University of Oulu

New techniques and methods for decreasing healthy tissue dose in prostate cancer radiotherapy, with special reference to rectal doses

Saved in:
Author: Heikkilä, Vesa-Pekka
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Medicine
Medical Research Center Oulu
Oulu University Hospital
Format: ebook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 2.1 MB)
Erratum: Erratum (PDF)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526212081
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2016
Publish Date: 2016-05-31
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium 7 of Oulu University Hospital, on 10 June 2016, at 12 noon
Tutor: Docent Antero Koivula
Docent Markku Vaarala
Docent Juha Nikkinen
Reviewer: Docent Tapani Lahtinen
Professor Jarmo Kulmala
Opponent: Docent Simo Hyödynmaa
Description:

Abstract

Prostate cancer is the most common cancer among men in Western industrialized countries. Approximately 60% of prostate cancer patients receive radiotherapy at some phase of the disease, a treatment based on the use of ionizing radiation to kill or control malignant cells. Unfortunately, adjoining healthy tissues are also affected by exposure to ionization, potentially leading to the emergence of adverse side effects, even several years later. The main radiation treatment modalities are external radiotherapy and low dose rate (LDR) or high dose rate (HDR) brachytherapy. Different techniques and methods are used to decrease the dose to healthy tissues, thus limiting the possibility of adverse effects.

In this thesis a novel technique and associated equipment were developed whereby brachytherapy can be performed by inserting all needles simultaneously. This reduces the implantation time, thus minimizing the impairing effect on seed positioning accuracy resulting from prostate swelling. A phantom model was also constructed for testing and training purposes.

DuraSeal® was investigated as a spacer material between the prostate and rectum, and its effect on rectal dose was evaluated during brachytherapy and external radiotherapy. DuraSeal® is resorbed over one to six months, thus altering rectal doses compared with the original dose plan. In brachytherapy, the resorption effect on rectal doses was calculated along with an evaluation of the potential of using different isotopes. In external radiotherapy, the resorption effect on rectal dose-volume histograms (DVHs) was calculated and the need for adaptive planning considered.

DuraSeal®, as a spacer gel, clearly has favorable effects on rectal and anterior rectal wall DVHs in brachytherapy and external radiotherapy, and has the potential to decrease adverse effects. It is especially beneficial in hypofractionated treatments and external radiotherapy and brachytherapy combination treatment. In LDR brachytherapy using permanent seeds, dose planning is recommended prior to gel injection to prevent excessive rectal tolerance doses in situations where gel is rapidly resorbed. In external radiotherapy, the use of adaptive planning with a spacer gel improves rectal DVH, but is not necessary according to this thesis.


Tiivistelmä

Eturauhasen syöpä on läntisten teollistuneiden maiden miesten yleisin syöpä. Arviolta 60 % eturauhassyöpäpotilaista saa sairauden jossain vaiheessa sädehoitoa. Sädehoito perustuu syöpäsolujen kontrolloimiseen ja tuhoamiseen ionisoivalla säteilyllä. Valitettavasti ionisoiva säteily vaikuttaa myös ympäröivään tervekudokseen aiheuttaen mahdollisia haittavaikutuksia jopa vuosien päästä. Sädehoidon kolme päätyyppiä ovat ulkoinen sädehoito sekä matala- ja korkea-annosnopeuksinen tykösädehoito (brakyterapia). Tervekudosannosten pienentämiseksi ja siten myös mahdollisten haittavaikutusten vähentämiseksi käytetään eri menetelmiä ja tekniikoita.

Tässä väitöskirjassa kehitettiin uusi menetelmä ja laitteisto, joiden avulla voidaan brakyterapiassa asettaa kaikki neulat samanaikaisesti eturauhaseen. Menetelmä nopeuttaa implantointivaihetta, jolloin eturauhasen turpoaminen ei ehdi vaikuttaa jyvien asettelutarkkuutta heikentävästi. Samassa yhteydessä rakennettiin myös fantomi laadunvalvontaa ja harjoittelua varten.

Työssä tutkittiin ja arvioitiin myös DuraSeal® geelin käyttöä välikemateriaalina eturauhasen ja peräsuolen välissä sekä geelin vaikutusta peräsuoliannoksiin. DuraSeal® resorboituu kuuden kuukauden aikana muuttaen alkuperäisen annossuunnitelman mukaista peräsuoliannosta. Brakyterapiassa tutkittiin ja laskettiin resorption vaikutusta sekä arvioitiin eri isotooppien käyttöä. Ulkoisessa sädehoidossa laskettiin resorption vaikutusta peräsuolen tilavuushistogrammeihin ja tutkittiin mahdollisen adaptiivisen suunnittelun käyttöä.

DuraSeal® geelin käyttö välikemateriaalina pienentää selkeästi peräsuoliannoksia ja siten myös mahdollisesti tervekudosten haittavaikutuksia sekä ulkoisessa sädehoidossa että brakyterapiassa. Geelin käyttö on erityisen hyödyllistä hypofraktiohoidoissa sekä ulkoisen sädehoidon ja brakyterapian kombinoidussa käytössä. Matala-annosnopeuksisessa brakyterapiassa (jyvähoidoissa) annossuunnitelma suositellaan tehtäväksi ennen geelin ruiskutusta, jotta peräsuolen toleranssiannoksia ei ylitettäisi vaikka geeli resorboituisikin nopeasti. Ulkoisessa sädehoidossa adaptiivinen suunnittelu välikegeelin kanssa tuo lisäarvoa pienentämällä edelleen peräsuoliannoksia, mutta ei ole välttämätöntä.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-1208-1
ISBN Print: 978-952-62-1207-4
Issue: 1364
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.