Diagnostische Methoden zur Erkennung radiogener Spätschäden der Lunge

Zusammenfassung.

Ziel: Es werden Methoden zur quantitativen Erfassung radiogener Strahlenschäden der Lunge nach Bestrahlung von Tumoren im Thoraxbereich mit dem Ziel einer verbesserten Frühdiagnostik vorgestellt. Methoden: Am Fall eines Patienten mit nicht-kleinzelligem Bronchialkarzinom werden zwei Methoden zur Quantifizierung einer sich im Verlauf nach Therapie entwickelnden Pneumopathie demonstriert. In HRCT-Studien werden Test-ROI's in Areale mit aus dem Bestrahlungsplan bekannter Dosisverteilung gelegt und die Lungenpeaks der zugehörigen HU-Histogramme analysiert. Veränderungen im Verlauf ergeben sich durch eine Differenzbildung der Histogramme mittels Berechnung eines Parameters ΔHU_re, der die Veränderung zu höheren HU-Werten quantifiziert. Zusätzlich liefert eine Fourieranalyse der Lungenstrukturmuster in der ROI eine Amplitudenverteilung, die sensitiv auf Musteränderungen reagiert. Daraus läßt sich ein Fourierfrequenz-Histogramm ableiten, das von unterschiedlichen Raumorientierungen der Muster unabhängig ist. Ergebnisse: Die Anwendung der Dichteänderungsmethode in der Verlaufskontrolle liefert im Hochdosisareal für ΔHU_rel 56 Tage nach Beginn der Strahlenbehandlung einen Wert von 0,24, nach 100 Tagen 0,44 und nach 422 Tagen 0,50. Die Differenz-Fourieranalysenbilder und deren Frequenz-Histogramme weisen nach 56 und 100 Tagen auf deutliche Musteränderungen hin. Schlußfolgerungen: Die demonstrierten Methoden zeigen Wege zur Quantifizierung von radiogenen Lungenschäden. Die bewiesene Sensitivität kann möglicherweise nach Einführung einer atemgetriggerten HRCT-Untersuchungstechnik verbessert werden.

Quantification of radiation lung injuries.

Purpose: The aim of this paper is to find techniques for quantifying radiation lung injury after irradiation with lung involvement to improve an early diagnosis. Methods: The case of a patient with NSCLC was used to demonstrate different methods in order to quantify a developing pneumopathy after radiation treatment. By means of HRCT studies in the follow-up, a procedure was developed by defining a test-ROI in high-dose areas of the lung and evaluating the corresponding HU-histogramm for the parameters of the lung peak. Changes during the follow-up can be derived from the differential HU-histogram by the determination of a parameter called ΔHU_rel, which quantifies the shift to higher HU values. Alternatively, a Fourier analysis of the lung pattern within the test-ROI results in a Fourier amplitude distribution, which reacts sensitively to changes during the follow-up. Furthermore, a Fourier-frequency histogram can be derived which is independent of the spatial orientation of the density pattern. Results: From the HRCT follow-up study, values for ΔHU_rel can be derived to be 0.24, 0.44, and 0.50 (56, 100 and 422 days after beginning the treatment). The differential Fourier frequency-histogram presentations demonstrate pronounced pattern changes. Conclusion: The presented methods demonstrate possibilities to quantify radiation lung injury. The proven sensitivity can possibly be improved after the introduction of a breath triggered HRCT technique.

Schlüsselwörter:

Radiogene Pneumonitis - - Pneumopathie - - HRCT - - Strahlenreaktion - - Lunge

Key words:

Radiation lung injury - - Pneumopathy - - HRCT - - Lung

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