Horst Alheit

Patient position reproducibility in fractionated stereotactically guided conformal radiotherapy using the BrainLab mask system.

Purpose: Dedicated mask systems nowadays allow the use of stereotactic radiotherapy in fractionated regimes, therefore combining the advantages of high precision radiotherapy with the biological benefit of fractionation. Therefore the knowledge of institution specific isocenter accuracy is essential for decision-making about margins to be allowed to form the planning target volume. Patients and Methods: Measurements of isocenter deviations during fractionated treatments were performed in 33 patients using the simulator Simulix-xy (Oldelft) in connection with the BrainLab® angiographic localizer-box as well as port-films. In both cases repeated images were overlaid by use of anatomical landmarks with a methodical accuracy in the order of 0.5 mm. Results: Both methods yield random isocenter deviations of less then 2 mm (standard deviation) in all three directions and no significant systematic deviations. These values are in the order of the accuracy of the method, obtained by comparison of two independent investigators, as well as they are comparable with the literature. Conclusions: The accuracy of less than 2 mm indicates safety margins of 3–4 mm as sufficient for clinical routine to cover the target in 95.5% of all set-ups (2 SD).Ziel: Spezielle Maskensysteme erlauben heutzutage die Anwendung der stereotaktischen Strahlentherapie in fraktionierten Regimes und damit die Kombination der Vorteile der Hochpräzisionsbestrahlung mit dem biologischen Nutzen der Fraktionierung. Deshalb ist die Kenntnis der institutsspezifischen Genauigkeit der Isozentrumseinstellung eine notwendige Voraussetzung für die Entscheidung über die erforderlichen Sicherheitsabstände. Patienten und Methode: Die Messung der Isozentrumsgenauigkeit erfolgte bei 33 Patienten sowohl durch Simulatorkontrollen in Verbindung mit der BrainLab®-Localizer-Box oder durch Verifikation mit Portfilmen. In beiden Fällen wurden die Filme anhand anatomischer Lankdmarken mit einer methodischen Sicherheit von unter 0,5 mm überlagert. Ergebnisse: Beide Methoden zeigten zufällige Isozentrumsabweichungen von weniger als 2 mm (Standardabweichung) in allen drei Raumebenen (Abbildung 1, Tabelle 2) und keine signifikanten systematischen Abweichungen. Damit liegen die Ergebnisse im Bereich der methodischen Genauigkeit, wie durch den Vergleich der Befunde zweier unabhängiger Untersucher gezeigt wird (Tabelle 1), und sind mit Literaturdaten gut vergleichbar. Schlussfolgerung: Die Genauigkeit von unter 2 mm zeigt, dass ein Sicherheitsabstand von 3–4 mm für die klinische Routine ausreichend ist, um bei 95,5% der Einstellung die sichere Erfassung des Targets zu garantieren.

Definition of stereotactic body radiotherapy

This report from the Stereotactic Radiotherapy Working Group of the German Society of Radiation Oncology (Deutschen Gesellschaft für Radioonkologie, DEGRO) provides a definition of stereotactic body radiotherapy (SBRT) that agrees with that of other international societies. SBRT is defined as a method of external beam radiotherapy (EBRT) that accurately delivers a high irradiation dose to an extracranial target in one or few treatment fractions. Detailed recommendations concerning the principles and practice of SBRT for early stage non-small cell lung cancer (NSCLC) are given. These cover the entire treatment process; from patient selection, staging, treatment planning and delivery to follow-up. SBRT was identified as the method of choice when compared to best supportive care (BSC), conventionally fractionated radiotherapy and radiofrequency ablation. Based on current evidence, SBRT appears to be on a par with sublobar resection and is an effective treatment option in operable patients who refuse lobectomy.ZusammenfassungDie Arbeitsgruppe „Stereotaktische Radiotherapie“ der Deutschen Gesellschaft für Radioonkologie (DEGRO) erarbeitete eine Definition der Körperstereotaxie (SBRT), die sich an vorhandene internationale Definitionen anlehnt: Die SBRT ist eine Form der perkutanen Strahlentherapie, die mit hoher Präzision eine hohe Bestrahlungsdosis in einer oder wenigen Bestrahlungsfraktionen in einem extrakraniellen Zielvolumen appliziert. Zur Praxis der SBRT beim nichtkleinzelligen Bronchialkarzinom (NSCLC) im frühen Stadium werden detaillierte Empfehlungen gegeben, die den gesamten Ablauf der Behandlung von der Indikationsstellung, Staging, Behandlungsplanung und Applikation sowie Nachsorge umfassen. Die Körperstereotaxie wurde als Methode der Wahl im Vergleich zu Best Supportive Care, zur konventionell fraktionierten Strahlentherapie sowie zur Radiofrequenzablation identifiziert. Die Ergebnisse nach SBRT und sublobärer Resektion erscheinen auf aktueller Datenbasis ebenbürtig. Die SBRT ist die Methode der Wahl, wenn Patienten einen operativen Eingriff in Form der Lappenresektion ablehnen.

Definition of stereotactic body radiotherapy: principles and practice for the treatment of stage I non-small cell lung cancer.

This report from the Stereotactic Radiotherapy Working Group of the German Society of Radiation Oncology (Deutschen Gesellschaft für Radioonkologie, DEGRO) provides a definition of stereotactic body radiotherapy (SBRT) that agrees with that of other international societies. SBRT is defined as a method of external beam radiotherapy (EBRT) that accurately delivers a high irradiation dose to an extracranial target in one or few treatment fractions. Detailed recommendations concerning the principles and practice of SBRT for early stage non-small cell lung cancer (NSCLC) are given. These cover the entire treatment process; from patient selection, staging, treatment planning and delivery to follow-up. SBRT was identified as the method of choice when compared to best supportive care (BSC), conventionally fractionated radiotherapy and radiofrequency ablation. Based on current evidence, SBRT appears to be on a par with sublobar resection and is an effective treatment option in operable patients who refuse lobectomy.ZusammenfassungDie Arbeitsgruppe „Stereotaktische Radiotherapie“ der Deutschen Gesellschaft für Radioonkologie (DEGRO) erarbeitete eine Definition der Körperstereotaxie (SBRT), die sich an vorhandene internationale Definitionen anlehnt: Die SBRT ist eine Form der perkutanen Strahlentherapie, die mit hoher Präzision eine hohe Bestrahlungsdosis in einer oder wenigen Bestrahlungsfraktionen in einem extrakraniellen Zielvolumen appliziert. Zur Praxis der SBRT beim nichtkleinzelligen Bronchialkarzinom (NSCLC) im frühen Stadium werden detaillierte Empfehlungen gegeben, die den gesamten Ablauf der Behandlung von der Indikationsstellung, Staging, Behandlungsplanung und Applikation sowie Nachsorge umfassen. Die Körperstereotaxie wurde als Methode der Wahl im Vergleich zu Best Supportive Care, zur konventionell fraktionierten Strahlentherapie sowie zur Radiofrequenzablation identifiziert. Die Ergebnisse nach SBRT und sublobärer Resektion erscheinen auf aktueller Datenbasis ebenbürtig. Die SBRT ist die Methode der Wahl, wenn Patienten einen operativen Eingriff in Form der Lappenresektion ablehnen.

Emotional State of Patients in Radiotherapy and How They Deal with Their Disorder

Purpose:The aim of the study was to record patients’ symptoms of anxiety, depression and post-traumatic stress, as well as their subjective experience of illness, with different forms of radiotherapy and for different indications. The question is to be answered of whether more invasive techniques such as stereotactic radiotherapy involve greater stress or whether the psychological stress instead tends to be caused by the underlying disorder itself.Patients and Methods:Questionnaires were given to 240 patients after conventional radiotherapy for a malignant underlying disorder, to 80 with a benign disorder, and to 67 patients following stereotactic radiotherapy. The German version of the Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS-D) was used to measure anxiety and depression; the Post-Traumatic Symptom Scale (PTSS-10) was used to measure symptoms related to post-traumatic stress disorder (PTSD), and there were questions about patients’ subjective experience of radiotherapy.Results:28% of all patients scored in the pathologic or borderline anxiety range; 26% were in the pathologic or borderline depression range. 22% of patients were above the diagnostic cutoff for the PTSS-10. No differences were evident between the three groups in terms of anxiety and stress-related symptoms. Women were significantly (p = 0.001) more severely affected by symptoms of PTSD and anxiety than men. No gender differences could be proven in terms of depression. In the HADS-D, patients with a benign underlying disorder had significantly (p < 0.05) lower depression values than the two other groups studied.Conclusion:Patients who had undergone stereotactic radiotherapy did not demonstrate higher values for anxiety, depression or PTS symptoms than patients treated with conventional radiotherapy. From the results submitted here it cannot be assumed that this form of treatment leads to an increased incidence of traumatic stress or even post-traumatic stress disorder (PTSD). All in all, it is the type of underlying disorder (malignant/benign), which affects the extent of psychological stress experienced by patients following radiotherapy.ZusammenfassungZiel:Ziel der Studie war es, Symptome von Angst, Depression sowie posttraumatischem Stress und das subjektive Krankheitserleben von Patienten bei unterschiedlichen Formen und Indikationen der Strahlentherapie zu erfassen. Beantwortet werden sollte die Frage, ob invasivere Techniken wie die stereotaktische Bestrahlung mit einer höheren Belastung einhergehen oder ob die psychische Belastung eher durch die Grunderkrankung bestimmt wird.Patienten und Methodik:Schriftlich befragt wurden 240 Patienten nach konventioneller Strahlentherapie bei maligner und 80 bei benigner Grunderkrankung sowie 67 Patienten nach stereotaktischer Bestrahlung. Eingesetzt wurden die deutsche Version der Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS-D) zur Erfassung von Angst und Depressivität, die Post-Traumatic Symptom Scale (PTSS-10) zur Erhebung von posttraumatischen Stresssymptomen sowie Fragen zum subjektiven Erleben der Strahlentherapie.Ergebnisse:28% aller Patienten wiesen pathologische oder grenzwertige Angstwerte, 26% pathologische oder grenzwertige Depressionswerte auf. 22% der Patienten liegen bei der PTSS-10 über dem diagnostischen Cutoff. Es zeigten sich keine Unterschiede zwischen den drei Untersuchungsgruppen hinsichtlich Angst und PTB-Symptomen („stress-related symptoms“). Frauen waren hochsignifikant (p = 0,001) stärker durch PTB- und Angstsymptome belastet als Männer. Hinsichtlich Depression war kein Geschlechtsunterschied nachweisbar. Patienten mit einer benignen Grunderkrankung hatten in der HADS-D signifikant (p < 0,05) geringere Depressionswerte als die beiden anderen Untersuchungsgruppen.Schlussfolgerung:Patienten nach stereotaktischer Bestrahlung zeigten gegenüber konventionell bestrahlten Patienten keine erhöhten Werte für Angst, Depressivität oder PTB-Symptome. Auch ist nach den hier vorliegenden Ergebnissen nicht davon auszugehen, dass es als Folge dieser Behandlungsform zu einem vermehrten Auftreten von traumatischem Stress oder gar einer „post-traumatic stress disorder“ (PTSD) kommt. Insgesamt beeinflusst erwartungsgemäß eher die Art der Grunderkrankung (maligne/ benigne) das Ausmaß der psychischen Belastung der Patienten nach Strahlentherapie.

Filmless evaluation of the mechanical accuracy of the isocenter in stereotactic radiotherapy.

Background and Purpose:The Winston-Lutz test verifies the mechanical accuracy of the isocenter in stereotactic radiotherapy. A lead ball inside a small beam is exposed to film applying different combinations of the gantry angle and the table angle. The increasing replacement of films by digital images requires alternative imaging methods. The suitability of two different electronic portal imaging systems and of a system based on digital luminescence radiography was investigated.Material and Methods:The imaging systems included the portal imaging devices BEAMVIEW PLUS® and OPTIVUE®1000 (both Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany) and the luminescence system KODAK ACR 2000 RT (Eastman Kodak Comp., Rochester, NY, USA). 6-MV photons from the linear accelerators PRIMUS® and ONCOR® (both Siemens Medical Solutions) were applied. First, only the small beam covering the lead ball was exposed. Second, an additional bigger open beam part in a certain distance to the small beam was applied.Results:For all three investigated imaging systems, which are using preprocessing imaging software, only for the beam arrangement with additional open beam parts, the lead ball could be detected inside the small beam. Only for the application of a dosimetric software tool to the luminescence system, the metal ball inside the small beam became visible without an additional open beam part.Conclusion:Applying the proposed beam arrangements, the Winston-Lutz test can be done by digital and filmless imaging systems, thereby saving time as well.Hintergrund und Ziel:Der Winston-Lutz-Test verifiziert die mechanische Genauigkeit des Isozentrums in der stereotaktischen Strahlentherapie. Abbildungen einer Bleikugel innerhalb eines kleinen Bestrahlungsfeldes erfolgen für verschiedene Gantry- und Tischwinkelkombinationen auf Film. Die zunehmende Abkehr von der Filmanwendung erfordert den Einsatz alternativer bildgebender Verfahren für diesen Test. Die Eignung zweier verschiedener elektronischer Portal-Imaging-Systeme und eines Systems der digitalen Lumineszenzradiographie wurde untersucht.Material und Methodik:Als bildgebende Systeme wurden die Portal-Imaging-Systeme BEAMVIEW PLUS® und OPTIVUE®1000 (beide Siemens Medical Solutions, Erlangen) und das Lumineszenzsystem KODAK ACR 2000 RT (Eastman Kodak Comp., Rochester, NY, USA) eingesetzt. Die Bestrahlung erfolgte mit 6-MV-Photonen an den Linearbeschleunigern PRIMUS® und ONCOR® (beide Siemens Medical Solutions). Die Belichtungen für die untersuchten Systeme erfolgten zum einen nur mit dem sehr kleinen Feld, das die abzubildende Metallkugel enthält. Zum anderen wurden in räumlicher Trennung zu diesem kleinen Feld zusätzliche und deutlich größere Feldanteile aufbelichtet.Ergebnisse:Für die drei untersuchten bildgebenden Systeme und die Bildsoftware mit unbeeinflussbarer Vorbearbeitung war nur bei den Feldanordnungen mit zusätzlichen offenen Feldbereichen eine Detektion der Kugel innerhalb des umgebenden kleinen Feldes möglich. Allein eine Dosimetriesoftware für das System der Lumineszenzradiographie erlaubte die Erkennung der Kugel innerhalb des kleinen Feldes ohne zusätzliche offene Feldteile.Schlussfolgerung:Die vorgeschlagenen Feldanordnungen erlauben die Durchführung des Winston-Lutz-Tests mit digitalen, filmlosen Bildsystemen. Damit kann der Test auch in kürzerer Zeit durchgeführt werden.

Fractionation Effect on Radiation-Induced Growth Retardation of Tibia in Rabbits and Rats

A study of the sensitivity to fractionation of the growing tibia of rabbits and rats was conducted by comparing the growth of the treated right bone to that of the untreated left side in each individual animal using radiographic measurements. The experimental endpoint was the percentage of normal growth 24 weeks after irradiation in rabbits and 14 weeks after treatment in rats. The results show clear dose-response relationships in all experimental arms. A clear-cut fractionation effect was demonstrated in both species. The alpha/beta-ratios determined by maximum likelihood analysis according to the LQ-model with graded responses were 3.2 Gy (95% C.I. 1.1; 5.6) in rabbits and 6.9 Gy (5.3; 8.7) in rats, when all data were included in the calculations. When single-dose data were excluded the alpha/beta-values were -0.6 Gy (-3.1; 2.3) in rabbits and 5.0 Gy (3.5; 7.0) in rats. Our data provide further evidence that low doses per fraction should be used when irradiation of the epiphysis cannot be avoided in pediatric patients.

Portal Verification Using the KODAK ACR 2000 RT Storage Phosphor Plate System and EC® Films

Background and Purpose:The suitability of the storage phosphor plate system ACR 2000 RT (Eastman Kodak Corp., Rochester, MN, USA), that is destined for portal verification as well as for portal simulation imaging in radiotherapy, had to be proven by the comparison with a highly sensitive verification film.Material and Methods:The comparison included portal verification images of different regions (head and neck, thorax, abdomen, and pelvis) irradiated with 6- and 15-MV photons and electrons. Each portal verification image was done at the storage screen and the EC® film as well, using the EC-L® cassettes (both: Eastman Kodak Corp., Rochester, MN, USA) for both systems. The soft-tissue and bony contrast and the brightness were evaluated and compared in a ranking of the two compared images. Different phantoms were irradiated to investigate the high- and low-contrast resolution. To account for quality assurance application, the short-time exposure of the unpacked and irradiated storage screen by green and red room lasers was also investigated.Results:In general, the quality of the processed ACR images was slightly higher than that of the films, mostly due to cases of an insufficient exposure to the film. The storage screen was able to verify electron portals even for low electron energies with only minor photon contamination. The laser lines were sharply and clearly visible on the ACR images.Conclusion:The ACR system may replace the film without any noticeable decrease in image quality thereby reducing processing time and saving the costs of films and avoiding incorrect exposures.Hintergrund und Ziel:Die Eignung des Speicherfoliensystems ACR 2000 RT (Eastman Kodak Corp., Rochester, MN, USA), das sowohl für die Feldverifikation als auch für die Therapiesimulation bestimmt ist, sollte durch den Vergleich mit einem hochempfindlichen Verifikationsfilm untersucht werden.Material und Methodik:Der Vergleich beinhaltete Verifikationsaufnahmen verschiedener Körperregionen (Kopf-Hals-Region, Thorax, Abdomen und Becken), die mit 6- und 15-MV-Photonenstrahlung und Elektronen angefertigt wurden. Jedes Feld wurde sowohl mittels Speicherfolie als auch mit dem EC®-Film abgebildet, wobei stets die EC®-L-Kassette (beide: Eastman Kodak Corp., Rochester, MN, USA) eingesetzt wurde. Der Weichteilkontrast und die Darstellung knöcherner Strukturen sowie die Bildhelligkeit wurden bewertet und in einem Ranking der zwei Bilder verglichen. Verschiedene Phantome wurden abgebildet, um die Hoch- und Niedrigkontrastauflösung zu ermitteln. Für Qualitätssicherungsaufgaben wurde die Kurzzeitbelichtung der bestrahlten, unverpackten Folie mit grünen und roten Raumlasern untersucht.Ergebnisse:Insgesamt wurde die Abbildungsqualität der bearbeiteten ACR-Aufnahmen geringfügig besser bewertet als die der Filme, was meist in einer nicht optimalen Filmbelichtung begründet war. Die Speicherfolie konnte Elektronenportale selbst bei niedrigen Elektronenenergien mit nur geringer Photonenkontamination abbilden. Die Laserlinien wurden scharf und klar erkennbar auf den ACR-Aufnahmen sichtbar.Schlussfolgerung:Das ACR-System kann den Verifikationsfilm ohne wesentliche Qualitätseinbußen ablösen und damit zugleich Arbeitszeit und Filmkosten sparen sowie Fehlbelichtungen vermeiden.

Portal verification using the KODAK ACR 2000 RT storage phosphor plate system and EC® films : A semiquantitative comparison

Background and Purpose:The suitability of the storage phosphor plate system ACR 2000 RT (Eastman Kodak Corp., Rochester, MN, USA), that is destined for portal verification as well as for portal simulation imaging in radiotherapy, had to be proven by the comparison with a highly sensitive verification film.Material and Methods:The comparison included portal verification images of different regions (head and neck, thorax, abdomen, and pelvis) irradiated with 6- and 15-MV photons and electrons. Each portal verification image was done at the storage screen and the EC® film as well, using the EC-L® cassettes (both: Eastman Kodak Corp., Rochester, MN, USA) for both systems. The soft-tissue and bony contrast and the brightness were evaluated and compared in a ranking of the two compared images. Different phantoms were irradiated to investigate the high- and low-contrast resolution. To account for quality assurance application, the short-time exposure of the unpacked and irradiated storage screen by green and red room lasers was also investigated.Results:In general, the quality of the processed ACR images was slightly higher than that of the films, mostly due to cases of an insufficient exposure to the film. The storage screen was able to verify electron portals even for low electron energies with only minor photon contamination. The laser lines were sharply and clearly visible on the ACR images.Conclusion:The ACR system may replace the film without any noticeable decrease in image quality thereby reducing processing time and saving the costs of films and avoiding incorrect exposures.Hintergrund und Ziel:Die Eignung des Speicherfoliensystems ACR 2000 RT (Eastman Kodak Corp., Rochester, MN, USA), das sowohl für die Feldverifikation als auch für die Therapiesimulation bestimmt ist, sollte durch den Vergleich mit einem hochempfindlichen Verifikationsfilm untersucht werden.Material und Methodik:Der Vergleich beinhaltete Verifikationsaufnahmen verschiedener Körperregionen (Kopf-Hals-Region, Thorax, Abdomen und Becken), die mit 6- und 15-MV-Photonenstrahlung und Elektronen angefertigt wurden. Jedes Feld wurde sowohl mittels Speicherfolie als auch mit dem EC®-Film abgebildet, wobei stets die EC®-L-Kassette (beide: Eastman Kodak Corp., Rochester, MN, USA) eingesetzt wurde. Der Weichteilkontrast und die Darstellung knöcherner Strukturen sowie die Bildhelligkeit wurden bewertet und in einem Ranking der zwei Bilder verglichen. Verschiedene Phantome wurden abgebildet, um die Hoch- und Niedrigkontrastauflösung zu ermitteln. Für Qualitätssicherungsaufgaben wurde die Kurzzeitbelichtung der bestrahlten, unverpackten Folie mit grünen und roten Raumlasern untersucht.Ergebnisse:Insgesamt wurde die Abbildungsqualität der bearbeiteten ACR-Aufnahmen geringfügig besser bewertet als die der Filme, was meist in einer nicht optimalen Filmbelichtung begründet war. Die Speicherfolie konnte Elektronenportale selbst bei niedrigen Elektronenenergien mit nur geringer Photonenkontamination abbilden. Die Laserlinien wurden scharf und klar erkennbar auf den ACR-Aufnahmen sichtbar.Schlussfolgerung:Das ACR-System kann den Verifikationsfilm ohne wesentliche Qualitätseinbußen ablösen und damit zugleich Arbeitszeit und Filmkosten sparen sowie Fehlbelichtungen vermeiden.

Stereotactic Body Radiation Therapy as an Alternative Treatment for Patients with Hepatocellular Carcinoma Compared to Sorafenib: A Propensity Score Analysis

Background and Aims: Stereotactic body radiation therapy (SBRT) has emerged as a safe and effective treatment for patients with hepatocellular carcinoma (HCC), but its role in patients with advanced HCC is not yet defined. In this study, we aim to assess the efficacy and safety of SBRT in comparison to sorafenib treatment in patients with advanced HCC. Methods: We included 901 patients treated with sorafenib at six tertiary centers in Europe and Asia and 122 patients treated with SBRT from 13 centers in Germany and Switzerland. Medical records were reviewed including laboratory parameters, treatment characteristics and development of adverse events. Propensity score matching was performed to adjust for differences in baseline characteristics. The primary endpoint was overall survival (OS) and progression-free survival. Results: Median OS of SBRT patients was 18.1 (10.3–25.9) months compared to 8.8 (8.2–9.5) in sorafenib patients. After adjusting for different baseline characteristics, the survival benefit for patients treated with SBRT was still preserved with a median OS of 17.0 (10.8–23.2) months compared to 9.6 (8.6–10.7) months in sorafenib patients. SBRT treatment of intrahepatic lesions in patients with extrahepatic metastases was also associated with improved OS compared to patients treated with sorafenib in the same setting (17.0 vs. 10.0 months, p = 0.012), whereas in patients with portal vein thrombosis there was no survival benefit in patients with SBRT. Conclusions: In this retrospective comparative study, SBRT showed superior efficacy in HCC patients compared to patients treated with sorafenib.

Dose-Time Considerations for Skeletal Growth Disturbances After Radiotherapy

The radiation-induced growth arrest of bones after radiotherapy in childhood is a side effect well known to pediatric oncologists. In 1903, Perthes described growth retardation which occurred after irradiation of the wings of 1 day old chicks and noted an influence of dose and fractionation. Later on, many case reports appeared regarding radiation-induced damage of growing bones after radiation therapy for tumors and for benign childhood diseases. A very detailed study was published by Dahl (1936), who irradiated 12-14 day old rats with doses of 0.8-40 Gy. The degree of growth arrest was found to be dependent on the dose and indirectly correlated with the age at the time of irradiation. Furthermore fractionation was found to produce a lesser degree of damage than signle dose irradiation.