The mean lung dose (MLD). Predictive criterion for lung damage
- 1. Dresden University of Technology (TU Dresden), Clinic and Polyclinic for Radiotherapy and Radiation Oncology, Carl Gustav Carus Medical Faculty, Dresden (Germany)
Description
The purpose of this work was to prove the validity of the mean lung dose (MLD), widely used in clinical practice to estimate the lung toxicity of a treatment plan, by reevaluating experimental data from mini pigs. A total of 43 mini pigs were irradiated in one of four dose groups (25, 29, 33, and 37 Gy). Two regimens were applied: homogeneous irradiation of the right lung or partial irradiation of both lungs - including parts with lower dose - but with similar mean lung doses. The animals were treated with five fractions with a linear accelerator applying a CT-based treatment plan. The clinical lung reaction (breathing frequency) and morphological changes in CT scans were examined frequently during the 48 weeks after irradiation. A clear dose-effect relationship was found for both regimens of the trial. However, a straightforward relationship between the MLD and the relative number of responders with respect to different grades of increased breathing frequency for both regimens was not found. A morphologically based parameter NTCPlung was found to be more suitable for this purpose. The dependence of this parameter on the MLD is markedly different for the two regimens. In clinical practice, the MLD can be used to predict lung toxicity of a treatment plan, except for dose values that could lead to severe side effects. In the latter mentioned case, limitations to the predictive value of the MLD are possible. Such severe developments of a radiation-induced pneumopathy are better predicted by the NTCPlung formalism. The predictive advantage of this parameter compared to the MLD seems to remain in the evaluation and comparison of widely differing dose distributions, like in the investigated trial. (orig.)
Availability note (English)
Available from: http://dx.doi.org/10.1007/s00066-015-0833-3Abstract (German)
Es soll unter Reevaluation von Tierversuchsdaten am Minischwein geprueft werden, ob die in der klinischen Praxis zur Beurteilung der Lungentoxizitaet eines Bestrahlungsregims regelhaft verwendete mittlere Lungendosis (MLD) eine zuverlaessige Voraussage der Lungenbelastung erlaubt. Insgesamt 43 Minischweine wurden in vier Dosisgruppen (25, 29, 33 und 37 Gy) entweder mit einer homogenen Bestrahlung der gesamten rechten Lunge oder mit einer Teillungenbestrahlung (jeweils Anteile beider Lungen auch mit niedrigerer Dosis) mit vergleichbarer MLD nach CT-gestuetzter Bestrahlungsplanung am Linearbeschleuniger in fuenf Fraktionen bestrahlt. Die Tiere wurden 48 Wochen nachbeobachtet und in regelmaessigen Abstaenden sowohl hinsichtlich ihrer klinischen Lungenreaktion (Atemfrequenzerhoehung) als auch der im CT nachweisbaren bildmorphologischen Veraenderungen kontrolliert. Es besteht eine klare Dosis-Effekt-Beziehung in beiden Versuchsarmen. Allerdings zeigte sich kein eindeutiger Zusammenhang zwischen der MLD und dem relativen Response hinsichtlich verschiedener Grade der Atemfrequenzerhoehung fuer beide Versuchsarme. Hierfuer scheint ein morphologisch basierter Parameter NTCPlung besser geeignet zu sein. Der Verlauf dieses Parameters in Abhaengigkeit der MLD unterscheidet sich deutlich fuer beide Versuchsarme. Die MLD kann in der klinischen Praxis fuer die Vorhersage der Lungentoxizitaet eines Bestrahlungsregims genutzt werden, sofern in Abhaengigkeit von der zu applizierenden Dosis nicht mit einer schwereren Nebenwirkung gerechnet wird. Sind jedoch schwerere Lungenreaktionen zu erwarten, so sind Einschraenkungen hinsichtlich der Vorhersage der Lungentoxizitaet mittels MLD moeglich. Schwere Radiopneumonitisverlaeufe werden besser durch einen NTCPlung-Wert beschrieben. Dieser Vorteil scheint auch bei der Bewertung und dem Vergleich stark differierender Dosisverteilungen, wie im vorliegenden Versuch, erhalten zu bleiben. (orig.)Additional details
Identifiers
Publishing Information
- Journal Title
- Strahlentherapie und Onkologie
- Journal Volume
- 191
- Journal Issue
- 7
- Journal Page Range
- p. 557-565
- ISSN
- 0179-7158
- CODEN
- STONE4
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 46105853
- Subject category
- S62: RADIOLOGY AND NUCLEAR MEDICINE;
- Descriptors DEI
- BIOLOGICAL RADIATION EFFECTS; CORRELATIONS; DOSE-RESPONSE RELATIONSHIPS; GY RANGE 10-100; IRRADIATION; LUNGS; MINIATURE SWINE; PLANNING; RADIATION DOSES; RADIOTHERAPY; REGRESSION ANALYSIS; RESPIRATION; SPATIAL DOSE DISTRIBUTIONS; TOXICITY
- Descriptors DEC
- ABSORBED DOSE RANGE; ANIMALS; BIOLOGICAL EFFECTS; BODY; DOMESTIC ANIMALS; DOSES; GY RANGE; MAMMALS; MATHEMATICS; MEDICINE; NUCLEAR MEDICINE; ORGANS; RADIATION DOSE DISTRIBUTIONS; RADIATION DOSE RANGES; RADIATION EFFECTS; RADIOLOGY; RESPIRATORY SYSTEM; STATISTICS; SWINE; THERAPY; VERTEBRATES