Inverse Treatment Planning and Stereotactic Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) of the Tumor and Lymph Node Levels for Nasopharyngeal Carcinomas Description of Treatment Technique, Plan Comparison, and Case Study

Purpose:

Inverse treatment planning and intensity-modulated radiation therapy (IMRT) promise advantages in the treatment of tumors of the head and neck region. Currently published studies use IMRT only in the treatment of the primary tumor. In these studies, the lymph nodes of the neck were treated using conventional techniques. The feasibility of an IMRT technique with allows treatment of the complete target volume, including the primary tumor and lymph nodes, without a beam split is described.

Patient and Method: For inverse treatment planning, the KonRad planning system was used. The primary as well as the secondary PTV (bilateral lymph node levels) were treated with one intensity-modulated primary plan. To increase the dose in the primary PTV and suspicious lymph nodes, an intensity-modulated boost plan was performed. The “step and shoot” IMRT technique was used. A plan comparison between the described IMRT approach and an IMRT approach using a split-beam technique was performed focusing on the treatment time. A patient with a carcinoma of the nasopharynx was treated with curative intent by a combined radiochemotherapy.

Results: The median total dose to the primary PTV was 70 Gy, to suspicious lymph nodes ≥ 66.0 Gy, and to the secondary PTV 52 Gy. The defined maximum doses to the organs at risk were not exceeded, and the median dose to the protected parotid gland amounted to 21 Gy. Comparison of the treatment time between both IMRT approaches revealed only a slightly shorter treatment time (1–3 min) for the split-beam IMRT technique without considering the remaining conventional treatment parts of the split-beam IMRT technique. The patient achieved a complete response, and 18 months after treatment no signs of recurrent disease are visible.

Conclusions: IMRT allows the treatment of the target volumes with high doses combined with an excellent sparing of the organs at risk. The IMRT approach presented here makes the treatment of the whole target volume with a single-beam arrangement feasible and does not increase the treatment time compared to a split-beam IMRT technique. Treatment time was comparable to a conventional three-field technique combined with electrons. This IMRT technique can prevent over- or underdosage at field matchlines in the head and neck region and, moreover, is able to spare parotid glands and therefore better avoid xerostomia compared to conventional techniques.

Hintergrund:

Die Verwendung der inversen Bestrahlungsplanung und der intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT) verspricht Vorteile bei der Behandlung von Tumoren im HNO-Bereich. Die derzeit veröffentlichten Studien verwenden IMRT lediglich für die Region des Primärtumors und benutzen für die Bestrahlung der Lymphabflusswege konventionelle Techniken. In diesem Zusammenhang wird eine Technik vorgestellt, mit der es möglich ist, das gesamte Zielvolumen, d. h. den Primärtumor sowie die Lymphknoten, ohne Feldanschlüsse zu behandeln.

Patient und Methode: Die inverse Bestrahlungsplanung erfolgte mit dem “KonRad”-Planungssystem. Sowohl das primäre als auch das sekundäre PTV (beidseitige Lymphabflusswege) wurden mit einem intensitätsmodulierten Plan behandelt. Um die Dosis im primären PTV und in den malignitätsverdächtigen Lymphknoten zu erhöhen, wurde ein intensitätsmodulierter Boost-Plan angefertigt. Dabei wurde die “step and shoot”-Tecnik verwendet. Es wurde ein Planvergleich bezüglich der Behandlungszeit zwischen der vorgestellten IMRT-Technik und einer IMRT-Technik, die Feldanschlüsse verwendet, vorgenommen. Ein Patient mit Nasopharynxkarzinom wurde in kurativer Absicht mit einer kombinierten Radiochemotherapie behandelt.

Ergebnisse: Die mediane Gesamtdosis im primären PTV betrug 70 Gy, in den malignitätsverdächtigen Lymphknoten ≥ 60 Gy und im sekundären PTV 52 Gy (Abbildung 1, Tabelle 1). Die Maximaldosen der Risikostrukturen konnten eingehalten werden, und die mediane Dosis der geschonten Parotis betrug 21 Gy. Der Vergleich der Behandlungszeit zwischen beiden IMRT-Techniken (Tabelle 2) zeigte, dass die Behandlungszeit für die IMRT-Technik, die Feldanschlüsse verwendet, etwas geringer ist (1–3 min). Dabei ist die Zeit für die Behandlung der Lymphabflusswege noch nicht berücksichtigt. Der Patient zeigte eine komplette Rückbildung des Tumors, und 18 Monate nach Therapie gibt es kein Anzeichen für ein Rezidiv.

Schlussfolgerungen: Mit Hilfe der IMRT ist es möglich, hohe Dosen im Bestrahlungsvolumen zu erzielen und gleichzeitig die Risikostrukturen sehr gut zu schonen. Die vorgestellte IMRT-Technik ermöglicht es, das gesamte Zielvolumen mit einer Feldabfolge zu behandeln, und führt nicht zu einer Verlängerung der Behandlungszeit im Vergleich zu einer IMRT-Technik, die Feldanschlüsse verwendet. Die Behandlungszeit ist vergleichbar mit einer konventionellen Drei-Felder-Technik in Kombination mit Elektronen. Durch Verwendung dieser IMRT-Technik können Über- oder Unterdosierungen durch Feldanschlüsse im Halsbereich vermieden werden. Darüber hinaus ist möglich, die Ohrspeicheldrüsen mit dieser Technik zu schonen und deshalb eine Mundtrockenheit im Vergleich zu konventionellen Techniken zu verhindern.