Published June 2014 | Version v1
Journal article

Influence of experience and qualification on PET-based target volume delineation. When there is no expert - ask your colleague

  • 1. University Medical Center Freiburg, Radiation Oncology Department, Freiburg/Breisgau (Germany)
  • 2. Ortenau Clinical Center Offenburg, Radiation Oncology Department, Offenburg (Germany)
  • 3. University of Freiburg, Institute of Medical Biometry und Medical Informatics, Freiburg (Germany)
  • 4. University Medical Center Freiburg, Nuclear Medicine Department, Freiburg (Germany)
  • 5. University of Melbourne, The Sir Peter MacCallum Department of Oncology, Melbourne (Australia)
  • 6. University Hospital Leuven/KU Leuven, Department of Radiation Oncology, Leuven (Belgium)
  • 7. Antoni van Leeuwenhoek Hospital, Department of Nuclear Medicine, The Netherlands Cancer Institute, Amsterdam (Netherlands)
  • 8. Odense University Hospital, Department of Oncology, Odense (Denmark)
  • 9. Radboud University Nijmegen Medical Center, Department of Nuclear Medicine, Nijmegen (Netherlands)
  • 10. Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, Department of Radiology/Molecular Imaging and Therapy Service, New York (United States)

Description

The integration of positron emission tomography (PET) information for target volume delineation in radiation treatment planning is routine in many centers. In contrast to automatic contouring, research on visual-manual delineation is scarce. The present study investigates the dependency of manual delineation on experience and qualification. A total of 44 international interdisciplinary observers each defined a [18F]fluorodeoxyglucose (FDG)-PET based gross tumor volume (GTV) using the same PET/CT scan from a patient with lung cancer. The observers were ''experts'' (E; n = 3), ''experienced interdisciplinary pairs'' (EP; 9 teams of radiation oncologist (RO) + nuclear medicine physician (NP)), ''single field specialists'' (SFS; n = 13), and ''students'' (S; n = 10). Five automatic delineation methods (AM) were also included. Volume sizes and concordance indices within the groups (pCI) and relative to the experts (eCI) were calculated. E (pCI = 0.67) and EP (pCI = 0.53) showed a significantly higher agreement within the groups as compared to SFS (pCI = 0.43, p = 0.03, and p = 0.006). In relation to the experts, EP (eCI = 0.55) showed better concordance compared to SFS (eCI = 0.49) or S (eCI = 0.47). The intermethod variability of the AM (pCI = 0.44) was similar to that of SFS and S, showing poorer agreement with the experts (eCI = 0.35). The results suggest that interdisciplinary cooperation could be beneficial for consistent contouring. Joint delineation by a radiation oncologist and a nuclear medicine physician showed remarkable agreement and better concordance with the experts compared to other specialists. The relevant intermethod variability of the automatic algorithms underlines the need for further standardization and optimization in this field. (orig.)

Availability note (English)

Available from: http://dx.doi.org/10.1007/s00066-014-0644-y

Abstract (German)

Die Daten aus der Positronenemissionstomographie (PET) werden in vielen Kliniken routinemaessig zur Zielvolumendefinition bei der Bestrahlungsplanung verwendet. Im Gegensatz zur automatischen Konturierung wird die visuell-manuellen Konturierung nur unzureichend beforscht. Die vorliegende Studie untersucht den Einfluss von Erfahrung und Qualifikation auf die manuelle Konturierung. Insgesamt 44 internationale interdisziplinaere Untersucher konturierten jeweils ein [18F]Fluordesoxyglukose(FDG)-PET-basiertes makroskopisches Tumorvolumen (''gross tumor volume'', GTV) anhand desselben PET-/CT-Scans eines Patienten mit Lungenkarzinom. Die Untersucher waren sog. Experten (E; n = 3), erfahrene interdisziplinaere Zweierteams aus Strahlentherapeut und Nuklearmediziner(EP; n = 9), einzelne Fachaerzte des Behandlungsfelds (SFS; n = 13) und Studenten (S; n = 10). Ferner wurden 5 automatische Konturierungsmethoden (AM) ebenfalls angewendet. Die Groesse der Volumina und die Konkordanzindizes innerhalb der Gruppen (pCI) und relativ zu den Experten (eCI) wurden berechnet. E (pCI = 0,67) und EP (pCI = 0,53) zeigten eine signifikant hoehere Uebereinstimmung innerhalb der Gruppen im Vergleich zu SFS (pCI = 0,43, p = 0,03 und p = 0,006). Relativ zu E zeigte EP (eCI = 0,55) eine bessere Uebereinstimmung verglichen mit SFS (eCI = 0,49) oder S (eCI = 0,47). Die Intermethodenvariabilitaet von AM (pCI = 0,44) war aehnlich der von SFS und S, zeigte aber eine geringere Uebereinstimmung mit E (eCI = 0,35). Die Ergebnisse legen nahe, dass interdisziplinaere Kooperation fuer konsistentes Konturieren vorteilhaft sein kann. Eine gemeinsame Konturierung durch einen Strahlentherapeuten und einen Nuklearmediziner zeigte einen beachtlichen Konsens und eine bessere Uebereinstimmung mit den Experten im Vergleich zu anderen Fachaerzten. Eine relevante Intermethodenvariabilitaet der automatischen Algorithmen verdeutlicht die Notwendigkeit weiterer Standardisierung und Optimierung auch auf diesem Gebiet. (orig.)

Additional details

Identifiers

Publishing Information

Journal Title
Strahlentherapie und Onkologie
Journal Volume
190
Journal Issue
6
Journal Page Range
p. 555-562
ISSN
0179-7158
CODEN
STONE4