X-Ray and surface scanner-based breast irradiation in deep inspiration

Weltweit zählt das Mammakarzinom zu einer der am häufigsten diagnostizierten Krebserkrankungen (Stand 2020) (1). Diese Arbeit befasst sich mit dem neuwertigen ExacTrac Dynamic® (ETD®) System von Brainlab® für linksseitige Mamma-Bestrahlungen in tiefer Einatmung und soll analysieren wie präzise dieses arbeitet. Ziel: Ziel dieser Bachelorarbeit ist es die gestellten Forschungsfragen zu beantworten und darzulegen, dass das ExacTrac Dynamic®, bei Mamma-Bestrahlung in tiefer Einatmung, mittels der Verwendung von planaren X-Ray Aufnahmen und einem thermo-optischen Oberflächenscanner für eine akkurate Positionierung, sowie reproduzierbare Lagerungsüberwachung der Patient*innen verwendet werden kann. Methode: Im Rahmen dieser Arbeit wurden anonymisierte geometrische Bildgebungsparameter von 8 Patient*innen (insgesamt 116 Einzelfraktionen) die zu einer Behandlung eines linkseitigen Mammakarzinoms ans AKH Wien kamen, ausgewertet. Die Gesamtdosis betrug 40,5Gy in 15 Fraktionen. Zusätzlich zu den X-Ray Aufnahmen des ETD® bekamen die Patient*innen für ausgewählte Fraktionen MV Electronic Portal Imaging Device (EPID) oder Cone-Beam CT (CBCT) Aufnahmen, um die Verschiebungswerte zu vergleichen. Diese gesammelten Verschiebungsparameter wurden dann in eine Excel Tabelle übertragen und ausgewertet. Ergebnisse: Es konnte festgestellt werden, dass das ETD® System durchaus sehr gut funktioniert, vor allem bei kleinen nicht beweglichen Mammen. Außerdem zeigte sich, dass der gesetzte Margin von 7mm gut gewählt war und eine präzise Positionierung mittels der X-Ray Aufnahmen erreicht werden konnte. Dennoch waren nach der Positionierung mittels Oberflächenscanner Verbesserungen notwendig. Diskussion: Die geringen Pearsonkoeffizienten beim „Remaining surface shift after free breathing (FB) prepositioning“ vs. „X-Ray correction shift“ zeigen, dass hier, die auf die X-Ray Aufnahmen bezogene, gewünschte anatomische Position, nicht durch eine Oberflächenpositionierung erreicht wird. Trotz der Korrelation zwischen dem „Surface shift at X-Ray acquisition in breath hold“ mit dem „X-Ray correction shift“, ist eine Verbesserung der Positionierung notwendig. Dennoch gab es bei allen 8 Patient*innen kaum Schwierigkeiten bei der täglichen Lagerung mittels ETD® Systems für Mamma-Bestrahlung in tiefer Einatmung. Breast cancer is one of the most common diagnosed cancers worldwide (as of 2020) (1). This thesis deals with the new ExacTrac Dynamic® (ETD®) system for left-sided breast-irradiation in deep inspiration breath hold (DIBH) and aims to determine how precise it works. Aim: The aim is to answer the research questions and it is meant to point out that the ETD® can provide an accurate positioning of the patient and a reproducible monitoring of the position during the DIBH cycle using planar X-Ray imaging and a thermo-optical surface scan camera. Methods: Within the scope of this work, anonymized geometric imaging parameters of 8 patients (116 fractions) who were treated for left-sided breast cancer with a total dose of 40.5Gy in 15 fractions, at AKH Wien were evaluated. In addition to the X-Ray images of the ETD® patients received MV Electronic Portal Imaging Device (EPID) or Cone beam-CT (CBCT) images for selected fractions in order to compare the displacement values with each other. These collected displacement parameters, were then transferred to an Excel Sheet and evaluated. Results: It showed that the ETD® system does work very well, especially for small non-moving breasts. Furthermore, the setup margin of 7mm was well chosen and a precise positioning was achieved with the use of X-Ray imaging. However, with a positioning only with the surface scanner, improvements were necessary. Discussion: The low Pearson coefficient from the „Remaining surface shift after free breathing prepositioning“ vs. „X-Ray correction shift“ showed that the desired anatomical position related to the X-Ray images will not be reached by surface positioning. Also the comparison of the „Surface shift at X-Ray acquisition in breath hold“ and the „X-Ray correction shift“ showed that they require an improvement of the positioning. Nevertheless, all 8 patients had little difficulties with the daily positioning using the ETD® system for breast irradiation in DIBH.