Dosimetric Comparison of Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT) and Helical Tomotherapy for Hippocampal-Avoidance Prophylactic Whole Brain Radiotherapy (HA-PWBRT) in Small Cell Lung Cancer; Treatment Plans Based Study

Küçük Hücreli Akciğer Kanserinde Hipokampüs-Korumalı Profilaktik Tüm Beyin Radyoterapisinin (HA-PWBRT) Volumetrik Ark Tedavisi ve Helikal Tomoterapinin Dozimetrik Karşılaştırması; Tedavi Planlarına Dayalı Çalışma

Abstract

Objective: To carry out a dosimetric evaluation of two different advanced radiotherapy modalities prophylactic-whole brain radiotherapy with hippocampalavoidance in the treatment of patients with small cell lung cancer (SCLC).Method: Computed tomography with fused magnetic resonance images of patients who were diagnosed with SCLC without brain metastasis were combined and re-planned with volumetric-modulated arc (VMAT) and also helical tomotherapy (n=10). Doses of 25 Gy were prescribed in 10 fractions for the whole brain volume. Planning was performed according to RTOG 0933 criteria for hippocampal avoidance (Dmax ≤16Gy, D100% ≤9Gy). Planning target volume (PTV), homogeneity index (HI), conformity index (CI), minimum dose (Dmin) maximum dose (Dmax) and dose for organs at risk (OARs) were compared.Results: In the analysis of PTV data, no significant difference was found between the helical tomotherapy and VMAT for D95 values, the minimum, maximum andmean values of PTV brain doses were higher in the VMAT arm (p=0,000). When comparing PTV HI and CI values, VMAT was significantly superior in CI value(p=0.033), but there was no significant superiority in HI values (p=0.499). When compared statistically, and radiation doses delivered to hippocampus wereevaluated it was seen that helical tomotherapy provided significantly better hippocampal protection than VMAT (right: 6.43Gy vs 8.94Gy; p=0.000; left: 6.10Gy vs 8.96Gy; p=0.000), mean (right 7.60Gy vs 11.42Gy; p=0.000; left: 7.56Gy vs 11.70Gy; p =0.000) and maximum (right: 15.83Gy vs 20.8Gy; p=0.003; left: 15.99Gy vs 20.13Gy; p=0.009). When analyzing lens doses, it was observed that the mean and maximum dose values of both right and left lenses were much lower in helical tomotherapy (mean right: 4.52Gy vs 12,34Gy; p=0,000 and left: 4.66Gy vs 11.69Gy; p=.,000; maximum right: 3.41Gy vs 10.54Gy; p=0.00 and left: 3.53Gy vs 10.10Gy; p=0,000). Conclusion: Acceptable treatment plans have been developed in both radiotherapy methods. Both hippocampus avoidance region and lens doses were found to be significantly superior in helical tomotherapy when compared with VMAT.

Özet

Amaç: Küçük hücreli akciğer kanseri hastalarının tedavisinde hipokampüs koruması ile profilaktik-tüm beyin radyoterapisinin iki farklı ileri radyoterapi tekniği ile dozimetrik olarak değerlendirmesi amaçlanmaktadır. Yöntem: Beyin metastazı olmayan küçük hücreli akciğer kanseri teşhisi konulan, 10 hastanın bilgisayarlı tomografi ile manyetik rezonans görüntüleri ile birleştirilerek hacimsel ark tedavisi (VMAT) ve helikal tomoterapi ile yeniden planlandı. Tüm beyin hacmine 10 fraksiyonda 25 Gy dozu reçete edildi. Hipokampüs koruması için RTOG 0933 kriterlerine göre planlama yapıldı (Dmax ≤16Gy, D100% ≤9Gy). Planlanan hedef hacmi (PTV), homojenite indeksi (HI), uygunluk indeksi (CI), maksimum doz (Dmax), minimum doz (Dmin) ve risk altındaki organların (OAR) aldıkları dozlar karşılaştırıldı. Bulgular: PTV verilerinin analizinde, helikal tomoterapi ve VMAT arasında D95 değerleri için anlamlı bir fark bulunmadı (p=0,141), VMAT kolunda PTV beyin dozlarının minimum, maksimum ve ortalama değerleri daha yüksekti (p=0,000). PTV; HI ve CI değerleri karşılaştırıldığında, VMAT CI değerinde önemli ölçüde üstündü (p=0.033), ancak HI değerlerinde önemli bir üstünlük yoktu (p=0.499). İstatistiksel olarak karşılaştırıldığında, hipokampus minimum (Sağ: 6,43Gy&8,94Gy; p=0,000; Sol: 6,10Gy&8,96Gy; p=0,000), ortalama (Sağ:7,60Gy&11,40Gy; p=0,000; Sol: 7,56Gy&11,70Gy; p=0,000) ve maksimum (Sağ: 15,83Gy&20,8Gy; p=0,003; Sol: 15,99Gy&20,13Gy; p=0,009) değerlerine bakıldığında helikal tomoterapi, VMAT’den önemli ölçüde daha iyi hipokampüs koruması sağladığı görüldü. Lens dozları analiz edildiğinde, sağ ve sol lenslerin ortalama ve maksimum doz değerlerinin helikal tomoterapide çok daha düşük olduğu gözlendi (Ortalama Sağ: 4,52Gy&12,34Gy;p=0,000 ve Sol :4,66Gy &11,69Gy; p=0,000; Maksimum Sağ:3,41Gy&10,54Gy; p=0,000 ve Sol: 3,53Gy&10,10Gy; p=0,000). Sonuç: Her iki radyoterapi yönteminde de kabul edilebilir tedavi planları geliştirilmiştir. Hem hipokampus korunması hem de lens dozları helikal tomoterapide VMAT’den anlamlı olarak daha üstün olduğu görüldü.