Nicht-koplanare Strahlentherapie

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Dipl.-Ing. K. Hierholz, Klinikum Darmstadt

Aktuelle Studien zeigen, dass nicht-koplanare Behandlungen klinisch relevante Verbesserungen der Behandlungspläne1, bewirken können, insbesondere bei Lungenkrebs 2,3,4,5 Brustkrebs6,7,8,9,, Kopf- und Halskrebs 10,11,12,13,14, Lymphome15, 16, und hochgradiges Gliom 17.  Traditionell erfordern nicht-koplanare Behandlungen zusätzliche Planungs- und Maschinenzeit, sowohl für Probeläufe als auch für Behandlungen. Darüber hinaus sind einige nicht koplanare Pläne nicht bestrahlbar, was zu komplizierten Neuplanungen und wiederholten Qualitätssicherungsarbeiten führen kann, welches zu Verzögerungen bei der Patientenbehandlung und höheren Kosten führt.

MapRT soll dazu beitragen, die praktischen Herausforderungen nicht koplanarer Behandlungen zu meistern: Überprüfung auf nutzbare Tisch- und Gantrywinkel während der Planung, Kartierung sicherer Strahlübergänge und Anzeige der maximal sicheren Tisch- und Gantrywinkel, die für jeden Patienten in seiner Behandlungsposition möglich sind.

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Aktuelle Forschungsergebnisse zu nicht-koplanaren Behandlungen:

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1. Smyth G, Evans PM, Bamber JC, Bedford JL. Recent developments in non-coplanar radiotherapy. Br J Radiol. 2019 May;92(1097):20180908. doi: 10.1259/bjr.20180908. Epub 2019 Feb 1. PMID: 30694086; PMCID: PMC6580906.

2. Ma M, Ren W, Li M, Niu C, Dai J. Dosimetric comparison of coplanar and non-coplanar beam arrangements for radiotherapy of patients with lung cancer: A meta-analysis. J Appl Clin Med Phys. 2021 Apr;22(4):34-43. doi: 10.1002/acm2.13197. Epub 2021 Feb 26. PMID: 33634946; PMCID: PMC8035566.

3. Kim ST, An HJ, Kim JI, Yoo JR, Kim HJ, Park JM. Non-coplanar VMAT plans for lung SABR to reduce dose to the heart: a planning study. Br J Radiol. 2020 Jan;93(1105):20190596. doi: 10.1259/bjr.20190596. Epub 2019 Oct 22. PMID: 31625759; PMCID: PMC6948076..

4. Lincoln JD, MacDonald RL, Syme A, Thomas CG. Static couch non-coplanar arc selection optimization for lung SBRT treatment planning. Phys Med Biol. 2023 Jul 21;68(15). doi: 10.1088/1361-6560/ace23f. PMID: 37369237.

5. Chapet O, Khodri M, Jalade P, N’guyen D, Flandin I, D’hombres A, Romestaing P, Mornex F. Potential benefits of using non-coplanar field and intensity modulated radiation therapy to preserve the heart in irradiation of lung tumors in the middle and lower lobes. Radiother Oncol. 2006 Sep;80(3):333-40. doi: 10.1016/j.radonc.2006.07.009. Epub 2006 Aug 24. PMID: 16934354.

6. J, F., et al. (2023). Locoregional breast radiotherapy including IMN: optimizing the dose distribution using an automated non-coplanar VMAT-technique. Acta oncologica (Stockholm, Sweden), [online] 62(10). doi:https://doi.org/10.1080/0284186X.2023.2264488.

7. Xu, Y., Ma, P., Hu, Z., Tian, Y., Men, K., Wang, S., Xu, Y. and Dai, J. (2021). Non-coplanar volumetric modulated arc therapy for locoregional radiotherapy of left-sided breast cancer including internal mammary nodes. Radiology and Oncology, 55(4), pp.499–507. doi:https://doi.org/10.2478/raon-2021-0045.

8. A, B., et al. (2023). Dosimetric Comparision of Coplanar versus Non-coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy for Treatment of Bilateral Breast Cancers. Journal of medical physics, [online] 48(3). doi:https://doi.org/10.4103/jmp.jmp_36_23.

9. Biau J, Lopez L, Thivat E, Casile M, Millardet C, Saroul N, Pham-Dang N, Molnar I, Bourhis J, Lapeyre M. Postoperative SBRT in the treatment of early-stage oropharyngeal and oral cavity cancers with high-risk margins: A dosimetric comparison of volumetric modulated arc therapy with or without non-coplanar arcs and acute toxicity outcomes from the STEREOPOSTOP GORTEC 2017-03 phase 2 trial. Clin Transl Radiat Oncol. 2022 Nov 14;38:169-174. doi: 10.1016/j.ctro.2022.11.007. PMID: 36466746; PMCID: PMC9712819.

10. Woods KE, Ma TM, Cook KA, Morris ED, Gao Y, Sheng K, Kishan AU, Hegde JV, Felix C, Basehart V, Narahara K, Shen Z, Tenn S, Steinberg ML, Chin RK, Cao M. A Prospective Phase II Study of Automated Non-Coplanar VMAT for Recurrent Head and Neck Cancer: Initial Report of Feasibility, Safety, and Patient-Reported Outcomes. Cancers (Basel). 2022 Feb 14;14(4):939. doi: 10.3390/cancers14040939. PMID: 35205686; PMCID: PMC8870161.

11.  Gayen S, Kombathula SH, Manna S, Varshney S, Pareek P. Dosimetric comparison of coplanar and non-coplanar volumetric-modulated arc therapy in head and neck cancer treated with radiotherapy. Radiat Oncol J. 2020 Jun;38(2):138-147. doi: 10.3857/roj.2020.00143. Epub 2020 May 26. PMID: 33012157; PMCID: PMC7533406.

12.  Subramanian VS, Subramani V, Chilukuri S, Kathirvel M, Arun G, Swamy ST, Subramanian K, Fogliata A, Cozzi L. Multi-isocentric 4π volumetric-modulated arc therapy approach for head and neck cancer. J Appl Clin Med Phys. 2017 Sep;18(5):293-300. doi: 10.1002/acm2.12164. Epub 2017 Aug 20. PMID: 28834021; PMCID: PMC5874945.

13. Wild, E., Bangert, M., Nill, S. and Oelfke, U. (2015). Non-coplanar VMAT for nasopharyngeal tumors: Plan quality versus treatment time. Medical Physics, 42(5), pp.2157–2168. doi:https://doi.org/10.1118/1.4914863.

14. Orlandi E, Giandini T, Iannacone E, De Ponti E, Carrara M, Mongioj V, Stucchi C, Tana S, Bossi P, Licitra L, Fallai C, Pignoli E. Radiotherapy for unresectable sinonasal cancers: dosimetric comparison of intensity modulated radiation therapy with coplanar and non-coplanar volumetric modulated arc therapy. Radiother Oncol. 2014 Nov;113(2):260-6. doi: 10.1016/j.radonc.2014.11.024. Epub 2014 Nov 29. PMID: 25467003.

15. Rossi L, Cambraia Lopes P, Marques Leitão J, Janus C, van de Pol M, Breedveld S, Penninkhof J, Heijmen BJM. On the Importance of Individualized, Non-Coplanar Beam Configurations in Mediastinal Lymphoma Radiotherapy, Optimized With Automated Planning. Front Oncol. 2021 Apr 15;11:619929. doi: 10.3389/fonc.2021.619929. PMID: 33937025; PMCID: PMC8082440.

16. Chen X, Jin D, Wang S, Li M, Huang P, Dai J. Non-coplanar intensity-modulated radiation therapy for young female patients with mediastinal lymphoma. J Appl Clin Med Phys. 2012 Nov 8;13(6):3769. doi: 10.1120/jacmp.v13i6.3769. PMID: 23149772; PMCID: PMC5718536.

17. Yu VY, Landers A, Woods K, Nguyen D, Cao M, Du D, Chin RK, Sheng K, Kaprealian TB. A Prospective 4π Radiation Therapy Clinical Study in Recurrent High-Grade Glioma Patients. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2018 May 1;101(1):144-151. doi: 10.1016/j.ijrobp.2018.01.048. Epub 2018 Jan 31. PMID: 29619962.

18. Ke Sheng presentation SGRT Community Meeting 2022, “Surface Guided Clearance Mapping: See More, Do More and Achieve More”

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