Eugene J. Endres

Does treatment of the pelvic nodes with IMRT increase late rectal toxicity over conformal prostate-only radiotherapy to 76 Gy?

Purpose:To compare late rectal toxicity rates after three-dimensional conformal radiotherapy to the prostate alone (P-3D-CRT) and whole-pelvis intensity-modulated radiotherapy along with a prostate boost (WP-IMRT/PB) to the same nominal total dose to the prostate.Patients and Methods:68 patients treated with conformal radiotherapy to the prostate only to 76 Gy at the National Institute for Cancer Research, Genoa, Italy, represented the first group (P-3D-CRT). The second group consisted of 45 patients treated at the University of Texas Medical Branch (UTMB), Galveston, TX, USA, with IMRT covering the pelvic nodes and seminal vesicles to 54 Gy at 1.8 Gy per fraction and the prostate to 60 Gy in the same 30 fractions. A separate phase boosted the prostate to 76 Gy (WP-IMRT/PB). Major aspects of planning were remarkably similar at both institutions leaving the inclusion or not of pelvic nodes as the main treatment-related difference between the two groups. Late rectal toxicity was prospectively scored according to the RTOG scale. All patients have a 12-month minimum follow-up, and mean follow-up, similar in both groups, is 25.9 months (SD [standard deviation]: 8.4 months).Results:At 2 years, the estimated cumulative incidence of grade 2 late rectal toxicity is 6% ± 4% for WP-IMRT/PB and 21.2% ± 6% for P-3D-CRT (p = 0.06). The difference became significant (HR [hazard ratio] = 0.1, 95% CI [confidence interval]: 0.0–0.6; p = 0.01) at multivariate analysis. None of the patients developed grade 3+ toxicity.Conclusion:Despite the larger treated volume, WP-IMRT/PB allows more rectal sparing than P-3D-CRT.Ziel:Vergleich der rektalen Spättoxizität nach alleiniger dreidimensionaler konformaler Strahlentherapie der Prostata (P-3D-CRT) und nach intensitätsmodulierter Radiotherapie des gesamten Beckens mit Prostataradiochirurgie (WP-IMRT/PB) bei gleicher Gesamtdosis.Patienten und Methodik:Die erste Gruppe bestand aus 68 Patienten, die eine alleinige konformale Strahlentherapie der Prostata bis 76 Gy am National Institute for Cancer Research in Genua, Italien, erhielten (P-3D-CRT). Die zweite Gruppe umfasste 45 Patienten, welche am University of Texas Medical Branch (UTMB), Galveston, TX, USA, mit IMRT der Beckenlymphknoten und der Samenbläschen bis 54 Gy zu 1,8 Gy pro Fraktion und der Prostata bis 60 Gy, ebenfalls in 30 Fraktionen, behandelt wurden. Die Radiochirurgie der Prostata erfolgte separat bis 76 Gy (WP-IMRT/PB). Die Hauptaspekte bei der Planung waren an beiden Einrichtungen bemerkenswert ähnlich, so dass lediglich die Frage des Einschlusses der Beckenlymphknoten als Hauptunterschied bei der Behandlung der beiden Gruppen übrig blieb. Die rektale Spättoxizität wurde anhand der RTOG-Skala bewertet. Alle Patienten erhalten eine mindestens 12-monatige Nachsorge; die durchschnittliche Nachsorgedauer beträgt bei beiden Gruppen 25,9 Monate (SD [Standardabweichung]: 8,4 Monate).Ergebnisse:Nach 2 Jahren liegt die geschätzte kumulative Inzidenz der rektalen Spättoxizität Grad 2 bei 6% ± 4% für WP-IMRT/PB und 21,2% ± 6% für P-3D-CRT (p = 0,06). Der Unterschied wurde bei der Multivarianzanalyse signifikant (HR [Hazard-Ratio] = 0,1, 95%-CI [Konfidenzintervall]: 0,0–0,6; p = 0,01). Kein Patient entwickelte eine rektale Spättoxizität Grad 3+.Schlussfolgerung:Trotz des größeren Behandlungsumfangs ermöglicht die WP-IMRT/PB eine schonendere Behandlung des Rektalbereichs als die P-3D-CRT.

IMRT to Escalate the Dose to the Prostate while Treating the Pelvic Nodes

Background and Purpose:To assess and quantify the benefit of introducing intensity–modulated radiotherapy (IMRT) over conventional approaches to cover the pelvic nodes while escalating the dose to the prostate gland.Material and Methods:The pelvic lymphatics were planned to receive 50 Gy at 2 Gy per fraction by four–field box (4FB) technique and standard field blocks drawn on digitally reconstructed radiographs (DRR), 4FB with field blocks according to the position of pelvic nodes as contoured on serial planning CT slices, or IMRT. The lateral fields included three different variations of field blocks to assess the role of various degrees of rectal shielding. The boost consisted in 26 Gy in 13 fractions delivered via six–field three–dimensional conformal radiotherapy (3DCRT) or IMRT. By the combination of a pelvic treatment and boost, several plans were obtained for each patient, all normalized to be isoeffective with regard to prostate–planning target volume (PTV–P) coverage. Plans were compared with respect to dose–volume histogram (DVH) of pelvic nodes/seminal vesicles–PTV (PTV–PN/SV), rectum, bladder and intestinal cavity. Reported are the results obtained in eight patients.Results:Pelvic IMRT with a conformal boost provided superior sparing of both bladder and rectum over any of the 4FB plans with the same boost. For the rectum the advantage was around 10% at V70 and even larger for lower doses. Coverage of the pelvic nodes was adequate with initial IMRT with about 98% of the volume receiving 100% of the prescribed dose. An IMRT boost provided a gain in rectal sparing as compared to a conformal boost. However, the benefit was always greater with pelvic IMRT followed by a conformal boost as compared to 4FB with IMRT boost. Finally, the effect of utilizing an IMRT boost with initial pelvic IMRT was greater for the bladder than for the rectum (at V70, about 9% and 3% for the bladder and rectum, respectively).Conclusion:IMRT to pelvic nodes with a conformal boost allows dose escalation to the prostate while respecting current dose objectives in the majority of patients and it is dosimetrically superior to 4FB. An IMRT boost should be considered for patients who fail to meet bladder dose objectives.Ziel:Evaluation des Vorteils der intensitätsmodulierten Radiotherapie (IMRT) im Vergleich zu konventionellen Methoden, um bei Bestrahlung der Beckenlymphknoten die Prostatadosis zu eskalieren.Material und Methoden:Für die Bestrahlung der Beckenlymphknoten wurde eine Gesamtdosis von 50 Gy, in Fraktionen von 2 Gy, geplant unter Einsatz einer „Vier–Felder–Box“–(4FB–)Technik mit Standard–Blöcken, von 4FB–Technik mit Blöcken entsprechend der in seriellen Planungs–CTs festgestellten Lage der Lymphknoten, oder der IMRT. Die lateralen Felder umfassten drei unterschiedliche Anordnungen der Blöcke, um die Rolle verschiedener Grade der Abschirmung des Rektums zu ermitteln. Der Boost bestand aus 26 Gy in 13 Fraktionen, die mittels dreidimensionaler Sechs–Felder–Radiotherapie oder mittels IMRT verabreicht wurden. Durch Kombination von Beckenbestrahlung und Boost wurden für jeden Patienten mehrere Planungen durchgeführt, die alle isoeffektiv für das Planungszielvolumen der Prostata (PTV–P) waren. Die Planungen wurden hinsichtlich der Dosis–Volumen– Histogramme (DVH) des Planungszielvolumens der Beckenlymphknoten/Bläschendrüsen (PTV–PN/SV), des Rektums, der Blase und des Bauchraumes verglichen. Vorgestellt werden die bei acht Patienten ermittelten Ergebnisse.Ergebnisse:Die IMRT des Beckens mit einem konformalen Boost war hinsichtlich des Schutzes von Blase und Rektum allen 4FBPlanungen mit demselben Boost überlegen. Für das Rektum betrug der Vorteil rund 10% bei V70 und war noch größer bei niedrigerer Strahlungsdosis. Die Bestrahlung der Beckenlymphknoten war bei initialer IMRT voll ausreichend, indem ungefähr 98% des Volumens 100% der vorgesehenen Dosis erhielten. Ein IMRT–Boost bewirkte, verglichen mit dem konformalen Boost, eine wirksamere Abschirmung des Rektums. Der Vorteil war jedoch bei IMRT des Beckens mit konformalem Boost immer größer als bei 4FBReceived: Technik mit IMRT–Boost. Außerdem war der Effekt eines IMRT–Boost mit initialer IMRT des Beckens für die Blase höher als für das Rektum (bei V70 rund 9% und 3% für Blase bzw. Rektum).Schlussfolgerung:IMRT der Beckenlymphknoten mit konformalem Boost erlaubt bei der Mehrzahl der Patienten die Eskalation der Prostatadosis unter Berücksichtigung der Zieldosis und ist dosimetrisch der 4FB–Technik überlegen. Ein IMRT–Boost kommt in Betracht für Patienten, bei denen die Zieldosis der Blase nicht erreicht wird.

Acute toxicity of whole-pelvis IMRT in 87 patients with localized prostate cancer

Purpose. To assess the acute toxicity profile of whole pelvis IMRT (WP-IMRT) for localized prostate cancer. Materials. Eighty seven patients treated with definitive WP-IMRT at UTMB from May 2002 to November 2006 were retrospectively reviewed. Treatment consisted of two sequential phases, WP-IMRT to 54 Gy at 1.8 Gy per fraction to the pelvic nodes and seminal vesicles and 60 Gy at 2 Gy to the prostate, and a separate external beam boost, 3DCRT or IMRT, to bring the dose to the prostate to 76 Gy. Acute toxicity was prospectively scored weekly during treatment and at 3 month follow-up according to CTC v2.0 for 10 genitourinary (GU) and gastrointestinal (GI) domains. The proportion of patients experiencing a given level of peak acute toxicity at a given point is reported. Results. Treatment was feasible with delivered doses to PTVs not significantly lower than planned ones and with only two patients experiencing treatment gaps longer than 5 days. About 2/3 and 1/10 of the patients experienced peak grade 2 and grade 3 reactions at least once during RT, respectively. Frequency/urgency (Grade 2+: 37.9%) and diarrhea (36.7%) were the most prevalent symptoms followed by proctitis (21.8%) and dysuria (16.1%). GI reactions were generally shorter lasting compared to GU ones which accumulated progressively during treatment. At 3 months, almost half of the patients were asymptomatic and most of observed reactions (89.2%) were mild, with GI ones more likely to be fully resolved (92.5%) than GU ones (68.7%, χ2, p=0.001). Conclusion. Our approach is dosimetrically and clinically feasible with intense, but transient, acute toxicity.

Dosimetric predictors of diarrhea during radiotherapy for prostate cancer

Purpose:To investigate dosimetric predictors of diarrhea during radiotherapy (RT) for prostate cancer.Patients and Methods:All patients who underwent external-beam radiotherapy as part of treatment for localized prostate cancer at the University of Texas Medical Branch, Galveston, TX, USA, from May 2002 to November 2006 were extracted from the own database. From the cumulative dose-volume histogram (DVH), the absolute volumes (V-value) of intestinal cavity (IC) receiving 15, 30, and 45 Gy were extracted for each patient. Acute gastrointestinal toxicity was prospectively scored at each weekly treatment visit according to CTC (Common Toxicity Criteria) v2.0. The endpoint was the development of peak grade ≥ 2 diarrhea during RT. Various patient, tumor, and treatment characteristics were evaluated using logistic regression.Results:149 patients were included in the analysis, 112 (75.2%) treated with whole-pelvis intensity-modulated radiotherapy (WP-IMRT) and 37 (24.8%) with prostate-only RT, including or not including, the seminal vesicles (PORT ± SV). 45 patients (30.2%) developed peak grade ≥ 2 diarrhea during treatment. At univariate analysis, IC-V15 and IC-V30, but not IC-V45, were correlated to the endpoint; at multivariate analysis, only IC-V15 (p = 0.047) along with peak acute proctitis (p = 0.041) was independently correlated with the endpoint.Conclusion:These data provide a novel and prostate treatment-specific “upper limit” DVH for IC.Ziel:Untersuchung der dosimetrischen Prädiktoren einer Diarrhö bei der Strahlentherapie (RT) von Prostatakarzinomen.Patienten und Methodik:Alle Patienten, die sich von Mai 2002 bis November 2006 am UTMB (University of Texas Medical Branch), Galveston, TX, USA, im Rahmen der Behandlung lokalisierter Prostatakarzinome einer externen Strahlentherapie unterzogen, wurden aus der eigenen Datenbank extrahiert. Aus dem kumulativen Dosis-Volumen-Histogramm (DVH) wurden für jeden Patienten die absoluten Volumina (V-Wert) der Eingeweidehöhle (IC [„intestinal cavity“]), die 15, 30 und 45 Gy erhalten hatten, extrahiert. Die akute gastrointestinale Toxizität wurde prospektiv bei jeder wöchentlichen Therapiesitzung gemäß den CTC (Common Toxicity Criteria) v2.0 erfasst. Endpunkt war die Entwicklung einer Diarrhö Grad ≥ 2 während der RT. Verschiedene Patienten-, Tumor- und Behandlungscharakteristika wurden mit Hilfe der logistischen Regression bewertet.Ergebnisse:149 Patienten wurden in die Analyse eingeschlossen, wovon 112 (75,2%) eine intensitätsmodulierte Bestrahlung des gesamten Beckens (B-IMRT) und 37 (24,8%) eine alleinige Prostata-RT unter Ein- oder Ausschluss der Samenbläschen (PORT ± SV) erhielten. 45 Patienten (30,2%) entwickelten während der Behandlung eine Diarrhö Grad ≥ 2. Bei der univariaten Analyse korrelierten IC-V15 und IC-V30, nicht dagegen IC-V45 mit dem Endpunkt; bei der multivariaten Analyse fand sich nur für IC-V15 (p = 0,047) mit hochgradiger akuter Proktitis (p = 0,041) eine unabhängige Korrelation mit dem Endpunkt.Schlussfolgerung:Diese Daten stellen ein neues und für die Behandlung der Prostata spezifisches „Obergrenzen“-DVH für IC zur Verfügung.

A phase I/II study of altered fractionated imrt alone for intermediate t-stage oropharyngeal carcinoma

Background and Purpose:To prospectively assess the feasibility and efficacy of an accelerated and hyperfractionated intensity- modulated radiation therapy (IMRT) schedule for intermediate T-stage oropharyngeal cancer.Patients and Methods:Patients with T3 or unfavorable T2 oropharyngeal squamous cell carcinoma were eligible; a three-dose level simultaneous integrated boost IMRT strategy was used, delivering 78, 69, and 60 Gy to gross disease, high-risk and low-risk target areas, respectively, in 60 twice daily fractions over 6 weeks. No sequential/concomitant systemic treatment or up-front radical surgery was allowed. Median follow-up is 41.7 months (range: 3.5–80.8 months).Results:25 patients were treated from 11/2002 to 11/2005. 92% of the individual fractions were delivered as scheduled. Grade 3 mucosal and skin toxicity was 100% and 72%, respectively, none of which persisted beyond 12 weeks; a percutaneous endoscopic gastrostomy tube was temporarily placed in 60% of patients. The estimated locoregional progression-free, distant metastases-free, and overall survival rates at 3 years were 86.3% ± 7.4%, 76.4% ± 9.6%, and 70.0% ± 9.6%, respectively. At the same time interval, the actuarial prevalence of grade 3+ CTCAE v3.0 toxicity was 26.1%.Conclusion:While the routine clinical use of this exploratory schedule is discouraged, it may represent the basis for future developments.ZusammenfassungHintergrund und Ziel:Untersuchung der Durchführbarkeit und Wirksamkeit einer akzelerierten und hyperfraktionierten intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT) bei Oropharynxkarzinom im T-Zwischenstadium im Rahmen einer prospektiven Studie.Patienten und Methodik:Für die Studienteilnahme eigneten sich Patienten mit T3- oder ungünstigem T2-Plattenepithelkarzinom der Oropharynxregion; es wurde eine IMRT-Strategie mit simultanem integrierten Boost und drei Bestrahlungsdosen von 78, 69 und 60 Gy auf stark betroffene Krankheitsbereiche und Zielbereiche mit hohem und niedrigem Risiko in 60 Fraktionen zweimal täglich über 6 Wochen eingesetzt. Eine folgende/gleichzeitige systemische Behandlung oder vorausgehende Radikaloperation war nicht erlaubt. Die mittlere Nachbeobachtungszeit betrug 41,7 Monate (Bereich: 3,5–80,8 Monate).Ergebnisse:25 Patienten wurden von 11/2002 bis 11/2005 behandelt. 92% der einzelnen Fraktionen wurden wie geplant verabreicht. Die Schleimhaut- bzw. Hauttoxizität des Grads 3 betrug 100% bzw. 72%. Bei 60% der Patienten musste vorübergehend eine perkutane endoskopische Gastrostomiesonde gelegt werden. Die geschätzte lokoregionale progressionsfreie Überlebensrate, die fernmetastasenfreie Überlebensrate und die Gesamtüberlebensrate nach 3 Jahren betrugen 86,3% ± 7,4%, 76,4% ± 9,6% bzw. 70,0% ± 9,6%. Im gleichen Zeitintervall lag die aktuarische Prävalenz der Toxizität des Grads 3+ nach CTCAE v3.0 bei 26,1%.Schlussfolgerung:Der routinemäßige klinische Einsatz dieses experimentellen Bestrahlungsplans wird nicht empfohlen, er kann aber als Basis für zukünftige Entwicklungen dienen.

Three Dimensional Planning Significantly Improves Dose Homogeneity of Pelvic Sidewall Boost Plans Following Intracavitary Brachytherapy in Management of Cervical Carcinoma: P-11

Purpose: We propose that the current practice of prescribing the parametrial boost with the pt B estimation can be made significantly more uniform aby utilizing 3D treatment planning to produce a homogenous dose profile at the reference volume and that this practice can be simply performed using an in-house forward planned IMRT. This would have several clinical ramifications including improved clinical outcome in terms of enhanced tumor control while minimizing treatment related complications. Materials and Methods: At UTMB, women with IIB-IIIB cervical carcinoma are treated with brachytherapy implants. A CT scan is performed after placement of the tandem and ovoid. The CT data sets of 20 patients and their respective 3D brachytherapy dosimetry have been analyzed. Our analysis selected the entire region within the parametrial boost that would be treated to the 95% isodose line of this field and assessed for dose homogeneity when the brachytherapy contributions were added. Custom pelvic sidewall boost plans were designed based on the brachytherapy dosimetry. This was performed using a simple and efficient method of viewing isodose clouds in 5% gradations and iteratively shielding the hot areas thereby creating uniform dose distribution. These customized plans were then contrasted to the original plans visually with comparison of the coronal, sagittal and transverse isodose clouds. DVH profiles were compared. Results and Conclusions: The forward planning IMRT successfully created a homogenous dose distribution when analyzed with 3d isodose clouds and with our forward planning technique. The distribution of dose was significantly changed based on 3d treatment planning with increased number of fractions by maintaining a 180 cGy fraction size prescribe to the 100% isodose line which corresponded to the lateral aspect of the radiation field.