Comparative Planning Study for Proton Radiotherapy of Benign Brain Tumors

Purpose:

A comparative study of different systems for proton-based radiotherapy was conducted.

Material and Methods:

The Paul Scherrer Institute method for spot scanning was compared with the systems for passive scattering from the Helax-TMS and the Varian Eclipse. Twelve cases of “benign” brain tumors were considered (meningiomas, neurinomas, and hypophyseal adenomas). Organs at risk included chiasm, brainstem, eyes and optic nerves as well as the not otherwise specified healthy brain tissue in view of long-term toxicity.

Results:

The results showed that high target coverage was achievable (V₉₀ > 98% for all systems). Plans designed with the spot-scanning technique presented the minimum involvement of healthy tissue (e. g., the lowest maximum significant dose to healthy brain [25.6 Gy] or the lowest conformity index [CI₉₅ = 1.3], between 38% and 46% lower than for the other techniques).

Conclusion:

In this study, no definitive indication of superiority of any technique can be drawn but spot scanning can better conform dose distributions and minimize the irradiation of healthy volumes at medium to low dose levels, a factor of interest when long life expectancy is considered.

Ziel:

Ziel der Studie war ein Vergleich verschiedener Bestrahlungsplanungssysteme (TPS) für die Protonentherapie im Hinblick auf erreichbare Konformalität.

Material und Methodik:

Der TPS-pPSI-Plan für „spot scanning“ ohne Intensitätsmodulation des Paul-Scherrer-Instituts wurde mit den Systemen für „passive scattering“ von Helax-TMS-TPS und Varian Eclipse verglichen. Zwölf Fälle von gutartigen Hirntumoren wurden berücksichtigt (Meningeome, Neurinome und Hypophysenadenome). Risikoorgane waren Chiasma, Hirnstamm, Augen und Sehnerven sowie das nicht anders spezifizierte gesunde Hirngewebe im Hinblick auf langfristige Toxizität.

Ergebnisse:

Die Ergebnisse belegten, dass eine hohe Zielvolumenabdeckung erreichbar war (V₉₀ > 98% bei allen Systemen), wobei die Ergebnisse für die „Passive-scattering“-Technik etwas besser waren. Die durch „passive scattering“ mit Hilfe von Varian Eclipse entworfenen Pläne verursachten eine niedrigere Belastung der Risikoorgane. Die durch „Spot-scanning“-Technik entworfenen Pläne zeigten die geringste Belastung des gesunden Gewebes (d.h. die niedrigste maximal signifikante Dosis für gesundes Gewebe [25,6 Gy] oder den niedrigsten Konformitätsindex [CI₉₅ = 1,3], zwischen 38% und 46% niedriger als für die anderen Techniken).

Schlussfolgerung:

In der Studie lässt sich keine endgültige Aussage zur Überlegenheit der einen oder anderen Technik treffen; allerdings kann „spot scanning“ die Dosisverteilungen besser anpassen und bei mittlerer und niedriger Dosis die Bestrahlung gesunder Gewebe minimieren, was ein relevanter Faktor für die langfristige Lebenserwartung ist.