced DNA damage was found to be lower in the group of RC patients with tumor stage IV (n = 7) as compared with the stage III (n = 35). The difference, however, did not reach statistical significance, apparently, because of the limited number of patients.
Conclusions
The study shows higher expression of γ-H2AX and 53BP1 foci in rectal cancer patients compared with healthy individuals. Yet the data in vitro were not predictive in regard to the radiotherapy outcome.
Background
The aim is to analyze characteristics and to study the potentials of non-coplanar intensity modulated radiation therapy (IMRT) techniques. The planning study applies to generalized organ at risk (OAR) – planning target volume (PTV) geometries.
Methods
The authors focus on OARs embedded in the PTV. The OAR shapes are spherically symmetric (A), cylindrical (B), and bended (C). Several IMRT techniques are used for the planning study: a) non-coplanar quasi-isotropic; b) two sets of equidistant coplanar beams, half of beams incident in a plane perpendicular to the principal plane; c) coplanar equidistant (reference); d) coplanar plus one orthogonal beam. The number of beam directions varies from 9 to 16. The orientation of the beam sets is systematically changed; dose distributions resulting from optimal fluence are explored. A selection of plans is optimized with direct machine parameter optimization (DMPO) allowing 120 and 64 segments. The overall plan quality, PTV coverage, and OAR sparing are evaluated.
Results
For all fluence based techniques in cases A and C, plan quality increased considerably if more irradiation directions were used. For the cylindrically symmetric case B, however, only a weak beam number dependence was observed for the best beam set orientation, for which non-coplanar directions could be found where OAR- and PTV-projections did not overlap. IMRT plans using quasi-isotropical distributed non-coplanar beams showed stable results for all topologies A, B, C, as long as 16 beams were chosen; also the most unfavorable beam arrangement created results of similar quality as the optimally oriented coplanar configuration. For smaller number of beams or application in the trunk, a coplanar technique with additional orthogonal beam could be recommended. Techniques using 120 segments created by DMPO could qualitatively reproduce the fluence based results. However, for a reduced number of segments the beam number dependence declined or even reversed for the used planning system and the plan quality degraded substantially.
Conclusions
Topologies with targets encompassing sensitive OAR require sufficient number of beams of 15 or more. For the subgroup of topologies where beam incidences are possible which cover the whole PTV without direct OAR irradiation, the quality dependence on the number of beams is much less pronounced above 9 beams. However, these special non-coplanar beam directions have to be found. On the basis of this work the non-coplanar IMRT techniques can be chosen for further clinical planning studies.
AIM: To study short dsRNA oligonucleotides (siRNA) as a potent tool for artificially modulating gene expression of N-Myc down regulated gene 1 (NDRG1) gene induced under different physiological conditions (Normoxia and hypoxia) modulating NDRG1 transcription, mRNA stability and translation.
METHODS: A cell line established from a patient with glioblastoma multiforme. Plasmid DNA for transfections was prepared with the Endofree Plasmid Maxi kit. From plates containing 5 x 10(7) cells, nuclear extracts were prepared according to previous protocols. The pSUPER-NDRG1 vectors were designed, two sequences were selected from the human NDRG1 cDNA (5'-GCATTATTGGCATGGGAAC-3' and 5'-ATGCAGAGTAACGTGGAAG-3'. reverse transcription polymerase chain reaction was performed using primers designed using published information on -actin and hypoxia-inducible factor (HIF)-1 mRNA sequences in GenBank. NDRG1 mRNA and protein level expression results under different conditions of hypoxia or reoxygenation were compared to aerobic control conditions using the Mann-Whitney U test. Reoxygenation values were also compared to the NDRG1 levels after 24 h of hypoxia (P < 0.05 was considered significant).
RESULTS: siRNA- and iodoacetate (IAA)-mediated downregulation of NDRG1 mRNA and protein expression in vitro in human glioblastoma cell lines showed a nearly complete inhibition of NDRG1 expression when compared to the results obtained due to the inhibitory role of glycolysis inhibitor IAA. Hypoxia responsive elements bound by nuclear HIF-1 in human glioblastoma cells in vitro under different oxygenation conditions and the clearly enhanced binding of nuclear extracts from glioblastoma cell samples exposed to extreme hypoxic conditions confirmed the HIF-1 Western blotting results.
CONCLUSION: NDRG1 represents an additional diagnostic marker for brain tumor detection, due to the role of hypoxia in regulating this gene, and it can represent a potential target for tumor treatment in human glioblastoma. The siRNA method can represent an elegant alternative to modulate the expression of the hypoxia induced NDRG1 gene and can help to monitor the development of the cancer disease treatment outcome through monitoring the expression of this gene in the patients undergoing the different therapeutic treatment alternatives available nowadays.
In the present study, we assessed, if the novel dual phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitor NVP-BEZ235 radiosensitizes triple negative (TN) MDA-MB-231 and estrogen receptor (ER) positive MCF-7 cells to ionizing radiation under various oxygen conditions, simulating different microenvironments as occurring in the majority of breast cancers (BCs). Irradiation (IR) of BC cells cultivated in hypoxic conditions revealed increased radioresistance compared to normoxic controls. Treatment with NVP-BEZ235 completely circumvented this hypoxia-induced effects and radiosensitized normoxic, reoxygenated, and hypoxic cells to similar extents. Furthermore, NVP-BEZ235 treatment suppressed HIF-1α expression and PI3K/mTOR signaling, induced autophagy, and caused protracted DNA damage repair in both cell lines in all tested oxygen conditions. Moreover, after incubation with NVP-BEZ235, MCF-7 cells revealed depletion of phospho-AKT and considerable signs of apoptosis, which were signifi-cantly enhanced by radiation. Our findings clearly demonstrate that NVP-BEZ235 has a clinical relevant potential as a radiosensitizer in BC treatment.
Der Einfluss von Rotations- und Translationsbewegungen bei kranieller stereotaktischer Radiotherapie
(2013)
Hintergrund: Kranielle Stereotaxie ist ein wichtiges Therapieinstrument zur Behandlung kranieller neoplastischer Läsionen. Mittels bildgeführter Radiotherapie konnten in den vergangenen Jahren Genauigkeit und Komfort der Patientenlagerung essentiell verbessert werden. Folgende Arbeit untersucht die Bedeutung der bildgeführten Patientenlagerung (Image Guidance) in Bezug auf geometrische Unsicherheiten und deren Einfluss auf die dosimetrische Verteilung.
Material und Methoden: In Würzburg wurden zwischen 2006 und 2010, 98 kranielle Läsionen in 71 Patienten radiochirurgisch behandelt. Mittels Cone-Beam CT wurden die Patientenverlagerungen bezogen auf alle 6 Freiheitsgrade vor Behandlungsbeginn (n=98) sowie nach der Therapie (n=64) aufgezeichnet. Aus den Daten für die einzelnen Raumachsen wurde der absolute Versatz (3D-Vektor) sowie maximale Rotation um die resultierende Drehachse berechnet. Die Prae- sowie Posttherapeutische Verlagerungen wurden im Planungssystem simuliert. Für Szenarien mit unterschiedlichen Sicherheitsäumen (0 mm,1 mm, 2 mm) wurde der Ausgleich der Translationen sowie der Rotationen in Bezug auf Dosis-Konformität und Zielabdeckung getrennt untersucht.
Ergebnisse: Der mittlere Prae-IG Versatz betrug 3.96 mm ± 1.89 mm mit einer mittleren maximalen Rotation im Raum von 2,02°±0,84°. Der mittlere Lagerungsfehler nach Therapieende betrug 0,88mm±0,61mm mit einer mittleren maximalen Rotation von 0,65°±0,64°. Die Verlagerung während der Bestrahlung korrelierte signifikant mit der Behandlungszeit (0,7mm±0,5mm für t<23min; 1,2mm±0,7mm für t>23min). Die Simulation der Behandlung ohne IG-Ausgleich zeigte einen Einbruch der Zielabdeckung (Coverage Index) von 96,0%±5,7% auf 72,1%±19,0% und der Konformität (Paddick Conformity Index) von 73,3%±11,1% auf 43,4%±17,8%. Pro 1mm Abweichung nahmen Zielabdeckung sowie Konformität um 6% bzw. 10% ab. Alleiniger Ausgleich der Translationen ohne Rotationen führte zu nicht signifikanten Einbussen. Bewegungen während der Bestrahlung führten zu einem Abfall des CI auf 94,3%±6,8% bzw. des PCI auf 70,4%±10,8%. Ein 1mm Sicherheitssaum genügte um diese Bewegungen zu kompensieren
Schlussfolgerungen: Bildgeführte Radiotherapie ist ein wichtiges Instrument zur Verbesserung der Therapiepräzision. Unter offensichtlichen Voraussetzungen kann auf den prätherapeutischen Ausgleich der rotatorischen Komponente bei kranieller Stereotaxie verzichtet werden. Bewegungen während der Behandlung reduzieren die gewünschte Zielabdeckung sofern dem nicht durch geeignete Sicherheitssäume Rechnung getragen wird.
Cell Surface Area and Membrane Folding in Glioblastoma Cell Lines Differing in PTEN and p53 Status
(2014)
Glioblastoma multiforme (GBM) is characterized by rapid growth, invasion and resistance to chemo−/radiotherapy. The complex cell surface morphology with abundant membrane folds, microvilli, filopodia and other membrane extensions is believed to contribute to the highly invasive behavior and therapy resistance of GBM cells. The present study addresses the mechanisms leading to the excessive cell membrane area in five GBM lines differing in mutational status for PTEN and p53. In addition to scanning electron microscopy (SEM), the membrane area and folding were quantified by dielectric measurements of membrane capacitance using the single-cell electrorotation (ROT) technique. The osmotic stability and volume regulation of GBM cells were analyzed by video microscopy. The expression of PTEN, p53, mTOR and several other marker proteins involved in cell growth and membrane synthesis were examined by Western blotting. The combined SEM, ROT and osmotic data provided independent lines of evidence for a large variability in membrane area and folding among tested GBM lines. Thus, DK-MG cells (wild type p53 and wild type PTEN) exhibited the lowest degree of membrane folding, probed by the area-specific capacitance Cm = 1.9 µF/cm2. In contrast, cell lines carrying mutations in both p53 and PTEN (U373-MG and SNB19) showed the highest Cm values of 3.7–4.0 µF/cm2, which corroborate well with their heavily villated cell surface revealed by SEM. Since PTEN and p53 are well-known inhibitors of mTOR, the increased membrane area/folding in mutant GBM lines may be related to the enhanced protein and lipid synthesis due to a deregulation of the mTOR-dependent downstream signaling pathway. Given that membrane folds and extensions are implicated in tumor cell motility and metastasis, the dielectric approach presented here provides a rapid and simple tool for screening the biophysical cell properties in studies on targeting chemo- or radiotherapeutically the migration and invasion of GBM and other tumor types.
Purpose
To evaluate patient selection criteria, methodology, safety and clinical outcomes of stereotactic body radiotherapy (SBRT) for treatment of vertebral metastases.
Materials and methods
Eight centers from the United States (n = 5), Canada (n = 2) and Germany (n = 1) participated in the retrospective study and analyzed 301 patients with 387 vertebral metastases. No patient had been exposed to prior radiation at the treatment site. All patients were treated with linac-based SBRT using cone-beam CT image-guidance and online correction of set-up errors in six degrees of freedom.
Results
387 spinal metastases were treated and the median follow-up was 11.8 months. The median number of consecutive vertebrae treated in a single volume was one (range, 1-6), and the median total dose was 24 Gy (range 8-60 Gy) in 3 fractions (range 1-20). The median EQD210 was 38 Gy (range 12-81 Gy). Median overall survival (OS) was 19.5 months and local tumor control (LC) at two years was 83.9%. On multivariate analysis for OS, male sex (p < 0.001; HR = 0.44), performance status <90 (p < 0.001; HR = 0.46), presence of visceral metastases (p = 0.007; HR = 0.50), uncontrolled systemic disease (p = 0.007; HR = 0.45), >1 vertebra treated with SBRT (p = 0.04; HR = 0.62) were correlated with worse outcomes. For LC, an interval between primary diagnosis of cancer and SBRT of ≤30 months (p = 0.01; HR = 0.27) and histology of primary disease (NSCLC, renal cell cancer, melanoma, other) (p = 0.01; HR = 0.21) were correlated with worse LC. Vertebral compression fractures progressed and developed de novo in 4.1% and 3.6%, respectively. Other adverse events were rare and no radiation induced myelopathy reported.
Conclusions
This multi-institutional cohort study reports high rates of efficacy with spine SBRT. At this time the optimal fractionation within high dose practice is unknown.
Background
The management of rectal cancer (RC) has substantially changed over the last decades with the implementation of neoadjuvant chemoradiotherapy, adjuvant therapy and improved surgery such as total mesorectal excision (TME). It remains unclear in which way these approaches overall influenced the rate of local recurrence and overall survival.
Methods
Clinical, histological and survival data of 658 out of 662 consecutive patients with RC were analyzed for treatment and prognostic factors from a prospectively expanded single-institutional database. Findings were then stratified according to time of diagnosis in patient groups treated between 1993 and 2001 and 2002 and 2010.
Results
The study population included 658 consecutive patients with rectal cancer between 1993 and 2010. Follow up data was available for 99.6% of all 662 treated patients. During the time period between 2002 and 2010 significantly more patients underwent neoadjuvant chemoradiotherapy (17.6% vs. 60%) and adjuvant chemotherapy (37.9% vs. 58.4%). Also, the rate of reported TME during surgery increased. The rate of local or distant metastasis decreased over time, and tumor related 5-year survival increased significantly with from 60% to 79%.
Conclusion
In our study population, the implementation of treatment changes over the last decade improved the patient’s outcome significantly. Improvements were most evident for UICC stage III rectal cancer.
Die stereotaktische Bestrahlung als Therapie der Wahl bei Tumorerkrankungen ist, verglichen mit anderen Therapieverfahren ein sehr junges Behandlungsverfahren.
Diese Studie evaluiert die Therapie von Abdomen- und Beckentumoren mittels körperstereotaktischer Bestrahlung, stellt die klinischen Ergebnisse dieser Behandlungsform vor und versucht, wie andere Arbeiten in diesem Bereich, bestehende Therapieschemata zu verbessern bzw. patientenkonformer zu gestalten. Das rekrutierte Patientenkollektiv umfasst lediglich fünf Patienten mit primärem Lebertumor
(siehe Tab. 9), was die Aussagekraft der Studie zu dieser Tumorentität einschränkt.
Im Vergleich zu anderen Studien wie zum Beispiel der von Mendez-Romero et al. [89] oder Blomgren et al. [7] entwickelten die Patienten dieser Studie nur geringgradige Toxizitäten. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten von Akut- bzw. Spättoxizitäten sinkt, wenn das Bestrahlungsvolumen des Lebertumors klein ist und das den Tumor umgebende Gewebe geschützt wird [8].
Die in der Studie gewonnenen Ergebnisse und auch der Vergleich mit anderen Studien zeigen, dass die Behandlung von Leberprimärtumoren mittels Radiotherapie, vor allem bei Bestehen von Komorbiditäten wie zum Beispiel der Leberzirrhose, eine effektive und nebenwirkungsarme Therapieoption darstellt, die in Bezug auf bestrahlungsinduzierte Nebenwirkungen gut verträglich ist.
Mit Aufkommen der stereotaktischen Radiotherapie eignet sich die Bestrahlung auch als Primärtherapie bei Lebermetastasen. Es lassen sich vier Schlüsse ziehen bezüglich der radiotherapeutischen Behandlung von sekundären Lebertumoren: 1. Die Wahl des Verfahrens wird bestimmt durch die Anzahl der Leberläsionen und deren Größe. Bei bis zu drei Läsionen und einer Größe von 5 cm bis 10 cm ist eine Bestrahlung dieser möglich [104]. 2. Ergebnisse dieser Studie als auch Ergebnisse veröffentlicht von Milano [106] oder Herfarth [8] zeigten, dass kleine Zielvolumina bis 47 ccm einen positiven Einfluss auf den Schweregrad der Toxizitäten sowie die Manifestation von Rezidiven haben. Darüber hinaus wird die Wahrscheinlichkeit einer Kuration erhöht durch einen guten Allgemeinzustand des Patienten bei Therapiebeginn [104].
Außerdem zeigte die eigene Studie eine statistische Signifikanz zwischen Overall survival und einem guten Karnofsky-Index (STATISTICA-Graph 7).
3. High-dose Bestrahlungseinheiten mit Dosen von 3 x 12,5Gy oder 1 x 26Gy sind hinsichtlich der zu erwartenden niedriggradig ausfallenden Toxizitäten gerechtfertigt und versprechen darüber hinaus bessere lokale Kontrollen im Vergleich zu einer low-dose Therapie.
4. Bei hepatisch metastasiertem kolorektalem Karzinom ist die chirurgische Exzision nach wie vor das therapeutische Verfahren der Wahl, vor allem bei multiplem Leberbefall. Allerdings veranschaulichen die klinischen Ergebnisse, die in dieser Arbeit unter anderem bzgl. der hepatisch metastasierten kolorektalen Karzinome als auch der Mammakarzinome vorgestellt wurden, die Notwendigkeit einer Anpassung des radiotherapeutischen Verfahrens an die vorliegende Tumorentität.
Die Patienten, welche an einem kolorektalen Rezidiv erkrankt waren, wurden alle im Rahmen der Primärtumortherapie operativ versorgt. Die Bedeutung einer radiotherapeutischen Behandlung liegt im Falle des kolorektalen Rezidivs vor allem in Therapiesituationen in denen eine Resektion nicht möglich erscheint sowie im Rahmen der Palliation. In letztgenanntem Fall sollte die Strahlendosis nicht zu hoch gewählt werden, da dies höhergradige Akut- bzw. Spättoxizitäten zur Folge hat sowie ein schlechteres Disease-Free-Survival; Dies gilt insbesondere für Patienten mit radiogener Vorbelastung.
Im Rahmen der Datenauswertung der Patientinnen mit gynäkologischem Rezidiv zeigt sich eine Beeinflussung des Outcomes durch die Lokalisation des Tumors sowie dessen Ausdehnung: kleine Rezidive (bis 4,5 cm) und eine paravaginale Lage wiesen das längste DFS und eine positive Korrelation bzgl. einer längeren Überlebenszeit auf [124] [125]. Darüber hinaus hat ein kurzes Intervall von Primarius zu Rezidiv keinen negativen Einfluss auf das DFS nach Behandlung des Rezidivtumors [123].
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Radiotherapie in Form der stereotaktischen Bestrahlung eine effektive und nebenwirkungsarme Therapieform darstellt, deren Potential im Sinne des Einsatzspektrums dieses Therapieverfahrens noch nicht ausgeschöpft ist. Hier bedarf es weiterer klinischer Studien um Faktoren wie z.B. der Bestrahlungsdosis dem jeweiligen Tumorcharakter anzupassen.
Functional magnetic resonance imaging (fMRI) has become a powerful and influential method to non-invasively study neuronal brain activity. For this purpose, the blood oxygenation level-dependent (BOLD) effect is most widely used. T2* weighted echo planar imaging (EPI) is BOLD sensitive and the prevailing fMRI acquisition technique. Here, we present an alternative to its standard Cartesian recordings, i.e. k-space density weighted EPI, which is expected to increase the signal-to-noise ratio in fMRI data. Based on in vitro and in vivo pilot measurements, we show that fMRI by k-space density weighted EPI is feasible and that this new acquisition technique in fact boosted spatial and temporal SNR as well as the detection of local fMRI activations. Spatial resolution, spatial response function and echo time were identical for density weighted and conventional Cartesian EPI. The signal-to-noise ratio gain of density weighting can improve activation detection and has the potential to further increase the sensitivity of fMRI investigations.
Background
Human cerebral small vessel disease (CSVD) has distinct histopathologic and imaging findings in its advanced stages. In spontaneously hypertensive stroke-prone rats (SHRSP), a well-established animal model of CSVD, we recently demonstrated that cerebral microangiopathy is initiated by early microvascular dysfunction leading to the breakdown of the blood–brain barrier and an activated coagulatory state resulting in capillary and arteriolar erythrocyte accumulations (stases). In the present study, we investigated whether initial microvascular dysfunction and other stages of the pathologic CSVD cascade can be detected by serial magnetic resonance imaging (MRI).
Findings
Fourteen SHRSP and three control (Wistar) rats (aged 26–44 weeks) were investigated biweekly by 3.0 Tesla (3 T) MRI. After perfusion, brains were stained with hematoxylin–eosin and histology was correlated with MRI data. Three SHRSP developed terminal CSVD stages including cortical, hippocampal, and striatal infarcts and macrohemorrhages, which could be detected consistently by MRI. Corresponding histology showed small vessel thromboses and increased numbers of small perivascular bleeds in the infarcted areas. However, 3 T MRI failed to visualize intravascular erythrocyte accumulations, even in those brain regions with the highest densities of affected vessels and the largest vessels affected by stases, as well as failing to detect small perivascular bleeds.
Conclusion
Serial MRI at a field strength of 3 T failed to detect the initial microvascular dysfunction and subsequent small perivascular bleeds in SHRSP; only terminal stages of cerebral microangiopathy were reliably detected. Further investigations at higher magnetic field strengths (7 T) using blood- and flow-sensitive sequences are currently underway.
Background
The standard clinical protocol of image-guided IMRT for prostate carcinoma introduces isocenter relocation to restore the conformity of the multi-leaf collimator (MLC) segments to the target as seen in the cone-beam CT on the day of treatment. The large interfractional deformations of the clinical target volume (CTV) still require introduction of safety margins which leads to undesirably high rectum toxicity. Here we present further results from the 2-Step IMRT method which generates adaptable prostate IMRT plans using Beam Eye View (BEV) and 3D information.
Methods
Intermediate/high-risk prostate carcinoma cases are treated using Simultaneous Integrated Boost at the Universitätsklinkum Würzburg (UKW). Based on the planning CT a CTV is defined as the prostate and the base of seminal vesicles. The CTV is expanded by 10 mm resulting in the PTV; the posterior margin is limited to 7 mm. The Boost is obtained by expanding the CTV by 5 mm, overlap with rectum is not allowed. Prescription doses to PTV and Boost are 60.1 and 74 Gy respectively given in 33 fractions.
We analyse the geometry of the structures of interest (SOIs): PTV, Boost, and rectum, and generate 2-Step IMRT plans to deliver three fluence steps: conformal to the target SOIs (S0), sparing the rectum (S1), and narrow segments compensating the underdosage in the target SOIs due to the rectum sparing (S2). The width of S2 segments is calculated for every MLC leaf pair based on the target and rectum geometry in the corresponding CT layer to have best target coverage. The resulting segments are then fed into the DMPO optimizer of the Pinnacle treatment planning system for weight optimization and fine-tuning of the form, prior to final dose calculation using the collapsed cone algorithm.
We adapt 2-Step IMRT plans to changed geometry whilst simultaneously preserving the number of initially planned Monitor Units (MU). The adaptation adds three further steps to the previous isocenter relocation: 1) 2-Step generation for the geometry of the day using the relocated isocenter, MU transfer from the planning geometry; 2) Adaptation of the widths of S2 segments to the geometry of the day; 3) Imitation of DMPO fine-tuning for the geometry of the day.
Results and conclusion
We have performed automated 2-Step IMRT adaptation for ten prostate adaptation cases. The adapted plans show statistically significant improvement of the target coverage and of the rectum sparing compared to those plans in which only the isocenter is relocated. The 2-Step IMRT method may become a core of the automated adaptive radiation therapy system at our department.
Although locoregional relapse is frequent after definitive radiotherapy (RT) or multimodal treatments, re-irradiation is only performed in few patients even in palliative settings like e.g. vertebral metastasis. This is most due to concern about potentially severe complications, especially when large volumes are exposed to re-irradiation. With technological advancements in treatment planning the interest in re-irradiation as a local treatment approach has been reinforced. Recently, several studies reported re-irradiation for spinal metastases using SBRT with promising local and symptom control rates and simultaneously low rates of toxicity. These early data consistently indicate that SBRT is a safe and effective treatment modality in this clinical situation, where other treatment alternatives are rare. Similarly, good results have been shown for SBRT in the re-irradiation of head and neck tumors. Despite severe late adverse effects were reported in several studies, especially after single fraction doses >10 Gy, they appear less frequently compared to conventional radiotherapy. Few studies with small patient numbers have been published on SBRT re-irradiation for non-small cell lung cancer (NSCLC). Overall survival (OS) is limited by systemic progression and seems to depend particularly on patient selection. SBRT re-irradiation after primary SBRT should not be practiced in centrally located tumors due to high risk of severe toxicity. Only limited data is available for SBRT re-irradiation of pelvic tumors: feasibility and acceptable toxicity has been described, suggesting SBRT as a complementary treatment modality for local symptom control.
Background
High expression of constitutive histone γ-H2AX, a sensitive marker of DNA damage, might be indicative of defective DNA repair pathway or genomic instability. 53BP1 (p53-binding protein 1) is a conserved checkpoint protein with properties of a DNA double-strand breaks sensor. This study explores the relationship between the clinical radiosensitivity of tumor patients and the expression/induction of γ-H2AX and 53BP1 in vitro.
Methods
Using immunostaining, we assessed spontaneous and radiation-induced foci of γ-H2AX and 53 BP1 in peripheral blood mononuclear cells derived from unselected breast cancer (BC) patients (n=57) undergoing radiotherapy (RT). Cells from apparently healthy donors (n=12) served as references.
Results
Non-irradiated cells from controls and unselected BC patients exhibited similar baseline levels of DNA damage assessed by γ-H2AX and 53BP1 foci. At the same time, the γ-H2AX assay of in vitro irradiated cells revealed significant differences between the control group and the group of unselected BC patients with respect to the initial (0.5 Gy, 30 min) and residual (2 Gy, 24 h post-radiation) DNA damage. The numbers of 53BP1 foci analyzed in 35 BC patients were significantly higher than in controls only in case of residual DNA damage. A weak correlation was found between residual foci of both proteins tested. In addition, cells from cancer patients with an adverse acute skin reaction (grade 3) to RT showed significantly increased radiation-induced γ-H2AX foci and their protracted disappearance compared to the group of BC patients with normal skin reaction (grade 0–1). The mean number of γ-H2AX foci after 5 clinical fractions was significantly higher than that before RT, especially in clinically radiosensitive patients.
Conclusions
The γ-H2AX assay may have potential for screening individual radiosensitivity of breast cancer patients.
Für die palliative Bestrahlung des NSCLC stehen mehrere, sehr unterschiedliche hypofraktionierte Behandlungsschemata zur Verfügung. Prospektive Studien in der Vergangenheit konnten keine Überlegenheit für eines dieser Regime zeigen. Ziel vorliegender retrospektiver Arbeit war es, die Effektivität der Radiatio mit 13 bis 15 Fraktionen zu 3 Gy zu überprüfen. Hierzu untersuchten wir die Daten von 57 Patienten, die sich in den Jahren 2006 bis 2008 in der Strahlentherapie der Universitätsklinik Würzburg einer solchen Therapie unterzogen. Das Patientengut unterteilten wir für die Untersuchung in zwei Gruppen M0 und M1, deren Prognose wir unterschiedlich einschätzten. Der Einteilung lag das Vorhandensein von Fernmetastasen zu Behandlungsbeginn zugrunde.
Das Gesamtüberleben war für Patienten der M0-Gruppe signifikant besser und lag für M1-Patienten in einem zu erwartenden Bereich. 17,5% unserer Patienten lebten 18 Monate oder länger. Welche Ursachen hinter diesem prolongierten Überleben stehen könnten, blieb jedoch weitgehend unklar.
Für das Gesamtüberleben zeigten sich verschiedene u.a. aus der Literatur bekannte Prognosefaktoren wie das UICC-Stadium, der Allgemeinzustand und eine chemotherapeutische Behandlung. Andere Faktoren, deren Einfluss wir vermuteten, führten zu keinen signifikanten bzw. widersprüchlichen Ergebnissen. Hierzu zählten insbesondere der Charlson comorbidity score und das Alter. Für die Höhe der Gesamtdosis und die Größe des PTV wurde interessanterweise kein Einfluss auf das Überleben nachgewiesen. Die lokale Kontrolle war von diesen beiden Variablen ebenfalls unabhängig.
Ein systemischer Progress trat bei unseren Patienten tendenziell früher auf als ein lokaler Progress.
Der Allgemeinzustand der Patienten wurde von der Bestrahlung im Wesentlichen nicht negativ beeinflusst, Infektionen traten so gut wie gar nicht auf. Wie bereits aus prospektiven Studien zur hypofraktionierten Bestrahlung bekannt, waren Akuttoxizitäten, insbesondere Ösophagitiden, relativ häufig.
Cancer is the leading cause of death in economically developed countries (Jemal et al. 2011). Heat shock protein 90 can be a promising target in cancer treatment as it is responsible for sustaining protein homeostasis in every human cell by folding and activating of more than 200 client proteins (Picard et al. 2002). Apart from strong anti-tumor activities in vitro (Smith et al. 2005) and in vivo (Supko et al. 1995), Hsp90 inhibitors can sensitize tumor cells to radiation (Bisht et al. 2003, Stingl et al.2010, Schilling et al. 2011). Recently, our group showed the radiosensitizing potential of novel Hsp90 inhibitors: NVP-AUY922 and NVP-BEP800 (Stingl et al. 2010). The drugs were administered to cancer cell lines of different origin 24 hours before irradiation (drug-first treatment). In the present work, we explored the effects of a schedule other than drug-first treatment on A549 and SNB19 tumor cell lines. Cell samples were treated with either NVP-AUY922 or NVP-BEP800 one hour before IR and kept in the drug-containing medium for up to 48 hours (simultaneous drug-IR treatment). Our findings showed that depending on the tumor cell line, the combination of Hsp90 inhibition and irradiation may result in radiosensitization or apoptosis of cancer cell lines. It is advised to adjust the sequence of treatment, involving Hsp90 inhibition and irradiation, on the basis of the genetic background of tumor cells. Before entering the clinic, novel therapeutics should be tested on non-malignant tissue to exclude their possible toxic activities. Thus, we applied the simultaneous drug-IR treatment on human skin fibroblast strains. This work showed that Hsp90 inhibitors NVP-AUY922 and NVP-BEP800 preferentially sensitize tumor cells to radiation, whereas the effect(s) on normal fibroblasts was much weaker. The exact mechanisms underlying the Hsp90 inhibitors’ selectivity towards malignant cells remain to be elucidated. It was shown previously that the administration of Hsp90 inhibitors, including NVP-AUY922 and NVP-BEP800, induces heat shock response (Niewidok et al. 2012). Heat shock response triggers the up-regulation of Hsp70, which, due to its strong anti-apoptotic properties, might be responsible for reducing the effects of Hsp90 inhibition. The transfection with Hsp70 siRNA suppressed the NVP-AUY922-induced over-expression of the target protein. However, on the long-term scale, it did not influence the radiosensitivity of A549 and SNB19 cells. To summarize, the use of siRNA proved that Hsp70 inhibition could be used to support Hsp90 inhibition on the short-term scale. Therefore, for future works, more potent and stable methods of Hsp70 inhibition are needed. This thesis presented the effects induced by two novel Hsp90 inhibitors NVP-AUY922 and NVP-BEP800, in combination with irradiation in tumor cell lines as well as in normal skin fibroblasts. Hsp70 pre-silencing was tested as a method for improving radiosensitizing potential of NVP-AUY922. These results support the use of NVP-AUY922 and NVP-BEP800 in combination with irradiation in future clinical trials.
Klinische Ergebnisse und Lebensqualität nach neoadjuvanter Radiochemotherapie von Rektumkarzinomen
(2012)
Die derzeitige Standardtherapie bei fortgeschrittenen Rektumkarzinomen der UICC Stadien II und III besteht aus der neoadjuvanten Radio(chemo)therapie mit nachfolgender chirurgischer Intervention. Hierbei werden die beiden Therapiemodalitäten, der Kurzzeit-Radiotherapie(5x5Gy) und unmittelbare Operation von der Langzeit-Radiochemotherpaie (28x1,8Gy) mit einem Intervall von 4-6 Wochen bis zur Operation, unterschieden. Im Hinblick auf das Auftreten von Lokalrezidiven sowie auf das Gesamtüberleben sprechen die Ergebnisse für eine bessere Wirksamkeit der LZ-RChT. Dennoch gibt es klinische Situation, bei denen eine KZ-Radiotherapie sinnvoller sein kann. Somit kann als Konsequenz eine differenzierte Indikationsstellung für diese beiden Therapiemodalitäten abgeleitet werden.
Ziel dieser retrospektiven Arbeit war es, die Daten von Patienten, die stereotaktisch aufgrund eines Lungentumors (NSCLC, Lungenmetastasen und Rezidiven) bestrahlt wurden, hinsichtlich des Therapieerfolges auszuwerten. Hierfür wurden die Unterlagen von 148 Patienten der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie der Universität Würzburg bezüglich der lokalen und systemischen Kontrolle, des Überlebens und der strahlenbedingten Nebenwirkungen untersucht. Für die Analyse wurden die Patienten in zwei Gruppen unterteilt. Die erste Gruppe bestand aus 40 Patienten mit 41 NSCLC im frühen Stadium (Stadium I und T3N0M0). In der zweiten Gruppe wurden 108 Patienten mit 25 NSCLC im fortgeschrittenen (Stadium III) und metastasierten Stadium sowie Patienten mit 111 Lungenmetastasen und zehn Rezidiven zusammengefasst. Die Bestrahlung erfolgte je nach Lage und Größe des Tumors mit Bestrahlungsdosen zwischen 6 und 26 Gy in einer bis acht Fraktionen, wobei die biologisch effektive Dosis appliziert auf das PTV zwischen 24 und 94 Gy lag. Die mediane Nachsorgedauer betrug 14 Monate. Bei der Betrachtung des lokalen Tumoransprechens zeigten sich in beiden Gruppen gute Ergebnisse mit lokalen Kontrollraten nach drei Jahren von jeweils 84%. In der statistischen Analyse wurde deutlich, dass eine lokale Tumorkontrolle sehr stark mit der Höhe der verabreichten Bestrahlungsdosis korreliert. So wurden mit BED > 80 Gy signifikant bessere Ergebnisse erzielt als mit BED < 80 Gy. Dementsprechend konnte auch mit den hochdosierten Bestrahlungsschemata (1 x 26 Gy auf 80% und 3 x 12,5 Gy auf 65%) eine bessere Kontrolle erreicht werden. In der ersten Gruppe der NSCLC im frühen Stadium waren die CTV und PTV der Tumoren, die lokal kontrolliert blieben signifikant kleiner, als die CTV und PTV der Tumoren, die lokal rezidivierten. Die systemische Kontrollrate fiel in der ersten Gruppe besser aus als in der zweiten Gruppe. Nach drei Jahren lagen die Werte entsprechend bei 36% und 16%. In der Gruppe der NSCLC im frühen Stadium erwies sich die Größe des bestrahlten Volumens als Faktor, der die systemische Kontrolle beeinflusst, wobei systemisch kontrollierte Patienten ein signifikant kleineres CTV und PTV hatten. Die Überlebensraten der Patienten lagen in der Gruppe 1 und 2 nach drei Jahren bei 32% und 17%. Sowohl der Leistungszustand vor Behandlungsbeginn als auch die Größe des bestrahlten Volumens beeinflussten das Überleben der Patienten. In der Gruppe 2 zeigte sich außerdem, dass ein hochdosiertes Bestrahlungsschema vorteilhaft für die Überlebensdauer eines Patienten ist. Da 46% der Todesursachen in der Gruppe 1 auf Begleiterkrankungen zurückzuführen waren, fiel folglich auch das tumorspezifische Überleben mit 51% nach drei Jahren deutlich besser aus als das Gesamtüberleben. Die Faktoren, die ein tumorspezifisches Überleben begünstigten, waren in Gruppe 1 das Alter und die Größe des bestrahlten Volumens. In der Gruppe 2 wirkte sich noch zusätzlich die Höhe der Bestrahlungsdosis signifikant auf das CSS aus. Das krankheitsfreie Überleben in der Gruppe 1 lag nach drei Jahren bei 23% und unterschied sich signifikant zwischen den einzelnen Tumorhistologien, wobei Patienten mit einem Adeno-CA am längsten krankheitsfrei überlebten. Außerdem hatten Patienten mit einem krankheitsfreien Überleben im Median kleinere CTV und PTV als Patienten, die während der Nachsorge verstarben oder nicht kontrolliert blieben. Die Gruppe 2 erreichte nach drei Jahren eine DFS-Rate von 8%. Die Rate an strahleninduzierten Nebenwirkungen fiel insgesamt gering aus. Schwere Nebenwirkungen ≥ Grad 3 traten in der Gesamtgruppe zu einem Anteil von 1,4% auf. Es zeigten sich jeweils eine Grad 3 und eine Grad 5 Nebenwirkung in der Gruppe 2 nach mehr als sechs Monaten nach Bestrahlung. Leichte akute und späte Nebenwirkungen ≤ Grad 2 konnten bei 42,5% der Patienten in der Gruppe 1 und bei 39,7% der Patienten der Gruppe 2 beobachtet werden. Weder die Höhe der BED noch die Größe des bestrahlten Volumens konnten mit dem Auftreten einer Nebenwirkung und deren Schweregrad in Verbindung gebracht werden. Insgesamt lässt sich festhalten, dass die stereotaktische Bestrahlung eine effektive und sichere Therapiemethode zur Bestrahlung von Lungenherden darstellt. Wird die stereotaktische Bestrahlung in kurativer Intention eingesetzt, sollte darauf geachtet werden, dass eine ausreichend hohe Bestrahlungsdosis Anwendung findet, um eine lokale Tumorkontrolle zu erzielen.
Background: Ga-[1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N,N0,N00,N000-tetraacetic acid]-d-Phe1,Tyr3-octreotate (DOTATATE) positron emission tomography (PET) is commonly used for the visualization of somatostatin receptor (SSTR)-positive neuroendocrine tumors. SSTR is also known to be expressed on macrophages, which play a major role in inflammatory processes in the walls of coronary arteries and large vessels. Therefore, imaging SSTR expression has the potential to visualize vulnerable plaques. We assessed 68Ga-DOTATATE accumulation in large vessels in comparison to 18F-2-fluorodeoxyglucose (FDG) uptake, calcified plaques (CPs), and cardiovascular risk factors. Methods: Sixteen consecutive patients with neuroendocrine tumors or thyroid cancer underwent both 68Ga-DOTATATE and 18F-FDG PET/CT for staging or restaging purposes. Detailed clinical data, including common cardiovascular risk factors, were recorded. For a separate assessment, they were divided into a high-risk and a low-risk group. In each patient, we calculated the maximum target-to-background ratio (TBR) of eight arterial segments. The correlation of the TBRmean of both tracers with risk factors including plaque burden was assessed. Results: The mean TBR of 68Ga-DOTATATE in all large arteries correlated significantly with the presence of CPs (r = 0.52; p < 0.05), hypertension (r = 0.60; p < 0.05), age (r = 0.56; p < 0.05), and uptake of 18F-FDG (r = 0.64; p < 0.01). There was one significant correlation between 18F-FDG uptake and hypertension (0.58; p < 0.05). Out of the 37 sites with the highest focal 68Ga-DOTATATE uptake, 16 (43.2%) also had focal 18F-FDG uptake. Of 39 sites with the highest 18F-FDG uptake, only 11 (28.2%) had a colocalized 68Ga-DOTATATE accumulation. Conclusions: In this series of cancer patients, we found a stronger association of increased 68Ga-DOTATATE uptake with known risk factors of cardiovascular disease as compared to 18F-FDG, suggesting a potential role for plaque imaging in large arteries. Strikingly, we found that focal uptake of 68Ga-DOTATATE and 18F-FDG does not colocalize in a significant number of lesions.
Background One third of all cancer patients will develop bone metastases and the vertebral column is involved in approximately 70 % of these patients. Conventional radiotherapy with of 1–10 fractions and total doses of 8-30 Gy is the current standard for painful vertebral metastases; however, the median pain response is short with 3–6 months and local tumor control is limited with these rather low irradiation doses. Recent advances in radiotherapy technology – intensity modulated radiotherapy for generation of highly conformal dose distributions and image-guidance for precise treatment delivery – have made dose-escalated radiosurgery of spinal metastases possible and early results of pain and local tumor control are promising. The current study will investigate efficacy and safety of radiosurgery for painful vertebral metastases and three characteristics will distinguish this study. 1) A prognostic score for overall survival will be used for selection of patients with longer life expectancy to allow for analysis of long-term efficacy and safety. 2) Fractionated radiosurgery will be performed with the number of treatment fractions adjusted to either good (10 fractions) or intermediate (5 fractions) life expectancy. Fractionation will allow inclusion of tumors immediately abutting the spinal cord due to higher biological effective doses at the tumor - spinal cord interface compared to single fraction treatment. 3) Dose intensification will be performed in the involved parts of the vertebrae only, while uninvolved parts are treated with conventional doses using the simultaneous integrated boost concept. Methods / Design It is the study hypothesis that hypo-fractionated image-guided radiosurgery significantly improves pain relief compared to historic data of conventionally fractionated radiotherapy. Primary endpoint is pain response 3 months after radiosurgery, which is defined as pain reduction of ≥2 points at the treated vertebral site on the 0 to 10 Visual Analogue Scale. 60 patients will be included into this two-centre phase II trial. Conclusions Results of this study will refine the methods of patient selection, target volume definition, treatment planning and delivery as well as quality assurance for radiosurgery. It is the intention of this study to form the basis for a future randomized controlled trial comparing conventional radiotherapy with fractionated radiosurgery for palliation of painful vertebral metastases. Trial registration ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01594892
Background: To analyze long-term results of radiotherapy alone for stage I-III low grade follicular lymphoma and to compare outcome after extended field irradiation (EFI) and total nodal irradiation (TNI). Methods and materials: Between 1982 and 2007, 107 patients were treated with radiotherapy alone for low grade follicular lymphoma at Ann Arbor stage I (n = 50), II (n = 36) and III (n = 21); 48 and 59 patients were treated with EFI and TNI, respectively. The median total dose in the first treatment series of the diaphragmatic side with larger lymphoma burden was 38 Gy (25 Gy – 50 Gy) and after an interval of median 30 days, a total dose of 28 Gy (12.6 Gy – 45 Gy) was given in the second treatment series completing TNI. Results: After a median follow-up of 14 years for living patients, 10-years and 15-years overall survival (OS) were 64% and 50%, respectively. Survival was not significantly different between stages I, II and III. TNI and EFI resulted in 15-years OS of 65% and 34% but patients treated with TNI were younger, had better performance status and higher stage of disease compared to patients treated with EFI. In multivariate analysis, only age at diagnosis (p<0.001, relative risk [RR] 1.06) and Karnofsky performance status (p = 0.04, RR = 0.96) were significantly correlated with OS. Freedom from progression (FFP) was 58% and 56% after 10-years and 15-years, respectively. Recurrences outside the irradiated volume were significantly reduced after TNI compared to EFI; however, increased rates of in-field recurrences and extra-nodal out-of-field recurrence counterbalanced this effect resulting in no significant difference in FFP between TNI and EFI. In univariate analysis, FFP was significantly improved in stage I compared to stage II but no differences were observed between stages I/II and stage III. In multivariate analysis no patient or treatment parameter was correlated with FFP. Acute toxicity was significantly increased after TNI compared to EFI with a trend to increased late toxicity as well. Conclusions: Radiotherapy alone for stage I and II follicular lymphoma resulted in long-term OS with high rates of disease control; no benefit of TNI over EFI was observed. For stage III follicular lymphoma, TNI achieved promising OS and FFP and should be considered as a potentially curative treatment option.
Background: To analyze the accuracy and inter-observer variability of image-guidance (IG) using 3D or 4D cone-beam CT (CBCT) technology in stereotactic body radiotherapy (SBRT) for lung tumors. Materials and methods: Twenty-one consecutive patients treated with image-guided SBRT for primary and secondary lung tumors were basis for this study. A respiration correlated 4D-CT and planning contours served as reference for all IG techniques. Three IG techniques were performed independently by three radiation oncologists (ROs) and three radiotherapy technicians (RTTs). Image-guidance using respiration correlated 4D-CBCT (IG-4D) with automatic registration of the planning 4D-CT and the verification 4D-CBCT was considered gold-standard. Results were compared with two IG techniques using 3D-CBCT: 1) manual registration of the planning internal target volume (ITV) contour and the motion blurred tumor in the 3D-CBCT (IG-ITV); 2) automatic registration of the planning reference CT image and the verification 3D-CBCT (IG-3D). Image quality of 3D-CBCT and 4D-CBCT images was scored on a scale of 1–3, with 1 being best and 3 being worst quality for visual verification of the IGRT results. Results: Image quality was scored significantly worse for 3D-CBCT compared to 4D-CBCT: the worst score of 3 was given in 19 % and 7.1 % observations, respectively. Significant differences in target localization were observed between 4D-CBCT and 3D-CBCT based IG: compared to the reference of IG-4D, tumor positions differed by 1.9 mm± 0.9 mm (3D vector) on average using IG-ITV and by 3.6 mm± 3.2 mm using IG-3D; results of IG-ITV were significantly closer to the reference IG-4D compared to IG-3D. Differences between the 4D-CBCT and 3D-CBCT techniques increased significantly with larger motion amplitude of the tumor; analogously, differences increased with worse 3D-CBCT image quality scores. Inter-observer variability was largest in SI direction and was significantly larger in IG using 3D-CBCT compared to 4D-CBCT: 0.6 mm versus 1.5 mm (one standard deviation). Inter-observer variability was not different between the three ROs compared to the three RTTs. Conclusions: Respiration correlated 4D-CBCT improves the accuracy of image-guidance by more precise target localization in the presence of breathing induced target motion and by reduced inter-observer variability.
Background: To investigate geometric and dosimetric accuracy of frame-less image-guided radiosurgery (IG-RS) for brain metastases. Methods and materials: Single fraction IG-RS was practiced in 72 patients with 98 brain metastases. Patient positioning and immobilization used either double- (n = 71) or single-layer (n = 27) thermoplastic masks. Pre-treatment set-up errors (n = 98) were evaluated with cone-beam CT (CBCT) based image-guidance (IG) and were corrected in six degrees of freedom without an action level. CBCT imaging after treatment measured intra-fractional errors (n = 64). Pre- and posttreatment errors were simulated in the treatment planning system and target coverage and dose conformity were evaluated. Three scenarios of 0 mm, 1 mm and 2 mm GTV-to-PTV (gross tumor volume, planning target volume) safety margins (SM) were simulated. Results: Errors prior to IG were 3.9 mm± 1.7 mm (3D vector) and the maximum rotational error was 1.7° ± 0.8° on average. The post-treatment 3D error was 0.9 mm± 0.6 mm. No differences between double- and single-layer masks were observed. Intra-fractional errors were significantly correlated with the total treatment time with 0.7mm±0.5mm and 1.2mm±0.7mm for treatment times ≤23 minutes and >23 minutes (p<0.01), respectively. Simulation of RS without image-guidance reduced target coverage and conformity to 75% ± 19% and 60% ± 25% of planned values. Each 3D set-up error of 1 mm decreased target coverage and dose conformity by 6% and 10% on average, respectively, with a large inter-patient variability. Pre-treatment correction of translations only but not rotations did not affect target coverage and conformity. Post-treatment errors reduced target coverage by >5% in 14% of the patients. A 1 mm safety margin fully compensated intra-fractional patient motion. Conclusions: IG-RS with online correction of translational errors achieves high geometric and dosimetric accuracy. Intra-fractional errors decrease target coverage and conformity unless compensated with appropriate safety margins.
Background: External beam radiotherapy (EBRT) is the treatment of choice for irresectable meningioma. Due to the strong expression of somatostatin receptors, peptide receptor radionuclide therapy (PRRT) has been used in advanced cases. We assessed the feasibility and tolerability of a combination of both treatment modalities in advanced symptomatic meningioma. Methods: 10 patients with irresectable meningioma were treated with PRRT (177Lu-DOTA0,Tyr3 octreotate or - DOTA0,Tyr3 octreotide) followed by external beam radiotherapy (EBRT). EBRT performed after PRRT was continued over 5–6 weeks in IMRT technique (median dose: 53.0 Gy). All patients were assessed morphologically and by positron emission tomography (PET) before therapy and were restaged after 3–6 months. Side effects were evaluated according to CTCAE 4.0. Results: Median tumor dose achieved by PRRT was 7.2 Gy. During PRRT and EBRT, no side effects>CTCAE grade 2 were noted. All patients reported stabilization or improvement of tumor-associated symptoms, no morphologic tumor progression was observed in MR-imaging (median follow-up: 13.4 months). The median pre-therapeutic SUVmax in the meningiomas was 14.2 (range: 4.3–68.7). All patients with a second PET after combined PRRT + EBRT showed an increase in SUVmax (median: 37%; range: 15%–46%) to a median value of 23.7 (range: 8.0–119.0; 7 patients) while PET-estimated volume generally decreased to 81 ± 21% of the initial volume. Conclusions: The combination of PRRT and EBRT is feasible and well tolerated. This approach represents an attractive strategy for the treatment of recurring or progressive symptomatic meningioma, which should be further evaluated.
Age is one of the most salient aspects in faces and of fundamental cognitive and social relevance. Although face processing has been studied extensively, brain regions responsive to age have yet to be localized. Using evocative face morphs and fMRI, we segregate two areas extending beyond the previously established face-sensitive core network, centered on the inferior temporal sulci and angular gyri bilaterally, both of which process changes of facial age. By means of probabilistic tractography, we compare their patterns of functional activation and structural connectivity. The ventral portion of Wernicke’s understudied perpendicular association fasciculus is shown to interconnect the two areas, and activation within these clusters is related to the probability of fiber connectivity between them. In addition, post-hoc age-rating competence is found to be associated with high response magnitudes in the left angular gyrus. Our results provide the first evidence that facial age has a distinct representation pattern in the posterior human brain. We propose that particular face-sensitive nodes interact with additional object-unselective quantification modules to obtain individual estimates of facial age. This brain network processing the age of faces differs from the cortical areas that have previously been linked to less developmental but instantly changeable face aspects. Our probabilistic method of associating activations with connectivity patterns reveals an exemplary link that can be used to further study, assess and quantify structure-function relationships.
Krebs ist die zweithäufigste Todesursache in Deutschland. Für die Behandlung von Tumorerkrankungen wird unter anderen die Strahlentherapie angewendet. Allerdings ist die Wirkung der Bestrahlung durch die Radiotoxizität auf normalem Gewebe sowie durch die Radioresistenz vieler Tumoren bei klinisch relevanten Dosen limitiert. Ein vielversprechendes Target für die Radiosensibilisierung von Tumorzellen scheint das Hitzeschockprotein HSP90 zu sein, ein wichtiges molekulares Chaperon, das für die Faltung, Aktivierung, Translokation und Degradation der so genannten Klientenproteine zuständig ist. Durch die pharmakologische Blockierung seiner Funktion wird die simultane Degradation multipler HSP90 Klientenproteine eingeleitet, darunter Radioresistenz-assoziierte Proteine wie RAF-1, AKT, EGFR, Survivin, DNA-Reparaturproteine. Verschiedene Studien belegen das Potential der HSP90 Inhibitoren Geldanamycin und seiner Derivaten als Radiosensibilisatoren. Im Gegensatz zu diesen Substanzen sind die neuartigen HSP90 Inhibitoren NVP-AUY922 und NVP-BEP800 wasserlöslich und nicht hepatotoxisch. Im ersten Teil der Arbeit wurde die Wirkung von NVP-AUY922 und NVP-BEP800 (200 nM, 24 h vor der Bestrahlung) auf die Strahlenempfindlichkeit humaner Tumorzelllinien unterschiedlicher Entitäten, darunter eine Lungenkarzinomzellinie A549, eine Fibrosarkomzelllinie HT1080, sowie zwei Glioblastomzelllinien GaMG und SNB19, untersucht. Die neuartigen HSP90 Inhibitoren zeigten in Kolonietest eine strahlensensibilisierende Wirkung in allen getesteten Tumorzelllinien. Weiterhin wurde mit diversen Methoden den Mechanismus der Radiosensibilisierung untersucht. Die HSP90 Inhibition erhöhte den Anteil der Zellen mit hypodiploiden DNA-Gehalt in den meisten untersuchten Tumorzelllinien. Außerdem induzierte die HSP90 Inhibition die Depletion der anti-apoptotischen Proteine AKT, pAKT und RAF-1 in allen Tumorzelllinien. Wie die erhöhte Expression von beiden Apoptosemarkern, aktivierte Caspase-3 und inaktiviertes PARP, nahe legt, wurde verstärkt die Caspase-abhängige Apoptose in den meisten untersuchten Tumorzelllinien nach HSP90 Inhibition eingeleitet. Laut Comet Assay induzierte die HSP90 Inhibition eine geringere DNA-Fragmentierung in bestrahlten Tumorzellen, gleichzeitig konnte aber eine langsamere Restitution der chromosomalen DNA festgestellt werden. Über die Messungen der γH2AX-Expression als Marker für DNA-Doppelstrangbrüche konnte eine erhöhte Induktion von DNA-Schäden nach HSP90 Inhibition und Bestrahlung sowie eine verlangsamte Reparatur der induzierten DNA-Schäden gemessen werden. Diese korrelierte mit der Depletion der DNA-Reparaturproteine KU70/KU80. Die HSP90 Inhibition führte zusätzlich zu einem ausgeprägten G2/M-Arrest, der durch die Bestrahlung verstärkt werden konnte. NVP-AUY922 induzierte außerdem eine Depletion der S-Phase. Die Depletion der Zellzyklus-regulierenden Proteine CDK1 und CDK4 sowie pRB korrelierte mit den beobachteten Zellzyklusstörungen. Die hier gewonnenen Ergebnisse verdeutlichen, dass der komplexe Mechanismus der Radiosensibilisierung nach HSP90 Inhibition die simultane Degradation diverser HSP90 Klientenproteine involviert, was verschiedene zelluläre Auswirkungen hat: verlangsamte Zellteilung durch anhaltende Zellzyklusstörungen, erhöhte DNA-Schäden und Verlangsamung der Reparatur der DNA-Schäden nach Bestrahlung sowie Apoptoseinduktion. Die HSP90 Inhibition induzierte gleichzeitig die Expression der Hitzeschockproteine HSP90 und HSP70, deren anti-apoptotischen Funktionen die radiosensibilisierenden Effekte der HSP90 Inhibitoren vermindern können. In dieser Arbeit wurden zwei Strategien getestet, um die Hochregulation von HSP90/HSP70 nach HSP90 Inhibition in den Tumorzelllinien A549 und GaMG zu unterdrücken. Zum einen wurden siRNAs gegen die stressinduzierbare α-Isoform von HSP90 angewendet, zum anderen wurde KNK437, eine Substanz die die Expression der HSP auf Transkriptionsebene unterdrückt, eingesetzt. Im zweiten Teil der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Transfektion mit siRNA gegen HSP90α gefolgt von NVP-AUY922 die Hochregulation von HSP90α um circa 50% unterdrückte. Allerdings wurde dadurch keine Erhöhung der NVP-AUY922-vermittelten Radiosensibilisierung erreicht. Es wurden außerdem keine signifikanten Veränderungen betreffend der Induktion und Reparatur der DNA-Schäden, Zellzyklusverteilung, Apoptoseinduktion sowie Expression der getesteten HSP90 Klientenproteine im Vergleich zu alleiniger HSP90 Inhibition festgestellt. Im dritten Teil der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die simultane Behandlung mit NVP-AUY922 und KNK437 die NVP-AUY922-vermittelte Hochregulation von HSP90 und HSP70 in beiden Tumorzelllinien temporär unterdrückt. Obwohl die alleinige Behandlung mit KNK437 in der A549-Tumorzelllinie laut Kolonietest radiosensibilisierend wirkte, konnte die simultane Behandlung mit beiden Inhibitoren die NVP-AUY922-vermittelte Radiosensibilisierung nicht erhöhen. Obwohl die Unterdrückung der Stressantwort nach HSP90 Inhibition mittels KNK437 in beiden Tumorzelllinien einen anhaltenden G2/M-Arrest induzierte, blieb die Expression der anti-apoptotischen HSP90-Klientenproteine AKT und RAF-1 unverändert im Vergleich zu NVP-AUY922. Außerdem wurde die inhibierende Wirkung von NVP-AUY922 auf die Reparatur der strahleninduzierten DNA-Schäden nicht erhöht. Die hier gezeigten in vitro Ergebnisse unterstützen die Anwendung von NVP-AUY922 und NVP-BEP800 für in vivo Studien sowie in klinischen Studien alleine oder in Kombination mit der Bestrahlung. Unsere Arbeit ist von besonderem Interesse für die Strahlentherapie, da NVP-AUY922 bereits in klinischen Studien getestet wird.