András Somogyi

Accelerated partial-breast irradiation using high-dose-rate interstitial brachytherapy: 12-year update of a prospective clinical study.

BACKGROUND AND PURPOSE To report the 12-year updated results of accelerated partial-breast irradiation (APBI) using multicatheter interstitial high-dose-rate (HDR) brachytherapy (BT). PATIENTS AND METHODS Forty-five prospectively selected patients with T1N0-N1mi, nonlobular breast cancer without the presence of an extensive intraductal component and with negative surgical margins were treated with APBI after breast-conserving surgery (BCS) using interstitial HDR BT. A total dose of 30.3 Gy (n=8) and 36.4 Gy (n=37) in seven fractions within 4 days was delivered to the tumour bed plus a 1-2 cm margin. The median follow-up time was 133 months for surviving patients. Local and regional control, disease-free (DFS), cancer-specific (CSS), and overall survival (OS), as well as late side effects, and cosmetic results were assessed. RESULTS Four (8.9%) ipsilateral breast tumour recurrences were observed, for a 5-, 10-, and 12-year actuarial rate of 4.4%, 9.3%, and 9.3%, respectively. A total of two regional nodal failures were observed for a 12-year actuarial rate of 4.4%. The 12-year DFS, CSS, and OS was 75.3%, 91.1%, and 88.9%, respectively. Grade 3 fibrosis was observed in one patient (2.2%). No patient developed grade 3 teleangiectasia. Fat necrosis requiring surgical intervention occurred in one woman (2.2%). Cosmetic results were rated excellent or good in 35 patients (77.8%). CONCLUSIONS Twelve-year results with APBI using HDR multicatheter interstitial implants continue to demonstrate excellent long-term local tumour control, survival, and cosmetic results with a low-rate of late side effects.

Electron and high-dose-rate brachytherapy boost in the conservative treatment of stage I-II breast cancer: First results of the randomized Budapest boost trial

Background and Aims: To evaluate the effect of electron and high-dose-rate brachytherapy (HDR BT) boost on local tumor control (LTC), side effects and cosmesis after breast-conserving surgery (BCS) in a prospective randomized study. Patients and Methods: 207 women with stage I–II breast cancer who underwent BCS were treated by 50 Gy irradiation to the whole breast and then randomly assigned to receive either a boost to the tumor bed (n = 104) or no further radiotherapy (n = 103). Boost treatments consisted of either 16 Gy electron irradiation (n = 52) or 12–14,25 Gy HDR BT (n = 52). Breast cancer-related events, side effects, and cosmetic results were assessed. Results: At a median follow-up of 5.3 years, the crude rate of local recurrences was 6.7% (7/104) with and 15.5% (16/103) without boost. The 5-year probability of LTC, relapse-free survival (RFS), and cancer-specific survival (CSS) was 92.7% vs. 84.9% (p = 0.049), 76.6% vs. 66.2% (p = 0.044), and 90.4% vs. 82.1% (p = 0.053), respectively. There was no significant difference in LTC between patients treated with electron or HDR BT boost (94.2% vs. 91.4%; p = 0.74). On multivariate analysis, patient age < 40 years (RR: 4.53), positive margin status (RR: 4.17), and high mitotic activity index (RR: 3.60) were found to be significant risk factors for local recurrence. The incidence of grade 2–3 side effects was higher in the boost arm (17.3% vs. 7.8%; p = 0.03). However, the rate of excellent/good cosmetic results was similar for the two arms (85.6% vs 91.3%; p = 0.14). Cosmesis was rated as excellent/good in 88.5% of patients treated with HDR BT and 82.7% of patients with electron boost (p = 0.29). Conclusions: Boost dose significantly improves LTC and RFS in patients treated with BCS and radiotherapy. In spite of the higher incidence of late side effects in the boost arm, boost dose is strongly recommended for patients at high risk for local recurrence. Positive or close margin status, high mitotic activity index, and young patient age should be viewed as absolute indications for tumor bed boost. LTC and cosmesis are excellent and similar to patients boosted with either HDR BT or electrons.Hintergrund und Ziel: In einer prospektiv randomisierten Studie werden die Effekte eines Elektronenboosts und eines High-Dose-Rate-Brachytherapie-(HDR-BT-)Boosts bezüglich lokaler Tumorkontrolle (LTC), Nebenwirkungen und kosmetischer Ergebnisse nach brusterhaltender Operation (BCS) evaluiert. Patienten und Methodik: 207 Patientinnen mit Brustkarzinomen im Stadium I–II wurden einer BCS zugeführt. Postoperativ erfolgte eine perkutane Radiatio der gesamten Brust bis 50 Gy. Daran schloss sich willkürlich entweder eine Boostbestrahlung des Tumorbetts (n = 104) oder keine weitere Radiatio (n = 103) an. Die Boostbestrahlung erfolgte perkutan mit 16 Gy Elektronen (n = 52) oder in Form einer HDR-BT mit 12–14,25 By (n = 52). Untersucht wurden LTC, Nebenwirkungen und kosmetische Ergebnisse. Ergebnisse: Die mediane Nachbeobachtungszeit betrug 5,3 Jahre. Die Lokalrezidivrate lag mit Boostbestrahlung bei 6,7% (7/104), ohne Boost bei 15,5% (16/103). Die 5-Jahres-Überlebensrate für LTC, für die rezidivfreie Überlebenszeit (RFS) und für die krebsspezifische Überlebenszeit (CSS) betrugen 92,7% vs. 84,9% (p = 0,049), 76,6% vs. 66,2% (p = 0,044) und 90,4% vs. 82,1% (p = 0,053). Bezüglich der LTC bestand kein signifikanter Unterschied zwischen Patienten, die mit einem Elektronen- oder HDR-BT-Boost behandelt wurden (94,2% vs. 91,4

Conformality and homogeneity of dose distributions in interstitial implants at idealized target volumes: A comparison between the Paris and dose-point optimized systems

; p = 0,74). Die multivariate Analyse zeigte, dass Faktoren wie Patientenalter > 40 Jahre (RR: 4,53), positive Resektionsränder (RR: 4,17) und ein hoher Mitoseaktivitätsindex (RR: 3.60) das Risiko eines lokalen Rezidivs signifikant erhöhen. Die Inzidenz von Nebenwirkungen Grad 2–3 war im Boost-Arm höher (17,3% vs. 7,8%; p = 0,03). Allerdings waren die sehr guten kosmetischen Ergebnisse in beiden Armen gleich (85,6% bs. 91,3%, p = 0,14). Sehr gute kosmetische Ergebnisse wurden bei 88,5% der Patientinnen mit HDR-BT-Boost und 82,7% der Patientinnen mit Elektronenboost erreicht (p = 0,29). Schlussfolgerungen: Die Boost-Dosis verbessert signifikant LTC und RFS bei Patientinnen, die einer BCS und anschließender Radiatio zugeführt wurden. Obwohl eine höhere Inzidenz an Spätnebenwirkungen im Boost-Arm gefunden wurde, wird eine Boost-Dosis für Patientinnen mit hohem Risiko für die Entwicklung eines Lokalrezidivs empfohlen. Unserer Meinung nach ist bei Faktoren wie positive Schnittränder, schmaler Sicherheitssaum, hoher Mitoseaktivitätsindex und niedriges Patientenalter, die absolute Indikation zur Boost-Bestrahlung des Tumorbetts gegeben. LTC und die kosmetischen Ergebnisse sind sehr gut und unterscheiden sich nicht in Bezug auf Elektronenboost oder HDR-BT-Boost.

Possibilities of preventing osteoradionecrosis during complex therapy of Tumors of the oral cavity

BACKGROUND AND PURPOSE The use of high dose rate stepping source in interstitial brachytherapy provides more possibility to conform the dose distribution to the target volume compared to the classical systems. The purpose of this study was to evaluate implants made according to the Paris, the stepping source and the conformal dosimetry system with respect to dose homogeneity and conformality, and to compare these systems using volumetric parameters. MATERIALS AND METHODS Single-plane and double-plane implants with catheters arranged in square and triangle pattern were used in the analysis. Twenty-seven idealized planning target volumes (PTV) were generated. They formed slabs with rectangular or trapezoidal cross-section. The lengths were 3, 5 and 7 cm, the widths and heights were determined according to the Paris system for catheter separation of 1, 1.5 and 2 cm. The dose specification was selected such that the coverage index was 0.95 for each implant. Optimal active lengths were determined according to the best conformality at the optimized implants. From the dose-volume histogram (DVH) the following indices were calculated for every implant: conformal (COIN), external volume (EI), relative dose homogeneity (HI) and overdose volume (OI). Furthermore, the mean central dose (MCD) and minimum target dose (MTD) was also determined. The dosimetry systems were compared through the mean values of these parameters and the volumetric indices were analyzed according to the geometry of the PTV. RESULTS For the optimized systems the optimal active length was 0.5-1.0 cm shorter than the target volume length, depending on the catheter separation and geometry of the PTV. For the Paris, the stepping source and the conformal dosimetry system, the mean COIN was 0.66, 0.82 and 0.82; the mean HI was 0.71, 0.68 and 0.68; the mean EI was 0.44, 0.17 and 0.17; the mean OI was 0.11, 0.13 and 0.12, respectively. The statistical analysis showed that the Paris system differed from the optimized systems significantly. For the Paris, the stepping source and the conformal dosimetry system, the mean reference isodose was 85, 90 and 95%, the MCD was 100, 100 and 109%, the MTD was 67, 71 and 73%, respectively. Regarding geometry of the PTV, the most conformal and homogeneous dose distributions occurred when the catheter separation was small, the target volume was long and its shape was a thick rectangular slab. CONCLUSIONS Positioning the catheters according to the rules of the Paris system, but applying optimization on dose points placed either between the catheters in the whole target volume or on the surface of the target volume, and selecting the reference isodose by DVH, can provide highly conformal dose distribution to the target volume, with only a slightly worsened dose homogeneity compared to the Paris system.

CT-Image Based Conformal Brachytherapy of Breast Cancer The Significance of Semi-3-D and 3-D Treatment Planning

In recent years, there has been a dramatic increase in the number of tumors of the head and neck. Their successful treatment is one of the greatest challenges for physicians dealing with oncotherapy. An organic part of the complex therapy is preoperative or post-operative irradiation. Application of this is accompanied by a lower risk of recurrences, and by a higher proportion of cured patients. Unfortunately, irradiation also has a disadvantage: the development of osteoradionecrosis, a special form of osteomyelitis, in some patients (mainly in those cases where irradiation occurs after bone resection or after partial removal of the periosteum). Once the clinical picture of this irradiation complication has developed, its treatment is very difficult. A significant result or complete freedom from complaints can be attained only rarely. Attention must therefore be focussed primarily on prevention, and the oral surgeon, the oncoradiologist and the patient too can all do much to help prevent the occurrence of osteoradionecrosis. Through coupling of an up-to-date, functional surgical attitude with knowledge relating to modern radiology and radiation physics, the way may be opened to forestall this complication that is so difficult to cure.

Polymorphous low-grade adenocarcinoma of the nasopharynx. Case report and review of the literature.

Purpose: To compare the conventional 2-D, the simulator-guided semi-3-D and the recently developed CT-guided 3-D brachytherapy treatment planning in the interstitial radiotherapy of breast cancer. Patients and Methods: In 103 patients with T1-2, N0-1 breast cancer the tumor bed was clipped during breast conserving surgery. Fifty-two of them received boost brachytherapy after 46 to 50 Gy teletherapy and 51 patients were treated with brachytherapy alone via flexible implant tubes. Single, double and triple plane implant was used in 6, 89 and 8 cases, respectively. The dose of boost brachytherapy and sole brachytherapy prescribed to dose reference points was 3 times, 4.75 Gy and 7 times 5.2 Gy, respectively. The positions of dose reference points varied according to the level (2-D, semi-3-D and 3-D) of treatment planning performed. The treatment planning was based on the 3-D reconstruction of the surgical clips, implant tubes and skin points. In all cases the implantations were planned with a semi-3-D technique aided by simulator. In 10 cases a recently developed CT-guided 3-D planning system was used. The semi-3-D and 3-D treatment plans were compared to hypothetical 2-D plans using dose-volume histograms and dose non-uniformity ratios. The values of mean central dose, mean skin dose, minimal clip dose, proportion of underdosaged clips and mean target surface dose were evaluated. The accuracy of tumor bed localization and the conformity of planning target volume and treated volume were also analyzed in each technique. Results: With the help of conformal semi-3-D and 3-D brachytherapy planing we could define reference dose points, active source positions and dwell times individually. This technique decreased the mean skin dose with 22.2% and reduced the possibility of geographical miss. We could achieve the best conformity between the planning target volume and the treated volume with the CT-image based 3-D treatment planning, at the cost of worse dose homogeneity. The mean treated volume was reduced by 25.1% with semi-3-D planning, however, it was increased by 16.2% with 3-D planning, compared to the 2-D planning. Conclusion: The application of clips into the tumor bed and the conformal (semi-3-D and 3-d) planning help to avoid geographical miss. CT is suitable for 3-D brachytherapy planning. Better local control with less side effects might be achieved with these new techniques. Conformal 3-D brachytherapy calls for new treatment planning concepts, taking the irregular 3-D shape of the target volume into account. The routine clinical application of image-based 3-D brachytherapy is a real aim in the very close future.Ziel: Zu vergleichen sind die konventionelle 2D-, die simulatorgestützte Semi-3D- und das heutzutage entwickelte CT-geplante 3D-Brachytherapie-Planungssystem bei der interstitiellen Radiotherapie des Mammakarzinoms. Patienten und Methode: Bei 103 Patientinnen mit Mammakarzinom der Stadien T1-2, N0-1 wurde das Tumorbett mit Klips während der brusterhaltenden Operation markiert. 52/103 Patientinnen haben einen Brachytherapie-Boost nach 46 bis 50 Gy Teletherapie bekommen, und 51 von ihnen wurden mit alleiniger Brachytherapie mit plastischen Kathetern behandelt. Die Dosen des Brachytherapie-Boosts und der alleinigen Brachytherapie (bezogen auf die Dosisreferenzpunkte) waren 3mal 4,75 Gy und 7mal 5,2 Gy. Die Positionen der Dosisreferenzpunkte änderten sich in Abhängigkeit von der verwendeten Bestrahlungsplanung (2D, Semi-3D und 3D). Die Implantation wurde in einer, zwei und drei Ebenen in sechs, 89 und acht Fällen appliziert. Die Behandlungsplanung gründete sich auf die 3D-Rekonstruktion der chirurgischen Klips, der Katheter und der Hautpunkte. In allen Fällen wurde die Implantation mit simulatorgestützter Semi-3D-Technik geplant. Bei zehn Patientinnen wurde ein CT-gestütztes 3D-Planungssystem angewendet. Die Semi-3D- und 3D-Bestrahlungspläne wurden mit den hypothetischen 2D-Plänen unter Verwendung des Dosis-Volumen-Histogramms und Dosis-Non-Uniformitäts-Verhältnisses verglichen. Die Werte der durchschnittlichen Zentraldosis, Hautdosis, minimaler Klipdosis, des Verhältnisses der unterdosierten Klips und der durchschnittlichen Dosis an der Oberfläche des Zielvolumens wurden berechnet. Die Genauigkeit der Lokalisation des Tumorbetts und die Konformität des Planungszielvolumens und des Bestrahlungsvolumen wurden bei allen Techniken analysiert. Ergebnisse: Mit Hilfe der konformellen Semi-3D- und 3D-Brachytherapie-Planung konnten wir die Referenzdosispunkte, die aktiven Quellenpositionen und Quellenstandzeiten definieren. Diese Technik verringerte die durchschnittliche Hautdosis um 22,2% und reduzierte die Möglichkeit des geographischen Fehlers. Die beste Konformität zwischen Zielvolumen und Bestrahlungsvolumen konnten wir mit der CT-gestützten 3D-Bestrahlungsplanung erreichen, allerdings auf Kosten einer schlechteren Dosishomogenität. Mit der Semi-3D-Planung reduzierte sich das durchschnittliche Bestrahlungsvolumen um 25,1%, mit der 3D-Planung wurde es, verglichen mit der 2D-Planung, um 16,2% erhöht. Schlußfolgerung: Klipmarkierung des Tumorbetts und die konformelle (Semi-3D- und 3D-) Planung Helfen, den geographischen Fehler zu verhindern. Das CT ist für die 3D-Brachytherapie-Planung geeignet. Mit dieser neuen Technik ist eine bessere lokale Kontrolle mit weniger Nebenwirkungen erreichbar. Die konformelle 3D-Brachytherapie braucht eine neue Bestrahlungskonzeption, die die irreguläre dreidimensionale Form des Zielvolumens berücksichtigt. Die Etablierung der CT-gestützten 3D-Brachytherapie in die klinische Routine ist ein erstrebenswertes Ziel.

Interstitial high-dose-rate brachytherapy in the treatment of base of tongue carcinoma

Background: The polymorphous low-grade adenocarcinoma of the nasopharynx is a rare disease. Polymorphous low-grade adenocarcinoma is a minor salivary gland neoplasm which occurs frequently in the mucosa of the soft and hard palates, in the buccal mucosa and in the upper lip. To date this entity has been identified within the oral cavity and only one case within the nasopharynx and some cases in the parotid gland. It has a slow infiltrating growing pattern with frequent perineural invasion and low metastatic potential. Case Report: We report on a patient with non-papillary polymorphous low-grade adenocarcinoma in the nasopharynx which extended intracranially. The patient underwent primary radiotherapy. The CT showed partial response to radiotherapy and the patients is alive 51 months after the diagnosis his state being unchanged. Conclusion: The treatment for minor salivary gland tumor is primarily surgical. It is reported that the polymorphous low-grade adenocarcinoma has been known to have poor response to radiotherapy. However, we believe that in addition to its favorable biological behavior, the radiotherapy in this localization may result in longer survival.Hintergrund: Das polymorphe Adenokarzinom des Nasopharynx mit niedrigem Malignitätsgrad ist eine seltene Krankheit. Es handelt sich um eine Geschwulst der kleinen Speicheldrüsen, die oft in der Schleimhaut des harten und weichen Gaumens, in der Mundschleimhaut und in der oberen Lippe vorkommt. Diese Krankheitsform wurde bisher in der Mundhöhle, nur in einem Fall im Nasenrachenraum und in einigen Fällen in der Ohrspeicheldrüse nachgewiesen. Sie zeigt ein langsam infiltrierendes Wachstum, oft mit perineuraler Invasion und geringem metastatischen Potential. Fallbeschreibung: Wir berichten über einen Patienten mit intrakranial ausgedehntem nichtpapillären polymorphen Adneokarzinom des Nasopharynx. Der Patient erhielt eine primäre Strahlenbehandlung. Durch CT wurde danach eine partielle Regression nachgewiesen. Der Patient lebt seit 51 Monaten ohne Rezidiv. Schlußfolgerung: Die Therapie des Speicheldrüsenkarzinoms ist in erster Linie eine chirurgische. Es ist bekannt, daß das polymorphe Drüsenkarzinom mit niedrigem Malignitätsgrad auf Strahlenbehandlung nur wenig reagiert. Wir sind aber der Überzeugung, daß die Strahlenbehandlung zur Verlängerung des Überlebens beiträgt.

Evaluation of the dose uniformity for double-plane high dose rate interstitial breast implants with the use of dose reference points and dose non-uniformity ratio

Background and Purpose:To date none of the studies examined the feasibility and efficacy of interstitial high-dose-rate (HDR) brachytherapy in the treatment of carcinoma of the tongue base. Therefore the aim of this study was to contribute to this issue.Patients and Methods:Between 1992 and 2000 37 patients (mean age 55 years) with T1–4 and N0–3 carcinoma of the base of tongue were presented. Neck dissection was carried out in twelve cases (32%). 30 patients with advanced stage received brachytherapy boost after 50–66.5 Gy (mean, 60 Gy) locoregional external beam irradiation (EBI) and 7 patients with early stage (T1–2, N0) were managed locally with wide tumor excision and sole brachytherapy. 4 of them underwent neck dissection and the others were subjected to 50 Gy regional EBI. The mean dose of boost and sole brachytherapy was 18 Gy and 28 Gy, respectively.Results:The median follow-up time for surviving patients was 51 months. The 7 sole brachytherapy patients are living with no evidence of disease. For patients treated with EBI and brachytherapy boost, the 5-year actuarial rate of local, locoregional recurrence-free and overall survival was 60%, 52% and 46%, respectively. For all patients in univariate analysis larger tumor size (T4 vs. T1–3) was significant negative predictor of local (RR: 7.23) and locoregional control (RR: 3.87), but nodal involvement was not. Delayed soft tissue ulceration and osteoradionecrosis occurred in 4 (13%) EBI and brachytherapy treated patients. None of the sole brachytherapy patients experienced severe late radiation toxicity.Conclusion:EBI combined with interstitial HDR brachytherapy boost result in acceptable local tumor control with low incidence of late side effects in patients with advanced disease. Fractionated sole HDR brachytherapy following tumor excision is a feasible treatment option for patients with early stage cancer and gives excellent local results.Hintergrund und Ziel:Zurzeit liegt keine internationale Studie vor, die die Anwendbarkeit und Wirksamkeit der interstitiellen High-Dose-Rate-(HDR-)Brachytherapie in der Behandlung des Zungengrundkarzinoms untersucht. Ziel dieser Arbeit ist es, unser Petientenkollektiv retrospektiv zu analysieren und unsere Therapiestrategien vorzustellen.Patienten und Methode:Zwischen 1992 und 2000 wurden 37 Patienten (Durchschnittsalter: 55 Jahre) mit Zungengrundkarzinomen im Stadium T1–4 N0–3 behandelt. In zwölf Fällen (32%) wurde eine Neck Dissection durchgeführt. 30 Patienten im fortgeschrittenen Tumorstadium erhielten nach lokoregionaler externer Bestrahlung (EBI) mit 50–66.5 Gy (durchschnittliche Dosis 60 Gy) anschließend einen Brachytherapie-Boost. Bei 7 Patienten im frühen Tumorstadium (T1–2, N0) wurde nach weiter Tumorexzision eine alleinige Brachytherapie durchgeführt. Im Anschluss daran erfolgte in vier Fällen eine Neck Dissection; die übrigen erhielten eine lokoregionale EBI bis 50 Gy. Die durchschnittliche Boostdosis bzw. alleinige Brachytherapiedosis waren 18 Gy und 28 Gy.Ergebnisse:Die mediane Nachbeobachtungszeit betrug 51 Monate. 7 Patienten, die mit alleiniger Brachytherapie behandelt wurden, leben seither tumorfrei. Die Rate bezüglich der 5-jährigen lokalen, lokoregionalen Rezidivfreiheit und der Gesamtüberlebenszeit bei Patienten, die mit EBI und Brachytherapie-Boost behandelt wurden, betrug 60%, 52% bzw. 46%. Eine univariate Analyse konnte zeigen, dass das Tumorvolumen (T4 vs. T1–3) für alle Patienten ein signifikant negativer Prädiktor bezüglich der lokalen (RR: 7,23) und lokoregionalen Tumorkontrolle (RR: 3,87) war. Dies galt nicht für die Lymphknoteninfiltration. Als Spätfolgen traten bei 4 Patienten (13%), die mit EBI und Brachytherapie behandelt wurden, ein Weichteilulkus und eine Osteoradionekrose auf. Bei Patienten, die mit einer alleinigen Brachytherapie behandelt wurden, traten keine Spätnebenwirkungen auf.Schlussfolgerung:EBI gefolgt von interstitieller HDR-Brachytherapie führt zu einer annehmbaren lokalen Tumorkontrolle bei Patienten mit fortgeschrittenen Karzinomen, wobei das Risiko chronischer Spätfolgen gering ist. Karzinome im Frühstadium profitieren von der lokalen Tumorexzision gefolgt von fraktionierter HDR-Brachytherapie. Es werden damit ausgezeichnete lokale Ergebnisse erreicht.

Dosimetric Evaluation of High-Dose-Rate Interstitial Brachytherapy Boost Treatments for Localized Prostate Cancer

BACKGROUND AND PURPOSE To investigate the influence of dwell time optimizations on dose uniformity characterized by dose values in dose points and dose non-uniformity ratio (DNR) and to analyze which implant parameters have influence on the DNR. MATERIALS AND METHODS Double-plane breast implants with catheters arranged in triangular pattern were used for the calculations. At a typical breast implant, dose values in dose reference points inside the target volume and volumes enclosed by given isodose surfaces were calculated and compared for non-optimized and optimized implants. The same 6-cm treatment length was used for the comparisons. Using different optimizations plots of dose non-uniformity ratio as a function of catheter separation, source step size, number of catheters, length of active sections were drawn and the minimum DNR values were determined. RESULTS Optimization resulted in less variation in dose values over dose points through the whole volume and in the central plane only compared to the non-optimized case. At implant configurations consisting of seven catheters with 15-mm separation, 5-mm source step size and various active lengths adapted according to the type of optimization, the no optimization, geometrical (volume mode) and dose point (on dose points and geometry) optimization resulted in similar treatment volumes, but an increased high dose volume was observed due to the optimization. The dose non-uniformity ratio always had the minimum at average dose over dose normalization points, defined in the midpoints between the catheters through the implant volume. The minimum value of DNR depended on catheter separation, source step size, active length and number of catheters. The optimization had only a small influence on DNR. CONCLUSIONS In addition to the reference points in the central plane only, dose points positioned in the whole implant volume can be used for evaluating the dose uniformity of interstitial implants. The dose optimization increases not only the dose uniformity within the implant but also the high dose volume. The optimization on dose points and geometry provides the most uniform dose distribution. The dose non-uniformity ratio can be minimized by selecting the isodose line of the midpoints between the catheters in the whole volume for the dose prescription, but the dose coverage may not be adequate. For a clinically acceptable plan, a compromise should be made between dose non-uniformity and coverage.

Quantitative measurement of endothelium derived nitric oxide production of the internal mammary artery bypass graft during extracorporeal circulation

Purpose:To quantitatively evaluate the dose distributions of high-dose-rate (HDR) prostate implants regarding target coverage, dose homogeneity, and dose to organs at risk.Material and Methods:Treatment plans of 174 implants were evaluated using cumulative dose-volume histograms (DVHs). The planning was based on transrectal ultrasound (US) imaging, and the prescribed dose (100%) was 10 Gy. The tolerance doses to rectum and urethra were 80% and 120%, respectively. Dose-volume parameters for target (V90, V100, V150, V200, D90, Dmin) and quality indices (DNR [dose nonuniformity ratio], DHI [dose homogeneity index], CI [coverage index], COIN [conformal index]) were calculated. Maximum dose in reference points of rectum (Dr) and urethra (Du), dose to volume of 2 cm3 of the rectum (D2ccm), and 0.1 cm3 and 1% of the urethra (D0.1ccm and D1) were determined. Nonparametric correlation analysis was performed between these parameters.Results:The median number of needles was 16, the mean prostate volume (Vp) was 27.1 cm3. The mean V90, V100, V150, and V200 were 99%, 97%, 39%, and 13%, respectively. The mean D90 was 109%, and the Dmin was 87%. The mean doses in rectum and urethra reference points were 75% and 119%, respectively. The mean volumetric doses were D2ccm = 49% for the rectum, D0.1ccm = 126%, and D1 = 140% for the urethra. The mean DNR was 0.37, while the DHI was 0.60. The mean COIN was 0.66. The Spearman rank order correlation coefficients for volume doses to rectum and urethra were R(Dr,D2ccm) = 0.69, R(Du,D0.1ccm) = 0.64, R(Du,D1) = 0.23.Conclusion:US-based treatment plans for HDR prostate implants based on the real positions of catheters provided acceptable dose distributions. In the majority of the cases, the doses to urethra and rectum were kept below the defined tolerance levels. For rectum, the dose in reference points correlated well with dose-volume parameters. For urethra dose characterization, the use of D1 volumetric parameter is recommended.ZusammenfassungZiel:Quantitative Auswertung der Dosisverteilungen von High-Dose-Rate-(HDR-)Brachytherapie-Multikatheterimplantaten bezüglich Zielvolumenerfassung, Dosishomogenität und Dosisbelastung kritischer Organe.Material und Methodik:Zur Beurteilung wurden die Dosis-Volumen-Histogramme (DVH) der Bestrahlungspläne von 174 Patienten herangezogen. Die verschriebene Dosierung der auf transrektalem Ultraschall basierenden Bestrahlungspläne betrug 10 Gy (= 100%) als mittlere Dosis an der Zielvolumenoberfläche (Abbildung 1). Die Toleranzdosis für Rektum und Urethra wurde mit 80% bzw. 120% definiert. Dosis-Volumen-Parameter für das Zielvolumen (V90, V100, V150, V200, D90, Dmin) und die Qualitätsindizes (DNR [„dose nonuniformity ratio“], DHI [Dosishomogenitätsindex], CI [„coverage index“], COIN [Konformitätsindex]) wurden berechnet (Tabelle 5). Sowohl die maximale Dosis in Referenzpunkten des Rektums (Dr) und der Urethra (Du) als auch die Dosis im absoluten Volumen von 2 cm3 des Rektums (D2ccm; Abbildung 2a) und die Dosiswerte für Volumina von 0,1 cm3 und 1% der Urethra (D0.1ccm und D1; Abbildung 2b) wurden bestimmt (Tabelle 4). Anschließend wurde eine parameterfreie Korrelationsanalyse zwischen diesen Parametern durchgeführt.Ergebnisse:Es wurden im Mittel 16 Nadeln pro Applikation implantiert, das mittlere Volumen der Prostata (Vp) wurde mit 27,1 cm3 bestimmt. Die Mittelwerte der relativen Dosis-Volumen-Parameter der Prostata für V90, V100, V150 und V200 wurden mit 99%, 97%, 39% und 13% berechnet. Das mittlere Volumen für die D90 wurde mit 109%, die minimale Dosis im Zielvolumen Dmin mit 87% bestimmt (Tabelle 1). Für die Dosis in den Referenzpunkten an Rektum und Urethra wurden als Mittelwerte 75% bzw. 119% erreicht. Die gemittelten Volumendosiswerte wurden mit D2ccm = 49% für das Rektum sowie mit D0.1ccm = 126% und D1 = 140% für die Urethra berechnet (Tabelle 3). Die mittlere DNR betrug 0,37, wobei sich ein DHI von 0,60 ergab. Der Mittelwert für den COIN lag bei 0,66 (Tabelle 2). Die Spearman-Rangkorrelationskoeffizienten für die Volumendosis von Rektum und Urethra ergaben sich mit R(Dr ,D2ccm) = 0.69 (Abbildung 3), R(Du,D0.1ccm) = 0,64 und R(Du,D1) = 0,23 (Abbildungen 4a und 4b).Schlussfolgerung:Die ultraschallbasierte Bestrahlungsplanung für die HDR-Brachytherapie der Prostata ermöglicht die genaue Definition der Implantatgeometrie und liefert akzeptable Dosisverteilungen. In der Mehrzahl der betrachteten Fälle konnte so die Dosis an Urethra und Rektum unterhalb der Toleranzdosis gehalten werden. Die Dosis an den Referenzpunkten des Rektums korrelierte gut mit den Dosis-Volumen-Parametern. Für die charakteristische Dosisbeschreibung an der Urethra wird der Dosis- Volumen-Parameter D1 empfohlen.