Manfred Herbst

Patient information in radiooncology results of a patient survey.

Background: As a result of increased interest and public demand, providing patients with adequate information about radiooncology has become more and more difficult for the doctor. Insufficient patient information can not only cause anxiety for the patient, but can also lead to legal action against the physician. In order to gain a deepter insight into our clinical practice of providing patient information, we developed a special questionnaire. We describe our first experiences in using this questionnaire at our institute. Patients and Methods: We examined the amount of information and level of satisfaction, as well as the agreement of assessment between patient and physician after the provision of standard patient information before and at the end of radiotherapy. 51 consecutive patients were interviewed with a newly designed questionnaire. The first questioning with 13 items was carried out before radiotherapy and the second with ten items was done at the end of treatment. Sum scores for information and satisfaction were defined and agreement was measured by the weighted κ coefficient. Results: Global level of information and satisfaction was good, and a significant increase in information level and a significant decline in satisfaction were seen between questionnaire 1 and 2. Agreement between patient and physician was fair, for example intent of treatment resulted in a κ coefficient of 0.34, and poor for the doctors role with a κ coefficient of −0.002. Only 52% of the patients who received palliative radiotherapy rated correctly the non-curative intent of treatment, whereas 86% of the patients who received curative radiotherapy made a currect statement. Before radiotherapy, emotional state was often both negatively and positively assessed by the patients. Conclusion: Our short questionnaire is simple and easy to understand. It provides insights into patient information with respect to assessment of the information, satisfaction level, and agreement between doctor and patient. Therefore, it is suitable for use in the clinical routine. We found a high information and satisfaction score, but limited agreement between physician and patient. In the future, the questionnaire can be used as an aid to evaluate patient information in everyday practice and to train the communication skills of the physician. Further evaluation of the questionnaire is needed and, in particular, the aspect of patient information with palliative radiotherapy has to be improved.Hintergrund: Mit den gestiegenen Interessen und Ansprüchen der Öffentlichkeit ist auch die Patientenaufklärung in der Strahlentherapie für den Arzt mehr und mehr schwieriger geworden. Eine fehlerhafte Aufklärung kann für den Arzt juristische Konsequenzen haben oder beim Patienten Angst auslösen. Um einen genaueren Einblick in die klinische Routine unserer Patientenaufklärung zu erhalten, entwickelten wir einen speziellen Fragebogen. Erste Erfahrungen werden dargestellt, die wir in unserer Einrichtung sammelten. Patienten und Methoden: Das Niveau der Informiertheit, der Zufriedenheit und das Ausmaß der Übereinstimmung der Bewertung zwischen Patient und Arzt nach einer herkömmlichen Aufklärung vor Strahlentherapie und am Ende einer Strahlentherapie wurden geprüft. Dazu wurden 51 konsekutive Patienten mit einem neu entwickelten Fragebogen interviewt. Die erste Befragung mit 13 Items wurde vor der Strahlentherapie und die zweite mit zehn Items wurde am letzten Tag der Therapie durchgeführt. Summenscores der Informiertheit und Zufriedenheit wurden errechnet, und die Übereinstimmung wurde gemäß dem gewichteten κ-Koeffizienten gemessen. Resultate: Die globale Informiertheit und Zufriedenheit war gut; ein signifikanter Anstieg der Informiertheit und ein signifikanter Abfall der Zufriedenheit waren zwischen den Befragungen vor und am Ende der Bestrahlung zu beobachten. Die Übereinstimmung zwischen Patient und Arzt war passabel, z. B. in der Beurteilung der Behandlungsintention mit einem κ-Koeffizienten von 0,34 und gering z. B. in der Sicht der Arztrolle mit einem κ-Koeffizienten von −0,002. In der palliativen Situation gaben nur 52% der Patienten die nicht kurative Intention korrekt an, wohingegen 86% der kurativ behandelten Patienten die Behandlungsintention korrekt wiedergaben. Vor Strahlentherapie wurde die emotionale Befindlichkeit von den Patienten häufig sowohl negativ als auch positiv bewertet. Schlussfolgerung: Nach unserer Erfahrung ist der kurze Fragebogen einfach und gut verständlich. Er erlaubt Einblicke in die Aufklärung unter Bewertung der Informiertheit, Zufriedenheit und Übereinstimmung zwischen Arzt und Patient. Er ist deshalb für dien klinischen Einsatz geeignet. Wir fanden ein hohes Maß der Informiertheit und der Zufriedenheit, aber eine geringe Übereinstimmung in der Bewertung zwischen Arzt und Patient. Zukünftig kann der Fragebogen als Hilfsmittel eingesetzt werden, um die Patientenaufklärung in der klinischen Praxis zu evaluieren und die ärztliche Kommunikationsfähigkeit zu schulen. Der Fragebogen muss weiter verbessert werden, der Aufklärung über die palliative Strahlentherapie ist dabei besondere Beachtung zu schenken.

Waiting for Radiotherapy A National Call for Ethical Discourse on Waiting Lists in Radiotherapy: Findings from a Preliminary Survey

Background and Purpose:Growing incidence of cancer and the demographic changes of the society can cause severe shortage in radiotherapy services. This can lead to the use of waiting lists, which can serve as an indicator model for shortage of medical service. To investigate whether and how waiting lists are used in Germany, a survey was undertaken among German radiooncologists. Their opinion concerning the use of waiting lists and their attitude toward the involved ethical problems were the central topics of this study.Material and Methods:A questionnaire was developed which consisted of 18 items: four items covered general aspects, four were about the management of waiting lists, seven concerned problems of waiting lists, and three were about the future aspects. From all items, at least ten touched ethical aspects such as patient information or the doctor-patient relationship. 19 consecutice radiooncologists answered the questionnaire via telephone. The main interest of this study was to generate further hypotheses for future research.Results:From all doctors (n = 19), most did not use waiting lists (n = 12) in their practice, whereas the remaining did use them (n = 7). Limited resources were seen as the central underlying problem (n = 16). Two guiding principles were most often quoted for managing waiting lists: patients with complaints such as pain before those without (n = 18) and curative before palliative radiotherapy (n = 15). Concerning the information given to patients about the use of waiting lists, some doctors voted for detailed information (n = 7), which covers negative side effects of waiting lists such as tumor progression during waiting time, others voted against (n = 11). There was a profound disagreement on the question of whether curative and palliative radiotherapy should be differently treated in the context of waiting lists. 70% of the group, who used waiting lists, could give a moral justification for waiting lists, whereas only 28% of the group, who did not use them, could offer a justification.Conclusion:The survey showed that doctors were most concerned about the ethical aspects of waiting lists. Open questions are: (1) What is the best principle for a fair distribution of limited radiotherapy places? (2) How should patients be informed about waiting lists? (3) What moral justifications can be given for waiting lists? These issues must therefore become topics of future research and national dialogue, because the answers to these questions are necessary for the clinical use of waiting lists in radiotherapy.Hintergrund und Ziel:Die ansteigende Krebsinzidenz und die demographischen Veränderungen der Gesellschaft können eine Verknappung strahlentherapeutischer Leistungen verursachen. Dies kann dazu führen, dass Wartelisten verwendet werden, die deshalb als ein Indikatormodell der Verknappung medizinischer Leistungen dienen können. Weil bislang nicht bekannt ist, ob und wie Wartelisten in Deutschland verwendet werden, wurde eine Befragung unter deutschen Radioonkologen unternommen. Die Meinung zu Wartelisten und die Haltung gegenüber den involvierten ethischen Problemen waren zentraler Gegenstand dieser Studie.Material und Methodik:Ein Fragebogen wurde entworfen, der insgesamt aus 18 Items bestand: Vier Items betrafen allgemeine Aspekte, vier das Management von Wartelisten, sieben berührten Probleme von Wartelisten und drei Aspekte der zukünftigen Entwicklung. Davon waren bei mindestens zehn Items auch ethische Aspekte betroffen wie z. B. die Aufklärung und das Arzt-Patienten-Verhältnis. 19 Radioonkologen beantworteten konsekutiv den Fragebogen per Telefon. Das hauptsächliche Interesse dieser Arbeit lag darin, weitere Hypothesen für zukünftige Studien zu generieren.Ergebnisse:Von allen Ärzten (n = 19) verwendeten die meisten (n = 12) keine Wartelisten in ihrer Klinik, wohingegen der verbleibende Rest (n = 7) diese einsetzte. Begrenzte Ressourcen wurden übereinstimmend als zentrales Problem angesehen, das Wartelisten zugrunde liegt (n = 16). Für das Management von Wartelisten wurden zwei Prinzipien am häufigsten angegeben: Patienten mit Problemen vor solchen ohne Probleme (n = 18) und kurative Strahlentherapie vor palliativer Strahlentherapie (n = 15). Was die Aufklärung angeht, waren einige Ärzte für eine detaillierte Aufklärung (n = 7), ein größerer Teil sprach sich aber gegen eine detaillierte Aufklärung aus (n = 11). Es fand sich eine deutliche Nichtübereinstimmung, ob die kurative Strahlentherapie im Kontext von Wartelisten anders behandelt werden sollte als die palliative Strahlentherapie. 70% derjenigen, die Wartelisten einsetzten, konnten eine moralische Begründung für Wartelisten angeben, wohingegen nur 28% derjenigen, die diese nicht verwendeten, eine solche Begründung anzuführen vermochten.Schlussfolgerung:Die Umfrage identifiziert die ethischen Aspekte als die wichtigsten und kontroversesten Gesichtspunkte bei der Verwendung von Wartelisten. Offene Fragen sind: 1. Was ist das beste Prinzip für die gerechte Verteilung begrenzter Strahlentherapieplätze? 2. Wie sollen Patienten über Wartelisten aufgeklärt werden? 3. Welche moralische Begründung kann für die Verwendung von Wartelisten angeführt werden? All dies sollte Gegenstand zukünftiger Forschung werden, weil die Antworten auf diese Fragen für den klinischen Einsatz von Wartelisten notwendig sind.

Waiting for Radiotherapy

Background and Purpose:Growing incidence of cancer and the demographic changes of the society can cause severe shortage in radiotherapy services. This can lead to the use of waiting lists, which can serve as an indicator model for shortage of medical service. To investigate whether and how waiting lists are used in Germany, a survey was undertaken among German radiooncologists. Their opinion concerning the use of waiting lists and their attitude toward the involved ethical problems were the central topics of this study.Material and Methods:A questionnaire was developed which consisted of 18 items: four items covered general aspects, four were about the management of waiting lists, seven concerned problems of waiting lists, and three were about the future aspects. From all items, at least ten touched ethical aspects such as patient information or the doctor-patient relationship. 19 consecutice radiooncologists answered the questionnaire via telephone. The main interest of this study was to generate further hypotheses for future research.Results:From all doctors (n = 19), most did not use waiting lists (n = 12) in their practice, whereas the remaining did use them (n = 7). Limited resources were seen as the central underlying problem (n = 16). Two guiding principles were most often quoted for managing waiting lists: patients with complaints such as pain before those without (n = 18) and curative before palliative radiotherapy (n = 15). Concerning the information given to patients about the use of waiting lists, some doctors voted for detailed information (n = 7), which covers negative side effects of waiting lists such as tumor progression during waiting time, others voted against (n = 11). There was a profound disagreement on the question of whether curative and palliative radiotherapy should be differently treated in the context of waiting lists. 70% of the group, who used waiting lists, could give a moral justification for waiting lists, whereas only 28% of the group, who did not use them, could offer a justification.Conclusion:The survey showed that doctors were most concerned about the ethical aspects of waiting lists. Open questions are: (1) What is the best principle for a fair distribution of limited radiotherapy places? (2) How should patients be informed about waiting lists? (3) What moral justifications can be given for waiting lists? These issues must therefore become topics of future research and national dialogue, because the answers to these questions are necessary for the clinical use of waiting lists in radiotherapy.Hintergrund und Ziel:Die ansteigende Krebsinzidenz und die demographischen Veränderungen der Gesellschaft können eine Verknappung strahlentherapeutischer Leistungen verursachen. Dies kann dazu führen, dass Wartelisten verwendet werden, die deshalb als ein Indikatormodell der Verknappung medizinischer Leistungen dienen können. Weil bislang nicht bekannt ist, ob und wie Wartelisten in Deutschland verwendet werden, wurde eine Befragung unter deutschen Radioonkologen unternommen. Die Meinung zu Wartelisten und die Haltung gegenüber den involvierten ethischen Problemen waren zentraler Gegenstand dieser Studie.Material und Methodik:Ein Fragebogen wurde entworfen, der insgesamt aus 18 Items bestand: Vier Items betrafen allgemeine Aspekte, vier das Management von Wartelisten, sieben berührten Probleme von Wartelisten und drei Aspekte der zukünftigen Entwicklung. Davon waren bei mindestens zehn Items auch ethische Aspekte betroffen wie z. B. die Aufklärung und das Arzt-Patienten-Verhältnis. 19 Radioonkologen beantworteten konsekutiv den Fragebogen per Telefon. Das hauptsächliche Interesse dieser Arbeit lag darin, weitere Hypothesen für zukünftige Studien zu generieren.Ergebnisse:Von allen Ärzten (n = 19) verwendeten die meisten (n = 12) keine Wartelisten in ihrer Klinik, wohingegen der verbleibende Rest (n = 7) diese einsetzte. Begrenzte Ressourcen wurden übereinstimmend als zentrales Problem angesehen, das Wartelisten zugrunde liegt (n = 16). Für das Management von Wartelisten wurden zwei Prinzipien am häufigsten angegeben: Patienten mit Problemen vor solchen ohne Probleme (n = 18) und kurative Strahlentherapie vor palliativer Strahlentherapie (n = 15). Was die Aufklärung angeht, waren einige Ärzte für eine detaillierte Aufklärung (n = 7), ein größerer Teil sprach sich aber gegen eine detaillierte Aufklärung aus (n = 11). Es fand sich eine deutliche Nichtübereinstimmung, ob die kurative Strahlentherapie im Kontext von Wartelisten anders behandelt werden sollte als die palliative Strahlentherapie. 70% derjenigen, die Wartelisten einsetzten, konnten eine moralische Begründung für Wartelisten angeben, wohingegen nur 28% derjenigen, die diese nicht verwendeten, eine solche Begründung anzuführen vermochten.Schlussfolgerung:Die Umfrage identifiziert die ethischen Aspekte als die wichtigsten und kontroversesten Gesichtspunkte bei der Verwendung von Wartelisten. Offene Fragen sind: 1. Was ist das beste Prinzip für die gerechte Verteilung begrenzter Strahlentherapieplätze? 2. Wie sollen Patienten über Wartelisten aufgeklärt werden? 3. Welche moralische Begründung kann für die Verwendung von Wartelisten angeführt werden? All dies sollte Gegenstand zukünftiger Forschung werden, weil die Antworten auf diese Fragen für den klinischen Einsatz von Wartelisten notwendig sind.

Dosimetrie eines Blutbestrahlungsgerätes

BACKGROUND Blood and blood products are irradiated to avoid the graft-versus-host disease (GVHD) in immunosuppressed patients and to destroy tumor cells during the intra-operative autotransfusion in tumor surgery. For that purpose more and more dedicated gamma irradiators are used. In most cases the equipment is supplied with a dose calibration factor for a totally filled irradiation canister. As users handle different blood product volumes, it is necessary to investigate the influence of the irradiated blood volume on the absolute dose in a reference point and the dose distribution in the irradiation volume. MATERIAL AND METHODS The dose rate in the center of an empty irradiation canister of an IBL 437C blood irradiator (CIS Diagnostic) was investigated by means of Fricke solution dosimeters from the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Using thermoluminescence dosimetry (TLD) this value could be transferred to a situation with an empty or completely filled respectively with 2 blood samples (270 ml each) filled canister. Also essential for the irradiation of blood is the knowledge of the dose distribution in the irradiated volume. The distributions in the empty and the realistic filled canister were measured by positioning the TLD on the plexiglas holder in a regular pattern. The case of a completely filled container was investigated by means of the MR Fricke gel dosimetry. All distributions are presented as dose-volume-histograms (DVH). RESULTS The TLD-measurement in the center of the completely filled canister yielded a 4.8% higher dose rate value as compared to the suppliers certificate. From the investigations using the Fricke solution dosimeters in air combined with TLD-measurements values for the complete bandwidth of different container fillings could be derived. So the dose rate in the centre of the canister in the boundary conditions empty and full canister as compared to the values for the realistic filling condition (2 bags) are 117.5% and 94% respectively. Axial dose distributions and DVH have been determined for the 3 filling conditions. CONCLUSIONS We recommend a dose calibration measurement of a blood irradiator to determine the irradiation times for the chosen filling condition, which is typical for the hospital. The DVH presented in this work can be used to derive a value for the dose variance within the irradiated blood.ZusammenfassungHintergrundBlut und Blutpräparate werden in der Tumorchirurgie zur Verhinderung der Graft-versus-host-Erkrankung (GVHD) bei immunsupprimierten Patienten und zur Tumorzellelimination bei der intraoperativen Autotransfusion eingesetzt. Für diese Bestrahlungen werden in verstärktem Maße spezielle Gamma-Blutbestrahlungsgeräge verwendet. Der Hersteller liefert für diese Geräte einen Dosisleistungs-Kalibrierwert, meist für den vollständig gefüllten Behälter. Da aber verschiedene Nutzer unterschiedliche Mengen handhaben, ist es nötig, den Einfluß der Füllmenge auf die Absolutdosis in einem Referenzpunkt und die Dosisverteilung im Bestrahylungsvolumen zu untersuchen.Material und MethodenAn einem mit zwei137Cs-Quellen bestückten Blutbestrahlungsgerät IBL 437C der Firma CIS Diagnostik wurde die Dosisleistung in der Mitte des leeren Behälters mit Fricke-Lösungs-Ampullen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) gemessen. Mit Hilfe von thermolumineszenzdosimetrischen Vergeleichsmessungen (TLD) wurden Anschlußmessungen für verschiedene Befüllungszustände des Bestrahlungsbehälters durchgeführt. So wurde die Dosimetrie eines realistisch befüllten, des komplett gefüllten und des leeren Behälters untersucht. Für die Bestrahlung von Blutbeuteln ist die Kenntnis der Dosisverteilung im bestrahlten Volumen wichtig. Diese Verteilungen konnten im leeren und im mit zewi Blutbeuteln gefüllten Behälter mittels TLD bestimmt und als Dosis-Volumen-Histogramme (DVH) dargestellt werden. Für den vollständing gefüllten Behälter wurde das MR-Fricke-Gel-Verfahren zur Messung des DVH herangezogen.ErgebnisseDie TLD-Messung im Zentrum des vollen Behälters lieferte im Vergleich zum Herstellerzertifikat einen um 4,8% erhöhten Dosisleistungswert. Aus den Fricke-Lösungs-Messungen in Luft in Kombination mit TLD-An-schlußmessungen konnten Werte für die Bandbreite der Dosierung bei verschiedenen Füllungszuständen gewonnen werden. So ergaben sich für die Grenzwerte leerer und vollständig mit Wasser gefüllter Behälter Über-bzw. Unterdosierungen im Behälterzentrum von 117,5% bzw. 94% im Vergleich zu dem mit realistischer Füllung (zwei Beutel) ermittelten Ergebnis. Axiale Dosisverteilungen und DVH wurden für die drei Füllzustände ermittelt.Schlußfolgerung enWir empfehlen, vor Inbetriebnahme eines Blutbestrahlungsgerätes eine für die jeweilige Befüllungssituation gültige Dosisleistungsmessung zur Bestimmung der Bestrahlungszeiten durchzuführen. Die in dieser Arbeit für eine realistische Füllung und die Grenzwerte leerer bzw. voller Behälter angebenen DVH erlauben dann eine Abschätzung der Dosisvarianz im bestrahlten Blutvolumen.AbstractBackgroundBlood and blood products are irradiated to avoid the graft-versus-host disease (GVHD) in immunsuppressed patients and to destroy tumor cells during the intra-operative autotransfusion in tumor sugery. For that purpose more and more dedicated gamma irradiators are used. In most cases the equipment is supplied with a dose calibration factor for a totally filled irradiation canister. As users handle different blood product volumes, it is necessary to investigate the influence of the irradiated blood volume on the absolute dose in a reference point and the dose distribution in the irradiation volume.Material and MethodsThe dose rate in the center of an empty irradiation canister of an IBL 437C blood irradiator (CIS Diagnostik) was investigated by means of Fricke solution dosimeters from the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Using thermoluminescence dosimetry (TLD) this value could be transferred to a situation with an empty or completely filled respectively with 2 blood samples (270 ml each) filled canister. Also essential for the irradiation of blood is the knowledge of the dose distribution in the irradiated volume. The distributions in the empty and the realistic filled canister were measured by positioning the TLD on the plexiglas holder in a regular pattern. The case of a completely filled container was investigated by means of the MR Fricke gel dosimetry. All distributions are presented as dose-volume-histograms (DVH).ResultsThe TLD-measurement in the center of the completely filled canister yielded a 4.8% higher dose rate value as compared to the suppliers certificate. From the investigations using the Frickes solution dosimeters in air combined with TLD-measurements values for the complete bandwidth of different container fillings could be derived. So the dose rate in the centre of the canister in the boundary conditions empty and full canister as compared to the values for the realistic filling condition (2 bags) are 117.5% and 94% respectively. Axial dose distributions and DVH have been determined for the 3 filling conditions.ConclusionsWe recommend a dose calibration measurement of a blood irradiator to determine the irradiation times for the chosen filling condition, which is typical for the hospital. The DVH presented in this work can be used to derive a value for the dose variance within the irradiated blood.

Optimierung von Photonendosisverteilungen mit Kompensatoren

ZusammenfassungHintergrundEine in bezug auf Homogenität der ICRU-Publikation 50 genügende Dosisverteilung im Zielvolumen kann häufig nur durch den Einsatz von Kompensatoren erreicht werden. Da der Aufwand beträchtlich ist, werden sie jedoch relativ selten eingesetzt. Hier gilt es, für die klinische Routine praktikable Methoden zur Herstellung und Dosisverifikation zu finden.Material und MethodeEs wurden zwei Herstellungsverfahren von Kompensatoren mit drei unterschiedlichen Materialien sowie verschiedene Dosisverifikationsverfahren untersucht. Bei einer Methode wird mit Hilfe eines Laserkonturgerätes die Patiententopographie aufgenommen und daraus Kompensatoren berechnet, während bei dem zweiten Verfahren auf der Basis einer CT-Studie mit einem 3D-Planungssystem Dosismodulatoren direkt errechnet werden. Die Herstellung erfolgt mit einer rechnergesteuerten Fräsmaschine entweder über einen Gießvorgang in eine Styroporform oder über eine direkte Fräsung. Als Materialien wurden eine Mischung aus einem Polymer und Bleipulver, eine Mischung aus Zinngranulat und Wachs und die Legierung MCP-96 untersucht. Zur Dosisverifikation wurden Film-, TL- und die dreidimensionale MR-Fricke-Gel-Dosimetrie sowie ein Diodenarrayscanner angewendet.ErgebnisseObwohl prinzipiell beide Herstellungsverfahren geeignet sind, erwies sich die CT-gestützte Methode als wesentlich praktikabler. Bei den Materialien stellte sich der direkt gefräste MCP-96-Kompensator unproblematischer in bezug auf Verarbeitbarkeit, mechanische Eigenschaften, inhomogene Schwächungseigenschaften und Wiederverwendbarkeit heraus. Dosisverifikationen am Alderson-Phantom bei Mantelfeldbestrahlungen und HNO-Bestrahlungen lieferten eine wesentliche Verbesserung der Homogenität. Dabei konnten die auf den Dosisreferenzpunkt bezogenen Dosismaxima von 127% auf 103% und von 122% auf 104% reduziert werden. Verifikationen von HNO-Bestrahlungen von Patienten bestätigten die guten Ergebnisse der Phantommessungen.SchlußfolgerungDie dargestellten Untersuchungen weisen einen praktikablen Weg für den klinischen Einsatz von Kompensatoren auf. Die Notwendigkeit für deren Einsatz kann aus den verifizierten Absenkungen der Dosismaxima abgeleitet werden.AbstractPurposeA homogeneous dose distribution according to the demands of the ICRU-publication 50 often can only be achieved by the use of compensators. Because of the expense those are seldom applied. The purpose of this work is to find practical methods for the production and verification.Material and MethodsTwo procedures for the production of compensators using 3 different materials and suitable dose verification methods were investigated. The first procedure uses a laser system to get the patient contour, from which the compensator can be calculated. In a second method a 3D planning system calculates the dose modulators on the basis of CT-slices. The production is done by the use of a computer driven milling machine either via a founding form or direct milling. Mixtures of a polymer and lead powder, a mixture of tin granules and wax and the commercially available alloy MCP-96 were used. Dose verification was done using film-, TL- and the three-dimensional MR Fricke gel dosimetry as well as a diode array scanner.ResultsThough both methods can be used, the CT-based procedure proved to be more appropriate. Among the materials the direct milled MCP-96 compensator is favorable with respect to the handling, mechanical properties and inhomogeneous radiation attenuation. The dose verification has been done in an Alderson phantom for mantlefield and head-and-neck irradiation techniques. Here the dose modulation yielded an improvement of the homogeneity. The dose maxima normalized to the dose reference point could be reduced from 127% to 103% respectively 122% to 104%. Verifications of compensators for patient treatments confirmed the good results from the phantom measurements.ConclusionThe demonstrated investigations show a practicable way for the clinical application of compensators. The necessity for the use of them can be derived from the verified decrease of the dose maxima.PURPOSE A homogeneous dose distribution according to the demands of the ICRU-publication 50 often can only be achieved by the use of compensators. Because of the expense those are seldom applied. The purpose of this work is to find practical methods for the production and verification. MATERIAL AND METHODS Two procedures for the production of compensators using 3 different materials and suitable dose verification methods were investigated. The first procedure uses a laser system to get the patient contour, from which the compensator can be calculated. In a second method a 3D planning system calculates the dose modulators on the basis of CT-slices. The production is done by the use of a computer driven milling machine either via a founding form or direct milling. Mixtures of a polymer and lead powder, a mixture of tin granules and wax and the commercially available alloy MCP-96 were used. Dose verification was done using film-, TL- and the three-dimensional MR Fricke gel dosimetry as well as a diode array scanner. RESULTS Though both methods can be used, the CT-based procedure proved to be more appropriate. Among the materials the direct milled MCP-96 compensator is favorable with respect to the handling, mechanical properties and inhomogeneous radiation attenuation. The dose verification has been done in an Alderson phantom for mantlefield and head-and-neck irradiation techniques. Here the dose modulation yielded an improvement of the homogeneity. The dose maxima normalized to the dose reference point could be reduced from 127% to 103% respectively 122% to 104%. Verifications of compensators for patient treatments confirmed the good results from the phantom measurements. CONCLUSION The demonstrated investigations show a practicable way for the clinical application of compensators. The necessity for the use of them can be derived from the verified decrease of the dose maxima.

Verifikation optimierter 3D-Dosisverteilungen mittels MR-Fricke-Gel

PURPOSE Complex 3D treatment planning techniques require a dose verification throughout the irradiated volume. Conventional dosimetry techniques only unsatisfyingly serve these needs. MATERIAL AND METHOD The chemical dosimeter FeSO4 solution can be used for measuring spatial dose distributions with the help of magnetic resonance imaging by fixing the iron ions in a gelatin matrix. A 3D dosimetry method was developed for 3D verification in an homogeneous, anthropomorphic phantom. The verification is achieved by juxtaposition or superposition of measured and calculated isodoses. RESULTS Different gel compositions were studied in view of their applicability as clinical 3D dosimeter concerning dose response, linearity and diffusion behaviour. A gel with 5% gelatin and 1 mM of ferrous ions proved to be the most suitable. The inverse spin-spin relaxation time T2(-1) is an indicator of the ferric ion concentration that showed to be linear with the dose in the range between 0 and 40 Gy (R2 = 0.996). The dose response was 0.057 per second and Gy. The observed diffusion of the iron ions was only influenced little by different gel compositions. To isolate the restrictions in the clinical application, measurements on the disturbing effects like, e.g. the inhomogeneous spatial response and the gel surface effects, were made and eliminated with the subtraction method. The clinical use of the method is demonstrated for the examples of the verification of calculated 3D dose distributions of a shielded 192Ir afterloading vaginal applicator and a head and neck 3-field plan with the use of asymmetric jaws and compensators. CONCLUSION The study demonstrates the clinical applicability of the method and shows its limitations.ZusammenfassungHintergrundKomplexe 3D-geplante Bestrahlungstechniken erfordern eine Dosisverifikation im bestrahlten Volumen. Konventionelle Dosimetrieverfahren sind jedoch dafür nur bedingt geeignet.Material und MethodeDas chemische Dosimeter FeSO4-Lösung kann mittels bildgebender Kernspinresonanz zur Messung von räumlichen Dosisverteilungen verwendet werden, wenn die Eisenionen in einer Gelatinematrix festgehalten werden. Es wurde ein 3D-Dosimetrieverfahren entwickelt, das für die 3D-Verifikation in einem homogenen, anthropomorphen Phantom geeignet ist. Die Verifikation erfolgt durch Gegenüberstellung oder Überlagerung von gemessenen mit berechneten Isodosen.ErgebnisseVerschiedene Gelvarianten wurden auf ihre Eignung als klinisches 3D-Dosimeter in bezug auf Ansprechvermögen, Linearität und Diffusionsverhalten untersucht. Am besten geeignet zeigte sich ein Gel mit 5% Gelatine und 1 mM Eisen-(II)-Ionen. Die inverse Spin-Spin- Relaxationszeit T2−1 als Indikator der Eisen-(III)-Ionenkonzentration erwies sich in einem Bereich von 0 bis 40 Gy als linear abhängig von der Dosis (R2=0,996). Das Ansprechvermögen betrug 0,057 pro Sekunde und Gy. Die beobachtete Diffusion der Eisen-(III)-Ionen konnte durch andere Gelkompositionen nur wenig beeinflußt werden. Zur Abgrenzung des Einsatzbereiches wurden Störeffekte wie etwa die Ortsabhängigkeit des Ansprechvermögens im Kernspintomographen und Geloberfächeneffekte untersucht und mittels Subtraktionsverfahren eliminiert. Die klinische Einsatzfähigkeit des Verfahrens wird am Beispiel der Verifikation berechneter 3D-Dosisverteilungen eines teilabgeschirmten192Ir-Afterloading-Vaginalapplikators und eines HNO-Drei-Felder-Planes mit divergenzfreier Feldanschlußtechnik und dem Einsatz von Kompensatoren demonstriert.SchlußfolgerungDie Untersuchungen demonstrieren die klinische Anwendbarkeit des Verfahrens und weisen deren Grenzen auf.AbstractPurposeComplex 3D treatment planning techniques require a dose verification throughout the irradiated volume. Conventional dosimetry techniques only unsatisfyingly serve these needs.Material and MethodThe chemical dosimeter FeSO4 solution can be used for measuring spatial dose distributions with the help of magnetic resonance imaging by fixing the iron ions in a gelatine matrix. A 3D dosimetry method was developed for 3D verification in an homogeneous, anthropomorphic phantom. The verification is achieved by juxtaposition or superposition of measured and calculated isodoses.ResultsDifferent gel compositions were studied in view of their applicability as clinical 3D dosimeter concerning dose response, linearity and diffusion behaviour. A gel with 5% gelatin and 1 mM of ferrous ions proved to be the most suitable. The inverse spin-spin relaxation time T2−1 is an indicator of the ferric ion concentration that showed to be linear with the dose in the range between 0 and 40 Gy (R2=0.996). The dose response was 0.057 per second and Gy. The observed diffusion of the iron ions was only influenced little by different gel compositions. To isolate the restrictions in the clinical application, measurements on the disturbing effects like, e. g. the inhomogeneous spatial response and the gel surface effects, were made and eliminated with the subtraction method. The clinical use of the method is demonstrated for the examples of the verification of calculated 3D dose distributions of a shielded192Ir afterloading vaginal applicator and a head and neck 3-field plan with the use of asymmetric jaws and compensators.ConclusionThe study demonstrates the clinical applicability of the method and shows its limitations.