Comparison of two different respiratory monitoring systems with 4D-CT images for target volume definition in patients undergoing para-aortic nodal irradiation

OBJECTIVE: Today, respiratory movement can be monitored and recorded with different methods during a simulation on a four-dimensional (4D) computed tomography (CT) device to be used in radiotherapy planning. A synchronized respiratory monitoring system (RPM) with an externally equipped device is one of these methods. Another method is to create 4D images of the patient’s breathing phases without the need for extra equipment, with an anatomy-based software program integrated into the CT device. Our aim is to compare the RPM system and the software system (Deviceless) which are two different respiratory monitoring methods used in tracking moving targets during 4D-CT imaging and to assess their clinical usability.
METHODS: Ten patients who underwent paraaortic nodal irradiation were enrolled. The simulation was performed using intravenous contrast material on a 4D-CT device with both respiratory monitoring methods. The right/left kidneys and renal arteries were chosen as references to evaluate abdominal organ movement. It was then manually contoured one by one on both sets of images. The images were compared volumetrically and geometrically after rigid reconstruction. The similarity between the contours was determined by the Dice index. Wilcoxon test was used for statistical comparisons.
RESULTS: The motion of the kidneys in all three directions was found to be 0.0 cm in both methods. The shifts in the right/ left renal arteries were submillimetric. The Dice index showed a high similarity in both kidney and renal artery contours.
CONCLUSION: In our study, no difference was found between RPM and Deviceless systems used for tracking and detection of moving targets during simulation in 4D-CT. Both methods can be used safely for radiotherapy planning according to the available possibilities in the clinic.

Paraaortik nodal ýþýnlama uygulanan hastalarda 4-boyutlu BT görüntüleri ile hedef hacim tanýmlanmasýnda iki farklý solunum izleme sisteminin karþýlaþtýrýlmasý

Amaç: Günümüzde, solunum hareketi radyoterapi planlamasýnda kullanýlmak üzere dört boyutlu (4D) bilgisayarlý tomografi (BT) cihazýnda simülasyon sýrasýnda farklý yöntemlerle izlenebilmekte ve kaydedilebilmektedir. Bu yöntemlerden birisi harici donanýmlý bir cihazla senkronize solunum izleme sistemi (RPM)’dir. Diðer yöntem ise bilgisayarlý tomografi cihazýna entegre edilen, ekstra bir donanýma ihtiyaç duymadan anatomi tabanlý bir yazýlým programý ile hastanýn solunum evrelerinin 4 boyutlu görüntülerinin oluþturulmasýdýr. Amacýmýz, 4D-CT görüntüleme sýrasýnda hareketli hedeflerin izlenmesinde kullanýlan iki farklý solunum izleme yöntemi olan RPM sistemi ile cihazsýz izleme yapan yazýlým sistemini karþýlaþtýrmak ve klinik kullanýlabilirliðini deðerlendirmektir.
Yöntem: Paraaortik nodal ýþýnlama yapýlan 10 hasta çalýþmaya dahil edilmiþtir. Simülasyon, 4D-CT cihazýnda her iki solunum izleme yöntemi ile intravenöz kontrast madde kullanýlarak gerçekleþtirilmiþtir. Abdominal organ hareketini deðerlendirmek için sað/sol böbrekler ve renal arterler referans olarak seçilmiþtir. Her iki görüntü setinde böbrek ve renal arter volümleri tek tek manuel olarak konturlanmýþtýr. Rijit rekonstrüksiyon yapýlarak görüntüler hacimsel ve geometrik olarak karþýlaþtýrýlmýþtýr. Konturlar arasýndaki benzerlik Dice indeksi kullanýlarak, istatistiksel karþýlaþtýrmalar Wilcoxon testi ile yapýlmýþtýr
Bulgular: Böbreklerin her üç yöndeki hareketi her iki yöntemde de 0.0 cm bulunmuþtur. Sað/sol renal arterlerdeki kaymalar submilimetrik düzeydedir. Dice indeksi hem böbrek hem de renal arter konturlarýnda yüksek düzeyde benzerlik göstermiþtir.
Sonuç: Çalýþmamýzda, 4D-CT'de simülasyon sýrasýnda hareketli hedeflerin takibi ve tespiti için kullanýlan RPM ve cihazsýz yazýlým sistemleri arasýnda bir fark bulunmamýþtýr. Her iki yöntem de klinikteki mevcut imkanlara göre radyoterapi planlamasýnda güvenle kullanýlabilir. (NCI-2023-3-17)