Rolf Wiehle

VMAT and step-and-shoot IMRT in head and neck cancer: a comparative plan analysis.

Purpose:Rotational IMRT is a new technique, whose value still has to be assessed. We evaluated its adequacy for the treatment of head and neck (H&N) cancer compared to the well-established step-and-shoot IMRT.Materials and Methods:A total of 15 patients, who were treated with either IMRT (13 patients) or VMAT (2 patients) in the H&N region, were chosen. For each patient, a treatment plan with the respective other technique was calculated. To compare the resulting dose distributions, the dose–volume histograms (DVHs) were evaluated. To quantify the differences, a new quality index (QI) was introduced, as a measure of the planning target volume (PTV) coverage and homogeneity. A conformity function (CF) was defined to estimate normal tissue sparing.Results:The QI for VMAT amounts to 36.3, whereas for IMRT the mean value is 66.5, indicating better PTV coverage as well as less overdosage for the rotational technique. While the sparing of organs at risk (OAR) was similar for both techniques, the CF shows a significantly better sparing of healthy tissue for all doses with VMAT treatment.Conclusions:VMAT results in dose distributions for H&N patients that are at least comparable with treatments performed with step-and-shoot IMRT. Two new tools to quantify the quality of dose distributions are presented and have proven to be useful.Zielsetzung:Rotationsbestrahlung mit Intensitätsmodulierung ist eine neue Technik, deren Wert erst noch beurteilt werden muss. Wir untersuchten deren Eignung für die Behandlung von Kopf-Hals-(H&N-)Tumoren im Vergleich zu etablierter Step&Shoot-IMRT.Material und Methoden:Es wurden 15 Patienten ausgewählt, die mit IMRT (13 Patienten) oder VMAT (2 Patienten) in der H&N-Region behandelt wurden. Für jeden wurde ein Bestrahlungsplan mit der jeweils anderen Technik berechnet. Um die resultierenden Dosisverteilungen zu vergleichen, wurden Dosis-Volumen Histogramme (DVHs) ausgewertet. Zur Quantifizierung der Unterschiede wurde ein neuer Qualitätsindex (QI) eingeführt, der ein Maß für die Dosisabdeckung und -homogenität innerhalb des PTV ist. Eine Konformitätsfunktion (CF) wurde definiert, um die Nomalgewebeschonung abzuschätzen.Ergebnisse:Der QI für VMAT beträgt 36,3, während sich der Mittelwert für IMRT auf 66,5 beläuft, was eine bessere Dosisabdeckung und -homogenität bei der Rotationsbestrahlung anzeigt. Die Schonung der Risikoorgane war für beide Techniken ähnlich; der CF zeigte eine deutlich bessere Normalgewebeschonung für VMAT bei allen Dosiswerten.Schlussfolgerung:VMAT erlaubt für die Behandlung von H&N-Patienten Dosisverteilungen zu erzeugen, die mindestens vergleichbar sind mit denen, die mit Step&Shoot-IMRT machbar sind. Zwei neue Größen zur Quantifizierung der Qualität von Dosisverteilungen wurden präsentiert und deren Nutzen gezeigt.

VMAT and Step-and-Shoot IMRT in Head and Neck Cancer

Purpose:Rotational IMRT is a new technique, whose value still has to be assessed. We evaluated its adequacy for the treatment of head and neck (H&N) cancer compared to the well-established step-and-shoot IMRT.Materials and Methods:A total of 15 patients, who were treated with either IMRT (13 patients) or VMAT (2 patients) in the H&N region, were chosen. For each patient, a treatment plan with the respective other technique was calculated. To compare the resulting dose distributions, the dose–volume histograms (DVHs) were evaluated. To quantify the differences, a new quality index (QI) was introduced, as a measure of the planning target volume (PTV) coverage and homogeneity. A conformity function (CF) was defined to estimate normal tissue sparing.Results:The QI for VMAT amounts to 36.3, whereas for IMRT the mean value is 66.5, indicating better PTV coverage as well as less overdosage for the rotational technique. While the sparing of organs at risk (OAR) was similar for both techniques, the CF shows a significantly better sparing of healthy tissue for all doses with VMAT treatment.Conclusions:VMAT results in dose distributions for H&N patients that are at least comparable with treatments performed with step-and-shoot IMRT. Two new tools to quantify the quality of dose distributions are presented and have proven to be useful.Zielsetzung:Rotationsbestrahlung mit Intensitätsmodulierung ist eine neue Technik, deren Wert erst noch beurteilt werden muss. Wir untersuchten deren Eignung für die Behandlung von Kopf-Hals-(H&N-)Tumoren im Vergleich zu etablierter Step&Shoot-IMRT.Material und Methoden:Es wurden 15 Patienten ausgewählt, die mit IMRT (13 Patienten) oder VMAT (2 Patienten) in der H&N-Region behandelt wurden. Für jeden wurde ein Bestrahlungsplan mit der jeweils anderen Technik berechnet. Um die resultierenden Dosisverteilungen zu vergleichen, wurden Dosis-Volumen Histogramme (DVHs) ausgewertet. Zur Quantifizierung der Unterschiede wurde ein neuer Qualitätsindex (QI) eingeführt, der ein Maß für die Dosisabdeckung und -homogenität innerhalb des PTV ist. Eine Konformitätsfunktion (CF) wurde definiert, um die Nomalgewebeschonung abzuschätzen.Ergebnisse:Der QI für VMAT beträgt 36,3, während sich der Mittelwert für IMRT auf 66,5 beläuft, was eine bessere Dosisabdeckung und -homogenität bei der Rotationsbestrahlung anzeigt. Die Schonung der Risikoorgane war für beide Techniken ähnlich; der CF zeigte eine deutlich bessere Normalgewebeschonung für VMAT bei allen Dosiswerten.Schlussfolgerung:VMAT erlaubt für die Behandlung von H&N-Patienten Dosisverteilungen zu erzeugen, die mindestens vergleichbar sind mit denen, die mit Step&Shoot-IMRT machbar sind. Zwei neue Größen zur Quantifizierung der Qualität von Dosisverteilungen wurden präsentiert und deren Nutzen gezeigt.

On the accuracy of isocenter verification with kV imaging in stereotactic radiosurgery.

Background and Purpose:Modern medical linear accelerators (linacs) are equipped with X-ray systems, which allow to check the patient’s position just prior to treatment. Their usefulness for stereotactic radiosurgery (SRS) depends on how accurately they allow to determine the deviation between the actual and planned isocenter positions. This accuracy was investigated with measurements using two different phantoms (Figures 1 and 2).Material and Methods:After precisely aligning a phantom onto the linac isocenter, two perpendicular X-rays or a cone-beam CT (CBCT) are taken, and the isocenter position is deduced from this data. The deviation of the thereby gained position from the setup isocenter is taken as a measure for the uncertainty of this method.Results:Isocenter verification with two orthogonal X-rays (Figure 4) achieves accuracies of better than 1 mm (Table 3). The distance between the isocenters of the CBCT and the linac (Figure 3) is in the order of 1 mm, but remains constant on the time scale of 1 week (Table 1) and may therefore be taken into account. The uncertainty after correction is below 0.2 mm.Conclusion:kV imaging with the patient in treatment position allows to verify the isocenter position with submillimeter precision, and therefore offers a supplemental test, suitable for SRS, which takes all positional uncertainties into account.Hintergrund und Ziel:Moderne medizinische Linearbeschleuniger (Linacs) sind mit Röntgenanlagen ausgestattet, die es erlauben, die Position des Patienten direkt vor der Behandlung zu überprüfen. Ihr Nutzen für die stereotaktische Radiochirurgie (SRS) hängt davon ab, wie genau man die Abweichung zwischen der momentanen und der geplanten Isozentrumsposition bestimmen kann. Diese Genauigkeit wurde mit Messungen an zwei verschiedenen Phantomen untersucht (Abbildungen 1 und 2).Material und Methodik:Nach präziser Positionierung des Phantoms auf das Isozentrum des Linac werden zwei orthogonale Röntgenbilder oder ein „cone-beam“-CT (CBCT) aufgenommen, aus denen die Isozentrumsposition bestimmt wird. Die Abweichung der so ermittelten Position vom eingestellten Isozentrum wird als Maß für die Ungenauigkeit der Methode angenommen.Ergebnisse:Isozentrumskontrolle mit zwei orthogonlen Röntgenaufnahmen (Abbildung 4) erreicht eine Genauigkeit von besser als 1 mm (Tabelle 3). Der Abstand zwischen den Isozentren des CBCT und des Linac (Abbildung 3) liegt in der Größenordnung von 1 mm, bleibt aber während 1 Woche konstant (Tabelle 1) und kann somit berücksichtigt werden. Die Ungenauigkeit nach dieser Korrektur ist unterhalb von 0,2 mm.Schlussfolgerung:kV-Bildgebung mit dem Patienten in der Behandlungsposition erlaubt eine Isozentrumskontrolle mit Submillimeterpräzision und bietet damit einen zusätzlichen Test, der für die SRS geeignet ist und alle räumlichen Unsicherheiten berücksichtigt.

Abdominal Stereotactic Body Radiotherapy: Local Control and Correlationto Biologically Equivalent Dose

Aim: We conducted a retrospective study to report on the outcome and toxicity of stereotactic body radiotherapy (SBRT) and to analyze the correlation of local control (LC) and biological equivalent dose (BED) of patients treated with SBRT for upper abdominal lesions. Methods: Patients who completed stereotactic radiotherapy treatment between 05/2007 and 03/2012 were enrolled into the analysis. Different fractionation regimens depending on the dose to organs at risk (OAR) were given. The primary endpoint was LC determined on imaging studies. Toxicities were classified according to CTCAE v4. Physical dose was converted into BED (α / β = 10 Gy) and a tumor control probability model (TCP) was used for dose-response relationship. For outcome analyses the Kaplan-Meier method and log rank tests were used. Results: Forty-two patients were treated with SBRT. Thirty-three patients with 39 lesions were evaluable for further analysis with a median follow-up of 15.2 months. Lesions were located in liver (n = 28), hepatic hilum (n = 8), nodal (n = 2), adrenal (n = 2) and pancreatic head (n = 1). Local failure was observed in 7 lesions at a mean time of 7.3 months (range, 1.5 - 17.9) resulting in a LC rate of 83% at one year and 63% at two years. No significant difference for intra- vs extrahepatic lesions was observed. Lesions treated with a BED ≥ 59.5 Gy had a better LC vs. lesions treated with a BED < 59.5 Gy (88% vs. 68%, p = 0.027). Median overall survival was 14.5 months (2 - 32.5). Observed toxicities were mild (grade 2 in 4 patients, grade 3 in 1 patient). Conclusion: Upper abdominal SBRT is well tolerated and results in excellent local control if BED is ≥ 59.5 Gy. We therefore propose to aim for doses at or above this BED.

Local control and overall survival after frameless radiosurgery: A single center experience

Highlights • LINAC-based frameless radiosurgery shows favorable local control.• 18–20 Gy were delivered as single fraction.• No treatment related side effects ≥grade 2 were observed.• SRS and deferred WBRT remain salvage therapies for distant intracranial relapse.• Extracranial stable disease and GTV ≤ 2.5 cm3 were significant predictors of OS.

VMAT and Step-and-Shoot IMRT in Head and Neck Cancer@@@VMAT und Step&Shoot-IMRT bei Kopf-Hals-Tumor-Patienten: Eine vergleichende Analyse: A Comparative Plan Analysis

Purpose:Rotational IMRT is a new technique, whose value still has to be assessed. We evaluated its adequacy for the treatment of head and neck (H&N) cancer compared to the well-established step-and-shoot IMRT.Materials and Methods:A total of 15 patients, who were treated with either IMRT (13 patients) or VMAT (2 patients) in the H&N region, were chosen. For each patient, a treatment plan with the respective other technique was calculated. To compare the resulting dose distributions, the dose–volume histograms (DVHs) were evaluated. To quantify the differences, a new quality index (QI) was introduced, as a measure of the planning target volume (PTV) coverage and homogeneity. A conformity function (CF) was defined to estimate normal tissue sparing.Results:The QI for VMAT amounts to 36.3, whereas for IMRT the mean value is 66.5, indicating better PTV coverage as well as less overdosage for the rotational technique. While the sparing of organs at risk (OAR) was similar for both techniques, the CF shows a significantly better sparing of healthy tissue for all doses with VMAT treatment.Conclusions:VMAT results in dose distributions for H&N patients that are at least comparable with treatments performed with step-and-shoot IMRT. Two new tools to quantify the quality of dose distributions are presented and have proven to be useful.Zielsetzung:Rotationsbestrahlung mit Intensitätsmodulierung ist eine neue Technik, deren Wert erst noch beurteilt werden muss. Wir untersuchten deren Eignung für die Behandlung von Kopf-Hals-(H&N-)Tumoren im Vergleich zu etablierter Step&Shoot-IMRT.Material und Methoden:Es wurden 15 Patienten ausgewählt, die mit IMRT (13 Patienten) oder VMAT (2 Patienten) in der H&N-Region behandelt wurden. Für jeden wurde ein Bestrahlungsplan mit der jeweils anderen Technik berechnet. Um die resultierenden Dosisverteilungen zu vergleichen, wurden Dosis-Volumen Histogramme (DVHs) ausgewertet. Zur Quantifizierung der Unterschiede wurde ein neuer Qualitätsindex (QI) eingeführt, der ein Maß für die Dosisabdeckung und -homogenität innerhalb des PTV ist. Eine Konformitätsfunktion (CF) wurde definiert, um die Nomalgewebeschonung abzuschätzen.Ergebnisse:Der QI für VMAT beträgt 36,3, während sich der Mittelwert für IMRT auf 66,5 beläuft, was eine bessere Dosisabdeckung und -homogenität bei der Rotationsbestrahlung anzeigt. Die Schonung der Risikoorgane war für beide Techniken ähnlich; der CF zeigte eine deutlich bessere Normalgewebeschonung für VMAT bei allen Dosiswerten.Schlussfolgerung:VMAT erlaubt für die Behandlung von H&N-Patienten Dosisverteilungen zu erzeugen, die mindestens vergleichbar sind mit denen, die mit Step&Shoot-IMRT machbar sind. Zwei neue Größen zur Quantifizierung der Qualität von Dosisverteilungen wurden präsentiert und deren Nutzen gezeigt.