Published August 2016 | Version v1
Journal article

Evaluation of radiotherapy techniques for radical treatment of lateralised oropharyngeal cancers. Dosimetry and NTCP

  • 1. The Institute of Cancer Research, Sutton (United Kingdom)
  • 2. The Institute of Cancer Research, London (United Kingdom)
  • 3. Royal Marsden Hospital, Head and Neck Unit, London (United Kingdom)
  • 4. Royal Marsden Hospital, Head and Neck Unit, Sutton, Surrey (United Kingdom)

Description

The aim of this study was to investigate potential advantages and disadvantages of three-dimensional conformal radiotherapy (3DCRT), multiple fixed-field intensity-modulated radiotherapy (IMRT) and volumetric-modulated arc therapy (VMAT) in terms of dose to the planning target volume (PTV), organs at risk (OARs) and normal tissue complication probability (NTCP) for delivering ipsilateral radiotherapy. 3DCRT, IMRT and VMAT were compared in patients with well-lateralised primary tonsillar cancers who underwent primary radical ipsilateral radiotherapy. The following parameters were compared: conformity index (CI); homogeneity index (HI); dose-volume histograms (DVHs) of PTVs and OARs; NTCP, risk of radiation-induced cancer and dose accumulation during treatment. IMRT and VMAT were superior to 3DCRT in terms of CI, HI and dose to the target volumes, as well as mandible and dose accumulation robustness. The techniques were equivalent in terms of dose and NTCP for the contralateral oral cavity, contralateral submandibular gland and mandible, when specific dose constraint objectives were used on the oral cavity volume. Although the volume of normal tissue exposed to low-dose radiation was significantly higher with IMRT and VMAT, the risk of radiation-induced secondary malignancy was dependant on the mathematical model used. This study demonstrates the superiority of IMRT/VMAT techniques over 3DCRT in terms of dose homogeneity, conformity and consistent dose delivery to the PTV throughout the course of treatment in patients with lateralised oropharyngeal cancers. Dosimetry and NTCP calculations show that these techniques are equivalent to 3DCRT with regard to the risk of acute mucositis when specific dose constraint objectives were used on the contralateral oral cavity OAR. (orig.)

Availability note (English)

Available from: http://dx.doi.org/10.1007/s00066-016-0980-1

Abstract (German)

Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung potenzieller Vor- und Nachteile der dreidimensionalen, konformalen Strahlentherapie (3DCRT), der intensitaetsmodulierten Strahlentherapie (IMRT) in Step-and-Shoot-Technik und der intensitaetsmodulierten Rotationstherapie (''volumetric-modulated arc therapy'', VMAT) fuer die ipsilaterale Bestrahlung von Oropharynxtumoren hinsichtlich der Dosisverteilung im Planungszielvolumen (PTV), den Risikoorganen (OAR) und der Komplikationswahrscheinlichkeit in Normalgeweben (NTCP). Fuer die radikale Primaertherapie unterschiedlicher Faelle von streng unilateralen primaeren Tonsillenkarzinomen wurden Dosisverteilungen von 3DCRT, IMRT und VMAT verglichen. Hierfuer wurden Konformitaetsindex (CI), Homogenitaetsindex (HI), Dosis-Volumen-Histogramme (DVH) des PTV und der OAR, NTCP, Risiko von strahleninduzierten Zweittumoren und die aufsummierte applizierte Gesamtdosis untersucht. Die Bestrahlungsplaene von IMRT und VMAT waren in Bezug auf CI, HI, Dosisverteilung im Zielvolumen und im Unterkiefer sowie der tatsaechlich applizierten Dosis der 3DCRT ueberlegen. Bezueglich der Dosisverteilung, der NTCP der kontralateralen Mundhoehle, Gl. submandibularis und des Unterkiefers bei Anwendung einer dedizierten Dosisvolumenbeschraenkung der Mundhoehle waren die Techniken aequivalent. Obwohl das Niedrigdosisvolumen bei IMRT und VMAT signifikant hoeher war als bei 3DCRT, war das erwartete Risiko strahleninduzierter Zweittumoren abhaengig vom verwendeten mathematischen Modell. Die untersuchten IMRT-/VMAT-Techniken sind der 3DCRT bei der Bestrahlung streng unilateraler oropharyngealer Tumoren in Bezug auf die Dosishomogenitaet, Konformitaet und konsistente Bestrahlung des PTV waehrend der gesamten Behandlungsdauer ueberlegen. Dosimetrie und NTCP-Berechnungen zeigen, dass diese Techniken in Bezug auf das Risiko einer akuten Mukositis bei Anwendung einer spezifischen Dosisbeschraenkung auf die kontralaterale Mundhoehle aequivalent zu 3DCRT sind. (orig.)

Additional details

Identifiers

Publishing Information

Journal Title
Strahlentherapie und Onkologie
Journal Volume
192
Journal Issue
8
Journal Page Range
p. 516-525
ISSN
0179-7158
CODEN
STONE4