3D mold generation

Ein indizierbares Nylon Vac-Lok ™ Kissen (CIVCO Medical Solutions, Coralville, Iowa) Immobilisierungssystem und eine hauseigene, hundespezifische Bissblockfixierungsvorrichtung wurden verwendet, um Kopf und Hals, Körper und Gliedmaßen starr zu immobilisieren. Für die 3D-Formenerzeugung wurde ein Computertomographie (CT) -Bildsatz des gesamten Körpers aufgenommen. Der gesamte Patient wurde in einem 80 cm großen CT-Scanner (Siemens Somatom Definition AS) gescannt. Der Bildsatz wurde auf eine VelocityAI (Varian Medical Systems Inc., Palo Alto, CA.) workstation für konturierung. Um das anfängliche 3D-Formgerüst zu erzeugen, wurde die Oberfläche des Patienten konturiert und 10 mm in Luft expandiert (Abb. 1a). Um das 3D-Formgerüst für den endgültigen Druck vorzubereiten, wurde die 3D-Formkontur dann mit 3DSlicer in ein 3D-Netz umgewandelt, das mit Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) in vier separate miteinander verbundene Schalenkomponenten segmentiert wurde.) in eine stereolithografische Datei für den 3D-Druck mit Simplify3D (Cincinnati, OH.), und an re:3D (Austin, TX.) zur Herstellung/Bedruckung (Abb. 1b-d). Die Form wurde unter Verwendung von Polylactid (PLA) −Filament mit einer Massendichte von ungefähr 1,09 g / cm- 3 und einem Füllungsprozentsatz von 100 hergestellt.

Abb. 1

3D-Formenerzeugung und Workflow. Eine Oberflächenkontur des Patienten und 10 mm Ausdehnung in Luft erzeugt aus einem Ganzkörper-CT-Bildsatz. b 3D-Netztransformation und Segmentierung in vier separate miteinander verbundene Schalenkomponenten. c Stereolithographische Datei, die zur Herstellung in einen Beispiel-3D-Drucker exportiert wird. d Gedruckte Patientenschale montiert und bereit für den klinischen Einsatz

Planung der helikalen Tomotherapie

Für die Behandlungsplanung der helikalen Tomotherapie (v. 4.0.4. Tomotherapy, Inc., Madison, WI) Ein CT-Bildsatz des gesamten Körpers des Patienten, der in der 3D-gedruckten Form eingeschlossen war, wurde erfasst. Der Bildsatz wurde zur Ziel- und Normalgewebekonturierung auf eine VelocityAI-Workstation übertragen. Lunge, Herz, Leber, Nieren, Milz, Darm, Magen, Blase, Gehirn, Rückenmark, Augen, geschätzte Knochenmarkhöhlen (Halswirbel / Schwanzschädel, Brustwirbel / Rippen / Brustbein, Bauchwirbel / Becken, Brachium und Schulterblatt sowie Femur), Schilddrüsen und Linsen (unter anderem) wurden als Risikoorgane (OAR) konturiert. Das klinische Zielvolumen (CTV) umfasste die gesamte Körperoberfläche und erstreckte sich 3 mm subkutan. Um die Setup-Variabilität und den Einfluss der Atembewegung zu berücksichtigen, wurde das CTV isotrop um 2 mm erweitert, um das Planungszielvolumen (PTV) zu bilden. Drei Begrenzungskonturen (10 mm, 15 mm und 20 mm Ausdehnung nach innen von der subkutanen Seite des PTV), die keine Ruder oder Zielstrukturen darstellen, sondern ausschließlich als Planungswerkzeuge für die Dosisoptimierung verwendet werden, wurden für Dosisbeschränkungen für den Körperkern generiert (Abb. 2a).

Abb. 2

Helical Tomotherapie Planung Workflow und Auswertung. ein Patient, der in einer 3D-gedruckten Form enthalten ist. Drei Planungskonturen (10 mm, 15 mm und 20 mm Expansionen nach innen von der subkutanen Seite des PTV) wurden verwendet, um die Dosis auf den Kern des Patienten zu steuern. b Das Dosisvolumenhistogramm (DVH) des Ziels, die einzelnen gefährdeten Organe (OARs) und die tatsächliche Beam-on-Behandlungszeit. c Colorwash der Dosisverteilung innerhalb des Patienten

Anfänglich wurden 92% der PTV 27 Gy in 15 Fraktionen 4-mal pro Woche verschrieben. Normale Gewebedosisbeschränkungen basierten auf zuvor gemeldeten klinischen Toleranzen für verschiedene Ruder. Die Feldbreite, der Pitch und der Modulationsfaktor, die für die Optimierung der Behandlungsplanung verwendet wurden, betrugen 5,0 cm, 0,430 bzw. 3,5. Dosisvolumenhistogramme und Isodoselinien wurden für das Ziel und einzelne Ruder ausgewertet (Abb. 2b-c). Die normale Gewebetoxizität der Behandlung wurde gemäß der Veterinary Cooperative Oncology Group – Common Terminology Criteria for Adverse Events v1.1 bewertet und bewertet . Aufgrund der hämatologischen Toxizität nach Fraktion 8 wurde eine Behandlungsunterbrechung eingeleitet, um eine Genesung zu ermöglichen, und die Verschreibung und Häufigkeit wurden geändert. Die restlichen 7 Fraktionen hatten die Dosis pro Fraktion von 1,8 Gy auf 1,4 Gy reduziert (Plan nicht gezeigt) und um den Verlust der biologischen Wirkung durch Fraktionsgröße und Behandlungspause auszugleichen, wurde die Anzahl der verbleibenden Fraktionen von 7 auf 9 erhöht.

Bildführung

Die Positionierung und Einrichtung des Patienten wurde durch das integrierte volumetrische Megavoltage-CT-System (MVCT) verifiziert, das in das helikale Tomotherapiegerät integriert ist. Tägliche MVCT-Scans (ungefähr 3 cGy zu den Körperregionen für jeden täglichen Scan) wurden kranial von der Augenhöhe kaudal zu den hinteren Gliedmaßen durchgeführt. Bildfusionen wurden vom Strahlenonkologen ausgewertet und alle geeigneten Translationsverschiebungen wurden vor der Behandlung auf das Setup des Patienten angewendet Lieferung (Abb. 3).

Abb. 3

Überprüfung des Patienten-Setups mithilfe der MVCT-Bildführung. eine MVCT-Bildfusion mit Behandlungsplankonturen vor der Behandlung Lieferung. b Patientenregistrierungsverschiebungen zur Korrektur der Fehlausrichtung zwischen Planungs-CT und MVCT vor der Behandlung Lieferung

Anästhesie

Der Patient wurde mit Butorphanol (0,2 mg / kg IV) vorbehandelt und langsam mit Propofol (2-4 mg / kg IV) für jede Behandlung zur Wirkung gebracht. Der Patient wurde intubiert und auf Sevofluran (2.5-3%) in Sauerstoff. Intravenöse Flüssigkeiten (laktierte Ringerlösung) wurden während der gesamten Anästhesie durch den Kopfkatheter bereitgestellt (6 ml / kg / h). Manuelle Beatmung wurde bereitgestellt, bis der Patient vollständig im Körper positioniert war, dann wurde der Patient auf mechanische Beatmung umgestellt bei 17 Atemzügen / min, 10 ml / kg und Inspirationsdruck von 19 cm H20 (Hallowell-Beatmungsgerät). Die Überwachung umfasste eine Pulsoximetersonde auf der Zunge, eine oszillometrische Blutdruckmanschette auf dem Vorderbein, EKG-Patches auf den ventralen Pfotenpolstern und Seitenstrom EtCO2 (Vetrends MAX Multiparameter-Monitor). Die Körperform reichte nicht über das proximale Vorderbein oder distal zum Sprunggelenk hinaus, um die Platzierung der IV zu ermöglichen Katheter, EKG-Pflaster und oszillometrische Manschette. Wöchentliche NOVAs (Waltham, MA) wurden vor Beginn jeder Woche der Strahlentherapie durchgeführt, um die Kandidatur des Patienten für die Anästhesie sicherzustellen. Aufgrund der Lokalisation der Erkrankung nur auf der Haut (bestimmt durch vorheriges Staging) und der Fettleibigkeit des Patienten wurde zunächst ein ASS-Physical-Status-Score von 3 zugewiesen.

Dosismessung

Die patientenspezifische Abgabequalitätssicherung wurde in einem systemeigenen Fest-Wasser-Phantom unter Verwendung eines radiochromen EBT3-Films (Ashland, Covington, KY.) und Ionisationskammermessungen zur Überprüfung der geplanten fraktionierten Dosis (nicht dargestellt). Relative planare Dosisprofile und absolute Punktdosismessungen wurden mit berechneten planaren Isodoseprofilen und Punktdosen verglichen. Die Toleranz für den als akzeptabel erachteten Plan betrug +/- 3% für gemessene Punktdosen und Gammawert </= 1 für 90% aller Punkte, die innerhalb der 30% igen Isodosenlinie liegen, unter Verwendung von Suchkriterien von 3% und 3 mm. Sechs nanoDot ™ (Landauer, Glenwood, IL) Dosimeter wurden entlang der dorsalen und ventralen Oberflächen der Patientenmittellinie als sekundäre In-vivo-Überprüfung der auf die Hautoberfläche aufgenommenen Dosis platziert. Verschiedene Arten von Dosimetern hätten für In-vivo-Messungen in Betracht gezogen werden können, aber die Größe, die einfache appositionelle Platzierung, die Verarbeitung und die unabhängige Genauigkeit der thermolumineszenten nanoDot ™ -Dosimeter machten sie ideal. Darüber hinaus liegt die Dosisunsicherheit, die den Dosimetern innewohnt, weit unter der Variation, die klassische TSEBT-Patienten täglich und von Patient zu Patient erfahren .

Ansprechen und Toxizität

Siebenundzwanzig Studien wurden dem Patienten vom 13.Juli 2015 bis zum 23.September 2015 zur Verfügung gestellt. Nach vier Fraktionen war eine partielle Reaktion erkennbar und der Tumor bildete sich bis zum Ende der Therapie vollständig über die gesamte behandelte Fläche zurück (Abb. 4a-c). Auf Wunsch des Kunden wurde keine Follow-up-Histologie für pathologische Reaktionen durchgeführt. Lethargie Grad 1, Müdigkeit, Gewichtsverlust und orale Mukositis und Alopezie Grad 2, Nagel- / Klauenveränderungen, Pruritus, Schuppenbildung, Anorexie und Durchfall wurden während und innerhalb weniger Wochen nach der Behandlung festgestellt. Darüber hinaus entwickelte sich nach Fraktion acht eine Thrombozytopenie Grad 3, die eine Behandlungsunterbrechung von 6 Wochen und eine Änderung der Verschreibung vor Fortsetzung und Abschluss der Behandlung erforderte (Tabellen 1, 2, 3, 4 und 5). Keine klinisch relevanten abnormalen Leber- oder Nierenfunktionen und, obwohl nicht spezifisch untersucht, Es wurden keine klinischen Anzeichen einer Funktionsstörung der Schilddrüse oder der Hypophyse während oder nach der Behandlung und in der Nachbeobachtungszeit vor dem Ereignis vor dem Zeitpunkt der Euthanasie festgestellt. Es wurden unterstützende Maßnahmen ergriffen, und alle Toxizitäten außer Alopezie und Thrombozytopenie, die zwischen Grad 1 und Grad 2 schwankten, klangen ohne weitere Zwischenfälle vollständig ab. Bei Nachuntersuchungen nach der Behandlung wurde eine vorübergehende Pyodermie festgestellt. Vom Beginn der TSPT-Behandlung bis zur Euthanasie des Patienten unabhängig von CEL (Komplikationen im Zusammenhang mit akuter Pankreatitis) am 13.November 2015 (ungefähr 123 Tage) wurde nur eine neue Läsion am Kopf festgestellt und histopathologisch bestätigt innerhalb des behandelten Feldes.

Abb. 4

Ansprechen der Behandlung im Verlauf der Therapie. ein Beispiel für die Krankheitslast des Patienten vor dem ersten Bruchteil der gesamten Hautstrahlung. b Es gab spürbare Verbesserung durch den Abschluss der vierten Behandlung. c Der Tumor bildete sich nach Abschluss des Protokolls progressiv über den gesamten Körper ohne weitere Noduloplaque-Progression zurück

Tabelle 1 Behandlungsbedingte Toxizität gemäß der Veterinary Cooperative Oncology Group – common terminology criteria for adverse events following biologic antineoplastic therapy in dogs and cats v1.1
Tabelle 2 CBC-Werte 30 Tage vor Behandlungsbeginn, während der Behandlung, den Nadiren der Behandlung, dem letzten Behandlungstag und 30 Tage nach Abschluss der TSPT
Tabelle 3 Serumchemische Werte 30 Tage vor Behandlungsbeginn, während des Behandlungsurlaubs und am letzten Behandlungstag
Tabelle 4 Urinanalyse Werte 30 Tage vor Behandlungsbeginn und während des Behandlungsurlaubs
Tabelle 5 Gerinnungswerte 30 Tage vor Behandlungsbeginn und während des Behandlungsurlaubs

Gefährdete Organe

Die minimalen, mittleren und maximalen Dosen von TSPT an verschiedene Ruder sind in Tabelle 6 dargestellt.

Tabelle 6 Geplante Dosen, die während der gesamten Hautphotonenstrahlstrahlung an gefährdete Organe abgegeben werden sollen

Unabhängige Dosisverifizierung auf der Hautoberfläche

Die Oberflächendosis auf der Haut, die durch die Platzierung von sechs nanoDot ™ -Dosimetern entlang der Hautoberfläche dorsale und ventrale Oberfläche des Patienten sind in Tabelle 7 aufgeführt. Die ventrale Platzierung der Dosimeter vor der ersten Behandlungsfraktion ist in Fig. 5.

Tabelle 7 Sekundäre Dosisverifizierung auf der Hautoberfläche Zum Zeitpunkt der ersten Abgabe wurden nanoDot ™ -Dosimeter in Bereichen positioniert, in denen klassische TSEBT-Unsicherheiten auftreten würden, oder an Schimmelpilzkreuzungen, an denen eine Lücke vorhanden sein könnte
Abb. 5

Ventral nanoDot™ placement for in vivo dosimetry and secondary verification prior to the first administered fraction of total skin radiation

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