Image guidance: past and future of radiotherapy

Radiologe. 2019 Dec;59(Suppl 1):21-27. doi: 10.1007/s00117-019-0573-y.

Abstract

Image guidance has been playing a decisive role throughout the history of radiotherapy, but developments in 3D-and 4D imaging data acquisition using computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), and positron emission tomography (PET) have significantly boosted the precision of conformal radiotherapy. An overarching aim of radiotherapy is conforming the treatment dose to the tumor in order to optimally limit a high radiation dose outside the target. Stereotactic, intensity modulated, and adaptive radiotherapy are all largely based on appropriately using imaging information both before and during treatment delivery using on-board imaging devices. While pretreatment imaging for planning has reached a very high level in the past two decades, the next step will be to further refine and accelerate imaging during treatment delivery, resulting in adaptation of the dose fluence during a patient's treatment in various scenarios, some of which are discussed in this article.

In der Geschichte der Radiotherapie hat Bildführung immer eine große Rolle gespielt. Entwicklungen im Bereich von 3‑D- und 4‑D-Bilddaten, die mittels Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT) und Positronenemissionstomographie (PET) gewonnen wurden, haben die Präzision der konformalen Radiotherapie deutlich gesteigert. Ein übergeordnetes Ziel der Technik der Radiotherapie besteht in der Konformation der Behandlungsdosis auf den Tumor, um hohe Dosen außerhalb des Zielvolumens optimal zu begrenzen. Die stereotaktische, intensitätsmodulierte und adaptive Radiotherapie beruhen alle auf einer angemessenen Verwendung von Bildinformation sowohl im Planungsprozess als auch während der Therapie; dabei kommt direkt mit dem Bestrahlungsgerät verbundene Bilderzeugung zum Einsatz. Während die Bildgebung im Rahmen der Therapieplanung in den vergangenen 2 Dezennien einen sehr hohen Standard erreicht hat, wird weiterer Fortschritt in Entwicklungen der Bildgebung während der Radiotherapie liegen; dadurch kann die Anpassung der Dosisfluenz während der Behandlung in verschiedenen Situationen erreicht werden. Einige solcher Beispiele werden hier besprochen.

Keywords: Computed tomography; Four-dimensional CT; Magnetic resonance imaging; Radiation dosage; Three-dimensional imaging.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Humans
  • Imaging, Three-Dimensional*
  • Magnetic Resonance Imaging*
  • Positron-Emission Tomography
  • Radiotherapy Dosage
  • Radiotherapy Planning, Computer-Assisted
  • Radiotherapy, Conformal* / trends
  • Tomography, X-Ray Computed*