Brachytherapy meets X-rays

Abstract

Intraocular tumours are a life-threatening risk. Smaller tumours can be treated with 106Ru applicators. Meanwhile, more prominent tumours get treated with 125I applicators, which results in a higher risk of side effects, or proton therapy, which is only available at a limited number of specialised centres and may lead to toxic tumour syndrome. Therefore, a novel combined therapy concept is presented and analysed in this thesis. The idea combines the use of 106Ru applicators and external beam radiotherapy performed with soft X-rays. With the confocal irradiation technique and the utilisation of the 106Ru applicator as a beam-stop for the X-ray beams, healthy tissue is spared from high dosages to reduce the risk of side effects. The combined therapy concept can be implemented in hospitals with relatively low costs and resembles a novel bulb-preserving modality for large intraocular tumours. As the first steps to this therapy concept, measurements are performed with a novel solid phantom with three different detector types to assess the absorption of the X-rays in the 106Ru applicator. Additionally, the clinical benefit is investigated with a novel software workflow, in which 3D models are created using patient data from the University Hospital Essen in Germany. The modalities are simulated with these 3D models. Dose-volume histograms are presented to evaluate the combined therapy concept and to compare it to stand-alone brachytherapy.

Intraokulare Tumoren stellen ein lebensbedrohliches Risiko dar. Kleinere Tumoren kön- nen mit 106Ru-Applikatoren behandelt werden. Größere Tumoren werden dagegen ent- weder mit 125I-Applikatoren behandelt, was ein höheres Risiko von Nebenwirkungen mit sich bringt, oder mit Protonen bestrahlt, was nur an wenigen spezialisierten Zentren möglich ist. Darüber hinaus birgt die Protonentherapie das Risiko, dass das Tumorgew- be ischämisch wird. In dieser Arbeit wird ein neuartiges kombiniertes Therapiekonzept vorgestellt und analysiert. Das Konzept kombiniert den Einsatz von 106Ru-Applikatoren und externer Strahlentherapie in Form von niederenergetischen Röntgenstrahlen. Mit der konfokalen Bestrahlungstechnik und der Verwendung des 106Ru-Applikators als Ab- sorber für die Röntgenstrahlen kann gesundes Gewebe geschont werden, um das Risiko von Nebenwirkungen zu minimieren. Es kann relativ kostengünstig in Kliniken imple- mentiert werden und stellt eine neue bulbuserhaltende Modalität für große intraokulare Tumoren dar. Als erste Schritte zu diesem Therapiekonzept werden Messungen und deren Ergebnisse vorgestellt, die mit einem neuen Festkörperphantom und drei verschiedenen Detektor- typen durchgeführt wurden, um die Absorption der Röntgenstrahlen in einem 106Ru- Applikator zu bewerten. Zusätzlich wird der medizinisch-physikalische Nutzen unter- sucht. Mit einem neuartigen Software-Workflow werden 3D-Modelle mit anonymen Pa- tientendaten aus dem Universitätsklinikum Essen erstellt und die Strahlentherapie si- muliert. Dosis-Volumen-Histogramme werden ausgewertet, um das kombinierte Thera- piekonzept zu bewerten und mit der alleinigen Brachytherapie zu vergleichen.