Abschätzung der Radiosensibilität des NSCLC für die Photonenbestrahlung und darauf basierende Berechnung der Relativen Biologischen Wirksamkeit für die Bestrahlung mit Kohlenstoffionen

Ziel: In der vorliegenden Arbeit erfolgt die klinisch begründete Abschätzung der strahlenbiologischen Kenngrößen alpha, beta bzw. deren Verhältnis alpha/beta sowie der Schwellendosis dt des linear-quadratischen Modells für die Photonenbestrahlung des NSCLC und die darauf basierende Berechnung der Re...

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Main Author: Barczyk, Steffen
Contributors: Engenhart-Cabillic, Rita (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2015
Medizin
Subjects:
RBW
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Ziel: In der vorliegenden Arbeit erfolgt die klinisch begründete Abschätzung der strahlenbiologischen Kenngrößen alpha, beta bzw. deren Verhältnis alpha/beta sowie der Schwellendosis dt des linear-quadratischen Modells für die Photonenbestrahlung des NSCLC und die darauf basierende Berechnung der Relativen Biologischen Wirksamkeit (RBW) für die Kohlenstoffionenbestrahlung des NSCLC als Grundlage einer biologisch optimierten Bestrahlungsplanung. Methodik: Es wurde ein mathematisches Tumorkontrollmodell erarbeitet, welches die Abschätzung der gesuchten Kenngrößen aus der lokalen Tumorkontrolle nach Photonenbestrahlung des NSCLC erlaubt. In dieses Modell gehen die Fraktionierungsparameter der Bestrahlung sowie die Angaben zur lokalen Tumorkontrolle des klinischen Patientenkollektives ein. Für die Erhebung der klinischen Daten wurde eine selektive Literaturrecherche durchgeführt. Die Abschätzung der Kenngrößen aus den klinischen Daten erfolgte durch Anwendung einer Regressionsanalyse. Diese wurde als zeitunabhängige Analyse sowie als zeitabhängige Analyse unter entsprechender Berücksichtigung der Bestrahlungsdauer durchgeführt. Die Auswertung erfolgte getrennt für die hyper- und normofraktionierte Bestrahlung sowie für die hypofraktionierte Bestrahlung. Die Berechnung der RBW für die Kohlenstoffionenbestrahlung des NSCLC erfolgte unter Annahme des local-effect-models (LEM) basierend auf den zuvor erhobenen Kenngrößen alpha, beta bzw. alpha/beta und der Schwellendosis dt für die Photonenbestrahlung des NSCLC. Ergebnisse: Es konnten 16 klinische Patientenkollektive in die Auswertung eingeschlossen werden. Die erhobenen klinischen Daten zeigen eine deutliche Dosis-Wirkungs-Beziehung, welche die Anwendung des mathematischen Tumorkontrollmodells rechtfertigt. Für die Auswertung der hyper- und normofraktionierten Bestrahlungsdaten konnten die strahlenbiologischen Kenngrößen für die zeitunabhängige Analyse mit alpha/beta = 18,4 +/- 11,5 Gy und für die zeitabhängige Analyse mit alpha/beta = 23,6 +/- 21,7 Gy bestimmt werden. Für die lokale Kontrolle nach hypofraktionierter Bestrahlung konnte eine lineare Abhängigkeit der Dosis-Wirkungs-Beziehung festgestellt werden. Durch den Vergleich der hyper- und normofraktionierten Daten mit den hypofraktionierten Daten konnte die Schwellendosis zu dt = 9,3 +/- 2,5 Gy für die zeitunabhängige Auswertung und dt = 7,3 +/- 3;1 Gy für die zeitabhängige Auswertung errechnet werden. Basierend auf diesen abgeschätzten Kenngrößen konnte eine klinisch begründete Berechnung der RBW durchgeführt werden. Durch Variation der einzelnen Eingangsparameter des LEM wurde deren Einfluss auf die RBW charakterisiert. Diskussion: Durch die vorgestellte Methodik ist die klinisch begründete Abschätzung der Radiosensibilität des NSCLC für die hyper- und normofraktionierte Photonenbestrahlung in Form des alpha/beta-Verhältnisses möglich. Die erhobenen Kenngrößen stehen in Einklang mit der etablierten Annahme von alpha/beta = 10 Gy für die Photonenbestrahlung des NSCLC. Der Nachweis der linearen Dosis-Wirkungs-Beziehung für die hypofraktionierte Bestrahlung bestätigt die Grenzen des Tumorkontrollmodells und lässt sich mit der Schwellendosis konkret quantifizieren. Die Fehleranalyse identifizierte die geringe Anzahl auswertbarer klinischer Studien sowie die strahlenbiologischen Annahmen zur Tumorzellzahl und Wachstumskinetik der Tumorzellen als fehlerbehaftete einflussnehmende Größen. Die ermittelte Relative Biologische Wirksamkeit ist konsistent gegenüber zellbiologischen Untersuchungen und konnte durch die Anwendung des LEM auf eine klinische Basis gestellt werden. Dabei zeigt die RBW eine spezifische Abhängigkeit gegenüber den angenommenen Modellparametern.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2015.0183