Dosimetric uncertainties related to the elasticity of bladder and rectal walls: Adenocarcinoma of the prostate

PurposeRadiotherapy is an important treatment for prostate cancer. During treatment sessions, bladder and rectal repletion is difficult to quantify and cannot be measured with a single and initial CT scan acquisition. Some methods, such as image-guided radiation therapy and dose-guided radiation therapy, aim to compensate this missing information through periodic CT acquisitions. The aim is to adapt patient's position, beam configuration or prescribed dose for a dosimetric compliance.MethodsWe evaluated organ motion (and repletion) for 54 patients after having computed the original ballistic on a new CT scan acquisition. A new delineation was done on the prostate, bladder and rectum to determine the new displacements and define organ doses mistakes (equivalent uniform dose, average dose and dose–volume histograms).ResultsThe new CT acquisitions confirmed that bladder and rectal volumes were not constant during sessions. Some cases showed that previously validated treatment plan became unsuitable. A proposed solution is to correct dosimetries when bladder volume modifications are significant. The result is an improvement for the stability of bladder doses, D50 error is reduced by 25.3%, mean dose error by 5.1% and equivalent uniform dose error by 2.6%. For the rectum this method decreases errors by only 1%. This process can reduce the risk of mismatch between the initial scan and following treatment sessions.ConclusionFor the proposed method, the cone-beam CT is necessary to properly position the isocenter and to quantify bladder and rectal volume variation and deposited doses. The dosimetries are performed in the event that bladder (or rectum) volume modification limits are exceeded. To identify these limits, we have calculated that a tolerance of 10% for the equivalent uniform dose (compared to the initial value of the first dosimetry), this represents 11% of obsolete dosimetries for the bladder, and 4% for the rectum.

RésuméObjectif de l’étudeLa radiothérapie est un traitement important du cancer de la prostate. Durant les séances, les réplétions rectales et vésicales sont difficiles à quantifier, une unique scanographie initiale ne peut procurer cette information. Des méthodes comme la radiothérapie guidée par l’image ou la dose, ont pour but de compenser cette perte d’information, en utilisant des acquisitions scanographiques périodiques. La finalité étant de proposer une radiothérapie adaptative et plus réelle.MéthodesNous avons évalué le mouvement (et la réplétion) des organes de 54 patients, après avoir calculé la balistique initiale sur une nouvelle tomodensitométrie. De nouvelles délinéations ont été effectuées pour la prostate, la vessie et le rectum afin de déterminer les déplacements occasionnés, ainsi que les erreurs de doses générées sur les différents organes (equivalent uniform dose [EUD], dose moyenne et histogramme dose–volume).RésultatsLes nouvelles acquisitions confirment que la vessie et le rectum ne sont pas de volume identique durant les séances. Dans certains cas, la dosimétrie validée initialement n’est plus correcte et doit être revue. Une solution proposée ici est de ne s’attarder que sur les importantes modifications de volume vésical (5 % des patients). Avec cette méthodologie, on constate une nette amélioration concernant la stabilité des doses vésicales, l’erreur sur la D50 (dose délivrée à 50 % du volume) est réduite de 25,3 %, la dose moyenne de 5,1 % et l’erreur sur l’EUD de 2,6 %. Pour le rectum, cette méthode diminue toutes les erreurs de 1 %. Ce processus tend à réduire le risque de non-respect de la dosimétrie validée, entre la simulation et les séances de radiothérapie.ConclusionLa méthode proposée nécessite l’utilisation de la tomographie conique pour bien positionner les volumes cibles mais aussi pour quantifier les variations de volume du rectum et de la vessie. Les distributions de dose sont retravaillées dès que les volumes vésicaux ou rectaux sont considérablement modifiés (limite fixée d’après la présente étude). Nous avons identifié que pour une tolérance de 10 % concernant les EUD (comparées à la valeur initiale établie sur la première scanographie), cela correspondait à 11 % de dosimétries obsolètes pour la vessie et 4 % pour le rectum.