Scattered Dose to Gonads and Associated Risks from Radiotherapy for Common Pediatric Malignancies

Purpose:

To measure the scattered dose to ovaries and testes from radiotherapy for common pediatric malignancies and to assess the relevant risks for radiation-induced gonadal damage and hereditary disorders in future generations.

Material and Methods:

Radiotherapy for central nervous system tumors, acute leukemia, neuroblastoma, Hodgkin's disease, Wilms' tumor, and sarcoma was simulated on three humanoid phantoms representing patients of 5, 10, and 15 years of age. Ovarian and testicular dose measurements were performed using thermoluminescent dosimeters on a linear accelerator with multileaf collimator (MLC) producing 6-MV X-rays. The effect of lead block introduction into the primary beam on the gonadal dose was evaluated. Gonadal dose from radiotherapy for abdominal tumors was measured using an 18-MV photon beam.

Results:

For a tumor dose range of 12–55 Gy, the scattered dose to ovaries was 0.5–62.4 cGy depending upon the patient's age (corresponding phantom) and treatment site. The corresponding dose to testes was 0.4–145.0 cGy. The use of blocks for field shaping can increase the gonadal dose up to a factor of 2.0 compared to that measured using MLC. Abdominal irradiation with 18-MV instead of 6-MV X-rays reduced the gonadal dose by more than 1.3 times. For female and male patients, the risk for induction of hereditary disorders was less than 81 × 10^–4 and 188 × 10^–4, respectively.

Conclusion:

The present dosimetric data suggest that pediatric radiotherapy is not associated with a risk for permanent damage to gonads excluded from the treatment volume. The risk for development of hereditary disorders in offspring conceived after exposure is low.

Ziel:

Messung der durch Streustrahlung bedingten Dosis für Ovarien und Testes bei der Strahlentherapie häufiger maligner pädiatrischer Erkrankungen zur Risikoabschätzung strahleninduzierter somatischer Schäden der Gonaden sowie genetischer Effekte.

Material und Methodik:

An drei anthropomorphen Phantomen, die Patienten im Alter von 5, 10 und 15 Jahren repräsentieren, wurde jeweils eine Strahlentherapie für Tumoren des Zentralnervensystems, akute Leukämie, Morbus Hodgkin, Wilms-Tumor und Sarkome simuliert. Ovar- und Testesdosen wurden mit Thermolumineszenzdosimetern an einem Linearbeschleuniger mit Multileafkollimator (MLC) und 6-MV-Photonenstrahlung gemessen. Der Einfluss von Bleiabsorbern zur Kollimation des Nutzstrahls auf die Gonadendosis wurde untersucht. Für die Messung der Gonadendosis bei einer Strahlentherapie abdomineller Tumoren wurde 18-MV-Photonenstrahlung verwendet.

Ergebnisse:

Bei Vorgabedosen zwischen 12 und 55 Gy betrug die durch Streustrahlung verursachte Ovardosis 0,5–62,4 cGy, abhängig vom Patientenalter (jeweiliges Phantom) und Tumorsitz. Die entsprechende Dosis der Testes war 0,4–145,0 cGy. Bei Verwendung von Blöcken für die Feldanpassung kann die Gonadendosis gegenüber den Messungen mit MLC bis zu einem Faktor 2 erhöht sein. Bei Bestrahlung im Abdomen mit 18-MV-Photonen verringerte sich die Gonadendosis um mehr als den Faktor 1,3 gegenüber der Bestrahlung mit 6 MV. Für weibliche und männliche Patienten läge das Risiko für genetische Effekte bei weniger als 81 × 10^–4 bzw. 188 × 10^–4.

Schlussfolgerung:

Die vorliegenden dosimetrischen Daten legen nahe, dass eine pädiatrische Strahlentherapie nicht mit dem Risiko für eine dauerhafte Schädigung der außerhalb des Behandlungsvolumens liegenden Gonaden einhergeht. Das Risiko für die Entwicklung von Erbkrankheiten in der Nachkommenschaft nach Strahlenexposition ist gering.