HIT ’91 (prospective, co-operative study for the treatment of malignant brain tumors in childhood): Accuracy and acute toxicity of the irradiation of the craniospinal axis

Abstract

Background

It was the aim of the quality control program of the randomized trial HIT ’91 (intensive chemotherapy before irradiation versus maintenance chemotherapy after irradiation) to assess prospectively the quality of neuroaxis irradiation with respect to the protocol guidelines and to evaluate acute toxicity with respect to treatment arm.

Patients, Materials and Methods

Data of 134 patients undergoing irradiation of the craniospinal axis were available. Positioning aids, shielding techniques, treatment machines, choice of energy, total dose and fractionation were evaluated. A total of 651 simulation and verification films were analyzed to assess the coverage of the clinical target volume (whole brain, posterior fossa, sacral nerve roots) and deviations of field alignment between simulation and verification of first treatment. Field matching between whole brain and adjacent cranial spinal fields was analyzed with respect to site and width of junction. Acute maximal side effects were evaluated according to a modified WHO score for neurotoxicity, infections, skin, mucosa and myelotoxicity.

Results

In 91.3% of patients contemporary positioning aids and individualized shielding techniques were used to assure a reproducible treatment. In 98 patients (73.1%) linear accelerators and in 36 patients (26.8%) 60Cobalt machines were used. Single and total dose were administered according to the protocol guidelines in more than 90% of patients. In 20.2% of patients the cribriform plate, in 1.4% the middle cranial fossa and in 21.1% the posterior fossa and in 4.5% the 2nd sacral segment were incompletely encompassed by the treatment portals. Ninety-five percent of deviations of field alignment were less than 13.0 mm (whole brain) and 12 mm (cranial spinal field) with a random error between 4.9 and 7.6 mm (whole brain) and 6.9 mm and 9.9 mm (spinal canal), respectively. In 77.5% of patients the junctions between whole brain and cranial spinal fields were placed without a gap. A gap between 5 and 10 mm was left in 15 patients (18.7%), exceeding 10 mm in 3 patients. Acute neurotoxicity and skin reactions were mild, the rate of infections was low in both treatment arms. However, myelotoxicity resulted in interruptions of radiotherapy in 31.9% after intensive chemotherapy as compared to 20.0% without preceding chemotherapy.

Conclusions

In the HIT ’91 trial a precise radiotherapy of craniospinal axis has been performed in the majority of patients. Our findings indicate that the high quality is possibly an important contributing factor for the therapeutic outcome. However, preceding intensive chemotherapy caused marked toxicity of subsequent irradiation leading to a high rate of interruptions. Our database is subject to a future analysis of recurrences.

Zusammenfassung

Hintergrund

Das Ziel des Qualitätskontrollprogramms der randomisierten Studie HIT ’91 (intensive Chemotherapie vor Strahlenbehandlung vs. Erhaltungschemotherapie nach Strahlenbehandlung) bestand darin, prospektiv die Qualität der Neuroachsenbestrahlung unter Berücksichtigung der Protokollrichtlinien und die akute Toxizität in Abhängigkeit vom Behandlungsarm zu untersuchen.

Patienten, Materialien und Methoden

Daten von 134 Patienten, die eine Strahlenbehandlung der kraniospinalen Achse erhielten, wurden ausgewertet. Lagerungshilfen, Ausblockungstechniken, Bestrahlungsgeräte, Auswahl der Strahlungsenergie, der Gesamtdosis und Fraktionierung wurden beurteilt. 651 Simulations- und Verifikationsaufnahmen wurden analysiert, um die Erfassung des klinischen Zielvolumens (Ganzhirn unter Einschluβ der Meningen, hintere Schädelgrube, Duralsack) und Abweichungen der Feldanordnungen zwischen Simulation und Verifikation zum ersten Bestrahlungstermin zu ermitteln. Die Feldanschluβ zone zwischen Ganzhirn und kranialem spinalen Feld wurde unter Berücksichtigung der Lokalisation und der Breite des Feldanschlusses analysiert. Akute maximale Nebenwirkungen wurden entsprechend einem modifizierten WHO-Score für Neurotoxizität, Infektionen, Hautreaktionen, Schleimhautreaktionen und Knochenmarkfunktion ausgewertet.

Ergebnisse

Bei 91,3% der Patienten wurden derzeit gebräuchliche Lagerungshilfen und individualisierte Abschirmtechniken eingesetzt, um eine reproduzierbare Behandlung zu gewährleisten. Bei 98 Patienten (73,1%) erfolgte die Behandlung mit Linearbeschleunigern, bei 36 Patienten (26,8%) mit 60Co-Geräten. Einzel- und Gesamtdosis wurden entsprechend den Protokollrichtlinien bei mehr als 90% der Patienten appliziert. Bei 20,2% der Patienten war die Lamina cribrosa, bei 1,4% die mittlere Schädelgrube, bei 21,1% die hintere Schädelgrube und bei 4,5% der Duralsack unvollständig durch die Bestrahlungsfelder erfaβ t. 95% der Feldabweichungen lagen unterhalb von 13,0 mm (Ganzhirn) und 12 mm (kraniales spinales Feld) mit einem mittleren zufälligen Fehler zwischen 4,9 und 7,6 mm (Ganzhirn) und 6,9 und 9,9 mm (spinales Feld). Bei 77,5% der Patienten erfolgte der Feldanschluβ zwischen Ganzhirn und kranialem spinalen Feld ohne Lücke. Ein Abstand zwischen 5 und 10 mm wurde bei 15 Patienten (18,7%) belassen und überschritt 10 mm bei drei Patienten. In beiden Behandlungsarmen waren die akute Neurotoxizität und Hautreaktionen diskret, die Häufigkeit von Infektionen niedrig. Die Myelotoxizität resultierte jedoch in Unterbrechungen der Strahlentherapie bei 31,9% der Patienten nach der intensiven Chemotherapie im Vergleich zu 20% ohne vorangehende Chemotherapie.

Schluß folgerungen

In der Studie HIT ’91 wurde bei der Mehrheit der Patienten eine präzise Strahlenbehandlung der kraniospinalen Achse durchgeführt. Unsere Ergebnisse zeigen, daβ ein hoher Qualitätsstandard das therapeutische Ergebnis möglicherweise wesentlich beeinfluβ t. Eine vorangehende intensive Chemotherapie verursachte eine deutliche Akuttoxizität der Strahlenbehandlung, die zu einer hohen Rate von Unterbrechungen führte. Die erhobenen Daten bilden die Grundlage für eine zukünftige Rezidivanalyse.