Helical Tomotherapy

Background and Purpose:

Helical tomotherapy was introduced into clinical routine at the Department of Radiation Oncology, University Hospital of Heidelberg, Germany, in July 2006. This report is intended to describe the experience with the first 150 patients treated with helical tomotherapy. Patient selection, time effort, handling of daily image guidance with megavoltage (MV) CT, and quality of radiation plans shall be assessed.

Patients and Methods:

Between July 2006 and May 2007, 150 patients were treated with helical tomotherapy in the University Hospital of Heidelberg. Mean age was 60 years with a minimum of 30 years and a maximum of 85 years. 79 of these patients received radiotherapy as a part of multimodal treatment pre- or postoperatively, 17 patients received treatment as a combined radiochemotherapy. 76% were treated with curative intent. Radiotherapy sites were central nervous system (n = 7), head and neck (n = 28), thoracic (n = 37), abdominal (n = 58) and skeletal system (n = 20). Most common tumor entities were prostate cancer (n = 28), breast cancer (n = 17), gastrointestinal tumors (n = 19), pharyngeal carcinoma (n = 14), lymphoma (n = 13), metastatic disease (bone n = 14, liver n = 6, lung n = 4, lymph node n = 2), sarcoma (n = 8), malignant pleural mesothelioma (n = 5), ovarian cancer treated with whole abdominal irradiation (n = 4), lung cancer (n = 3), skin malignancies (n = 3), chordoma (n = 2), meningioma (n = 2), one ependymoma and one medulloblastoma treated with craniospinal axis irradiation (n = 2), and others (n = 4). Nine patients were treated with single-fraction radiosurgery, nine with image-guided spinal reirradiation, and twelve patients were treated at multiple targets simultaneously. A pretreatment MV-CT scan was performed in 98.2% of the 3,026 fractions applied. After matching with the kilovoltage planning CT, corrections for translations and rotation around longitudinal axis (roll) were done.

Results:

Mean time on table was 24.8 min for the mentioned tumor entities with fractionated radiation, mean treatment time 10.7 min. Mean correction vector after MV-CT registration was 6.9 mm. With helical tomotherapy it was possible to achieve highly conformal dose distributions for targets of all sizes and multiple targets within one procedure. Image guidance with MV-CT allowed daily position correction and safe and precise treatment application. This was feasible even if the desired immobilization was not possible due to obesity, claustrophobia, pain, or neurologic or orthopedic impairment.

Conclusion:

Helical tomotherapy and daily image guidance with MV-CT could fast be introduced into daily clinical routine. This technique allows precise intensity-modulated radiotherapy (IMRT) in standard cases and offers new treatment options in a huge variety of difficult cases.

Hintergrund und Ziel:

Die helikale Tomotherapie wurde im Juli 2006 in der radioonkologischen Abteilung der Universitätsklinik Heidelberg in die klinische Routine eingeführt. Diese Arbeit soll die Erfahrungen der ersten 150 mit helikaler Tomotherapie behandelten Patienten beschreiben. Die Selektion der Patienten, Zeitaufwand, täglicher Gebrauch der Bildführung mittels Megavolt-(MV-)CT sowie die Qualität der Bestrahlungspläne sollen untersucht werden.

Patienten und Methodik:

Zwischen Juli 2006 und Mai 2007 wurden 150 Patienten mittels helikaler Tomotherapie im Universitätsklinikum Heidelberg behandelt. Das mittlere Alter betrug 60 Jahre mit einem Minimum von 30 Jahren und einem Maximum von 85 Jahren. 79 der Patienten erhielten eine Radiotherapie als Teil einer multimodalen Behandlung prä- oder postoperativ, 17 Patienten wurden einer kombinierten Radiochemotherapie unterzogen. 76% wurden in kurativer Absicht therapiert. Orte der Radiotherapieapplikation waren zentrales Nervensystem (n = 7), Kopf/Hals (n = 28), Thorax (n = 37), Abdomen (n = 58) und Skelettsystem (n = 20). Die häufigsten Tumorentitäten waren Prostatakarzinome (n = 28), Mammakarzinome (n = 17), gastrointestinale Tumoren (n = 19), Pharynxkarzinome (n = 14), Lymphome (n = 13), Metastasen (ossär n = 14, hepatisch n = 6, pulmonal n = 4, Lymphknoten n = 2), Sarkome (n = 8), maligne Pleuramesotheliome (n = 5), Ovarialkarzinome, die mittels Ganzabdomenbestrahlung behandelt wurden (n = 4), Bronchialkarzinome (n = 3), Hautmalignome (n = 3), Chordome (n = 2), Meningeome (n = 2), ein Ependymom und ein Medulloblastom, welche mittels Neuroachsenbestrahlung behandelt wurden, sowie andere Histologien (n = 4). Neun Patienten erhielten eine radiochirurgische Therapie in einer einzelnen Fraktion, neun Patienten eine bildgeführte spinale Rebestrahlung, und zwölf Patienten wurden an multiplen Targets gleichzeitig behandelt. Ein prätherapeutisches MV-CT wurde in 98,2% der 3 026 applizierten Fraktionen durchgeführt, und nach dem Matching wurden hierauf basierend Korrekturen für Translationen und Rotation um die Longitudinalachse („roll“) durchgeführt.

Ergebnisse:

Für die beschriebenen Tumorentitäten betrug die durchschnittliche Zeit auf dem Bestrahlungstisch bei fraktionierter Bestrahlung 24,8 min, die durchschnittliche Nettobehandlungszeit 10,7 min. Der mittlere Korrekturvektor nach MV-CT-Matching lag bei 6,9 mm. Mittels helikaler Tomotherapie war es möglich, hochkonformale Dosisverteilungen für Zielvolumina aller Größen oder multiple Zielvolumina in einer einzelnen Bestrahlungsprozedur zu erzielen. Dabei erlaubte die tägliche Bildführung mittels MV-CT eine sichere Positionskorrektur und präzise Durchführung der Therapie. Dies war auch möglich, wenn eine gewünschte Immobilisation aufgrund von Platzangst, Adipositas, Schmerzen oder neurologischer oder orthopädischer Begleiterkrankungen nicht vorgenommen werden konnte.

Schlussfolgerung:

Helikale Tomotherapie und tägliche Bildführung mittels MV-CT konnten schnell und erfolgreich in die klinische Routine eingeführt werden. Diese Technik ermöglicht die präzise und schonende Behandlung von Standardfällen mittels intensitätsmodulierter Strahlentherapie (IMRT) und eröffnet neue Behandlungsoptionen für schwierige Fälle.