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Consistency of Organ Geometries during Prostate Radiotherapy with Two Different Bladder and Bowel Regimens

Published:November 17, 2015DOI:https://doi.org/10.1016/j.jmir.2015.09.001

      Abstract

      Background

      The majority of Ontario cancer centres incorporate bladder and bowel preparation protocols for the treatment of prostate cancer with radical radiotherapy. Differing methods are used to achieve a full bladder and empty rectum for planning and treatment. We compared the effects of two different bladder and bowel preparation regimens on bladder, rectum, and prostate +/− seminal vesicle geometries through a course of radiotherapy. An optimal preparation would achieve reliable spatial arrangements and a high therapeutic ratio.

      Methods

      This prospective longitudinal study involved 59 prostate cancer patients treated with radical radiotherapy, of which half followed cohort 1 (laxative cohort) and the other cohort 2 (consistent timing cohort) bladder and bowel preparation regimen. Participants were asked to maintain an empty rectum for both planning and daily treatment appointments in cohort 1 through a fleet enema the morning of the planning appointment, and intake milk of magnesium during daily treatments. No specific bowel preparation was provided to cohort 2 patients. Instead, their appointment times were aligned with their natural bowel habits. This information was collected through a prescreening tool before treatment booking. All cohort 1 and 2 participants were asked to drink 250 mL of water 1 hour before planning and daily treatment appointments. Cohort 2 participants who identified no pre-existing urinary conditions were also asked to drink 2 L of water within 24 hours before the planning session and to continue this during treatment trajectory unless unable to do so because of treatment-induced bladder toxicities later in the treatment. A total of 1,335 structures (bladder, rectum +/− gas, and prostate +/− seminal vesicles) were contoured on the cone beam computerized tomography scans by three radiotherapists. A stringent quality assurance process was performed to assure quality and consistency of contours. Organ volumes were measured and evaluated for consistency over time from planning to completion of radiotherapy. Data analysis included the Fischer exact test and mixed effect modelling for total and subvolumes for bladder, rectum, rectal gas, and prostate +/− seminal vesicles.

      Results

      Baseline total volumes for bladder ranged from 132 mL to 501 mL with means of 325 mL and 315 mL in cohorts 1 and 2, respectively. Bladder volume declined 3.6 mL per fraction and 2.4 mL per fraction in cohorts 1 and 2, respectively. The volume of the bladder structure inside the planning target volume (PTV) on simulation showed no difference by cohort (P = .095) but there was an effect of time (linear P < .0005). Baseline total volumes for rectum ranged from 19.2 mL to 106.3 mL with means of 52.0 mL and 54.7 mL in cohorts 1 and 2, respectively. The volume of the rectum inside the PTV on simulation showed no difference by cohort (P = .12) or time (P = .30) during the treatment course. Volume of gas in the rectum did not vary by cohort (P = .6) or time (P = .08). Baseline total volumes for the clinical prostate +/− seminal vesicles target ranged from 37.1 mL to 167.5 mL with means of 76.2 mL and 66.0 mL in cohorts 1 and 2, respectively. The clinical target decreased by 3% in total volume during the course of radiotherapy in both cohorts, with similar rates of the target falling outside the planned PTV structure.

      Conclusions

      No significant difference was found between cohorts for rectal volume, gas volume, target coverage, and rectal and bladder volumes in the PTV. Hence, patients should be offered a choice between cohort 1 and 2 bowel preparation regimens to allow for patient preference customization. Cohort 2 bladder preparation regimen was shown to be superior for consistency with slightly larger volume over time.

      Résumé

      Contexte

      La majorité des centres d'oncologie en Ontario incorporent des protocoles de préparation de la vessie et de l'intestin pour le traitement du cancer de la prostate avec la radiothérapie radicale. Différentes méthodes sont utilisées pour obtenir un rectum vide et une vessie pleine pour la planification et le traitement. Nous avons comparé les effets de deux régimes différents de préparation de la vessie et de l'intestin sur la géométrie de la vessie, du rectum et de la prostate avec ou sans les vésicules séminales tout au long d'un cycle de radiothérapie. Une préparation optimale permettrait d'obtenir des arrangements spatiaux fiables et un ratio thérapeutique élevé.

      Méthodologie

      Cette étude prospective longitudinale a été menée sur 59 patients atteints d'un cancer de la prostate et traités par radiothérapie radicale et dont la moitié a suivi le régime de préparation de la vessie et de l'intestin de la cohorte (cohorte laxative) et l'autre celui de la cohorte 2 (cohorte de routine constante). On a demandé aux participants de maintenir un rectum vide pour les rendez-vous de planification et de traitements quotidiens par l'utilisation d'un lavement fleet le matin du rendez-vous de planification et la consommation de lait de magnésie durant les traitements quotidiens. Aucune préparation spécifique de l'intestin n'a été demandée aux patients de la cohorte 2. Au lieu de cela, leurs rendez-vous ont été alignés avec leurs habitudes intestinales naturelles, une information obtenue grâce à l'outil de pré-triage avant l'ordonnancement des traitements. On a demandé à tous les participants des deux cohortes de boire 250 ml d'eau une heure avant les rendez-vous de planification et de traitement quotidien. Les patients de la cohorte 2 qui n'ont signalé aucun problème urinaire préexistant ont aussi été invités à boire deux litres d'eau dans la période de 24 heures précédant le rendez-vous de planification et de poursuivre ce régime durant la trajectoire de traitement, à moins d'en être incapables en raison de toxicités de la vessie induites par le traitement plus tard durant le traitement. Au total, 1 335 structures (vessie, rectum avec ou sans gaz et prostate avec ou sans vésicules séminales) ont été contourées sur les images de tomodensitométrie à faisceau conique par trois radiothérapeutes. Un processus strict d'assurance de la qualité a été appliqué afin d'assurer la qualité et l'uniformité des contours. Le volume des organes a été mesuré et évalué afin d'assurer l'uniformité dans le temps à partir de la planification jusqu’à la conclusion du traitement de radiothérapie. L'analyse des données a été faite selon la méthode exacte de Fisher et la modélisation à effets mixtes pour le volume total et les sous-volumes pour la vessie, le rectum, le gaz rectal et la prostate avec ou sans les vésicules séminales.

      Résultats

      Le volume de base total pour la vessie allait de 132 cc à 501 cc avec une moyenne de 32,5 cc et de 31,5 cc respectivement pour les cohortes 1 et 2. Le volume de la vessie a diminué de 3,6 cc par fraction et de 2,4 cc par fraction respectivement pour les cohortes 1 et 2. Le volume de la structure de la vessie à l'intérieur du volume cible de planification dans la simulation n'a affiché aucune différence entre les cohortes (p = 0,095), avec cependant un effet de temps (p linéaire <0,0005). Le volume de base total pour le rectum à l'intérieur du volume cible de planification dans la simulation n'a affiché aucune différence entre les cohortes (p = 0,12) ou selon le temps (p = 0,30) pendant la durée du traitement. Le volume de gaz dans le rectum n'a pas varié entre les cohortes (p = 0,6) ou selon le temps (p = 0,08). Le volume de base total pour la prostate clinique avec ou sans les vésicules séminales allait de 37,1 cc à 167,5 cc avec une moyenne de 76,2 cc et de 66,0 cc respectivement pour les cohortes 1 et 2. Le volume total de la cible clinique a diminué de 3 % durant le traitement pour les deux cohortes, avec des taux similaires de cible hors de la structure de volume de planification cible prévue.

      Conclusions

      Aucune différence significative n'a été notée entre les deux cohortes pour le volume rectal, le volume de gaz, la couverture de cible et le volume du rectum et de la vessie dans le volume cible de planification. Par conséquent, les patients devraient avoir le choix entre les régimes de préparation des intestins des deux cohortes afin de tenir compte des préférences des patients. En ce qui concerne la préparation de la vessie, le régime de préparation de la cohorte 2 s'est avéré supérieur en termes d'uniformité, avec un volume légèrement supérieur au fil du temps.

      Keywords

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