Abstract
Purpose
The goal of the present work was to localize and quantify the actual delivered dose to the cervical spinal cord (SC) during head and neck cancer (H&N) treatment.
Materials and methods
A total of 20 H&N patients treated with bilateral nodal irradiation with helical tomotherapy (HT) were analyzed. Daily MVCTs were performed for image guidance. On every second MVCT, the SC was recontoured and the delivered dose for the given treatment fraction (12 fractions per patient) was recalculated. The magnitude and localization (CT slice, spinal cord quadrant) of the Dmax to the SC on the planning CT (PLAN-Dmax) and of the actual delivered Dmax (a-Dmax) were analyzed.
Results
A systematic deviation from the PLAN-Dmax was observed in 15 out of 20 patients. Large interpatient variability of the a-Dmax in the spinal cord was noted (4.5 ± 4 %). Intrapatient variability in a-Dmax was, generally, minimal (1.8 ± 2.7 %). Throughout the treatment course, the higher dose was located in the same CT slices and in the same quadrants (anterior right and anterior left) for the same patient.
Conclusion
Exact localization and quantification of the change of the a-Dmax can be made for most patients by recalculating the dose on the daily IGRT-MVCTs. This could be helpful in assessing whether replanning is necessary in patients with doses close to the known tolerance doses of the spinal cord.
Zusammenfassung
Ziel
Ziel der Arbeit ist es, die Dosis zu bestimmen, die während einer Strahlentherapie im Kopf-Hals-Bereich im Rückenmark wirklich ankam.
Material und Methoden
Es wurden insgesamt 20 Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren ausgewertet, die eine beidseitige Bestrahlung mittels Tomotherapie erhalten hatten. Auf jedem zweiten der täglich gefahrenen Image-Guidance-MVCTs wurde das Rückenmark eingezeichnet und die applizierte Dosis neu berechnet (insgesamt 12 Fraktionen pro Patient). Die Höhe und die Lokalisation (CT-Schicht sowie Quadrant des Rückenmarks) des Dosismaximums im Rückenmark (Dmax) wurden sowohl für das Planungs-CT (PLAN-Dmax) und für die MVCTs (tatsächlich verabreichte Dosis [a-Dmax]) bestimmt.
Ergebnisse
Bei 15 der 20 Patienten wurde eine systematische Abweichung des PLAN-Dmax gefunden. Zwischen den Patienten ergaben sich Unterschiede von a-Dmax im Rückenmark von 4,5 ± 4 %, innerhalb eines Patienten allerdings nur von 1,8 ± 2,7 %. Die neuberechneten Dmax lagen je Patient über die gesamte Behandlungsserie in der gleichen Schicht des CTs sowie im gleichen Quadranten (anterior links und rechts).
Zusammenfassung
Durch eine Neuberechnung der täglichen IGRT-MVCTs kann für die meisten Patienten eine genaue Lokalisation und Absolutbestimmung des verabreichten a-Dmax erfolgen. Vor allem bei Patienten mit einer Rückenmarksdosis nahe an der Toleranzdosis ist dies für die Entscheidung bezüglich einer Umplanung hilfreich.
References
Bijl HP, Luijk P van, Coppes RP et al (2003) Unexpected changes of rat cervical spinal cord tolerance caused by inhomogeneous dose distributions. Int J Radiat Oncol Biol Phys 57:274–281
Bijl HP, Luijk P van, Coppes RP et al (2006) Influence of adjacent low-dose fields on tolerance to high doses of protons in rat cervical spinal cord. Int J Radiat Oncol Biol Phys 64:1204–1210
Duma MN, Kampfer S, Schuster T et al (2012) Do we need daily image-guided radiotherapy by megavoltage computed tomography in head and neck helical tomotherapy? The actual delivered dose to the spinal cord. Int J Radiat Oncol Biol Phys 84:283–288
Duma MN, Kampfer S, Schuster T et al (2012) Adaptive radiotherapy for soft tissue changes during helical tomotherapy for head and neck cancer. Strahlenther Onkol 188:243–247
Kampfer S, Schell S, Duma MN et al (2011) Measurements to predict the time of target replacement of a helical tomotherapy. J Appl Clin Med Phys 12:3596
Kirkpatrick JP, Kogel AJ van der, Schultheiss TE (2010) Radiation dose-volume effects in the spinal cord. Int J Radiat Oncol Biol Phys 76:S42–S49
Lee TF, Fang FM, Chao PJ et al (2008) Dosimetric comparisons of helical tomotherapy and step-and-shoot intensity-modulated radiotherapy in nasopharyngeal carcinoma. Radiother Oncol 89:89–96
Lim DC, Gagnon PJ, Meranvil S et al (2010) Lhermitte’s sign developing after IMRT for head and neck cancer. Int J Otolaryngol 2010:907960
Pak D, Vineberg K, Feng F et al (2012) Lhermitte sign after chemo-IMRT of head-and-neck cancer: incidence, doses, and potential mechanisms. Int J Radiat Oncol Biol Phys 83:1528–1533
Saville D (1990) Multiple comparison procedures: the practical solution. Am Stat 44:174–180
Luijk P van, Bijl HP, Coppes RP et al (2001) Techniques for precision irradiation of the lateral half of the rat cervical spinal cord using 150 MeV protons [corrected]. Phys Med Biol 46:2857–2871
Welsh JS, Lock M, Harari PM et al (2006) Clinical implementation of adaptive helical tomotherapy: a unique approach to image-guided intensity modulated radiotherapy. Technol Cancer Res Treat 5:465–479
Compliance with ethical guidelines
Conflict of interest. M.N. Duma, T. Schuster, N. Aswathanarayana, L.-S. Fromm, M. Molls, H. Geinitz, and S. Kampfer state that there are no conflicts of interest.
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Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Part of this work was presented at the ESTRO Anniversary Congress, May 2011, London, U.K.
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Duma, M., Schuster, T., Aswathanarayana, N. et al. Localization and quantification of the delivered dose to the spinal cord. Strahlenther Onkol 189, 1026–1031 (2013). https://doi.org/10.1007/s00066-013-0436-9
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Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s00066-013-0436-9
Keywords
- Image-guided radiotherapy
- Head and neck neoplasms
- Helical tomotherapy
- Intensity-modulated radiotherapy
- Megavoltage CT