Unsicherheitsanalyse in der Hyperthermie-Behandlungsplanung für Kopf- und Halskrebs unter Verwendung der polynomialen Chaos-Expansion

Zusammenfassung Ziel: Hyperthermie, die Erhöhung der Tumortemperatur auf 39 ∘ C–44 ∘ C, ist eine wirksame adjuvante Behandlung für Kopf- und Halskrebs (H&N), die die Wirkungen der Strahlentherapie und Chemotherapie verstärkt. Diese Studie untersucht die Robustheit der Hyperthermie-Behandlungsplanung (HTP) für H&N-Krebs unter Verwendung des HyperCollar3D-Applikators und konzentriert sich auf Unsicherheiten in der Patientenpositionierung, Gewebe-Eigenschaften und Kühlungseffizienz von Wasser-Bolus. Ansatz: Es wurde eine retrospektive Analyse von 16 Patienten durchgeführt, die im Erasmus-Medizinzentrums behandelt wurden, wobei die polynomiale Chaos-Expansion genutzt wurde, um den Einfluss von Unsicherheiten auf Temperaturverteilungen und Qualitätsmetriken der Behandlung zu modellieren. Hauptresultate: Unsere Erkenntnisse zeigen signifikante Variabilität in den Zieltemperaturen aufgrund von Unsicherheiten in diesen Gewebe-Eigenschaften (2,1 ∘ C T 90 95% Konfidenzintervall), die durch Fehler in der Patientenpositionierung (2,3 ∘ C T 90 95% Konfidenzintervall bei 5 mm Positionierungsfehlern) weiter verschärft werden. Unsicherheit in dielektrischen Gewebe-Eigenschaften verursacht den größten Teil der Varianz (47%) in T 90, gefolgt von Positionierungsfehlern (22%). Bedeutung: Diese Studie unterstreicht die entscheidende Wichtigkeit der genauen Messung von Gewebe-Eigenschaften und präziser Patientenpositionierung, um effektive Ergebnisse bei der Hyperthermie-Behandlung zu erzielen. Unsere Ergebnisse plädieren nachdrücklich für die Entwicklung robusterer und quantitativer Behandlungsplanungs- und Liefersysteme, um die Präzision und klinische Wirksamkeit von HTP-Protokollen für H&N-Krebsbehandlungen zu verbessern.