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:

Mehrere Forschungsgruppen haben gezeigt, dass die zusätzlichen Freiheitsgrade die therapeutische Breite erhöht, entweder durch Dosiserhöhung zum Target oder durch Dosisreduktion der Risikoorgane. Allerdings ist noch erhebliche Arbeit erforderlich, um diese neue nicht-koplanare Strahlentherapie umzusetzen.“ Um Techniken in die Klinik zu bringen, sollte die klinische Umsetzung Vorrang haben.¹

Neun [Lungenkrebs]-Studien wurden in diese Metaanalyse einbezogen und ausgewertet, und Behandlungspläne wurden sowohl mit koplanaren Strahlanordnungen (CBA) als auch mit nicht-koplanaren Strahlanordnungen (NCBA) entworfen. Nach der Kombination multizentrischer Ergebnisse haben NCBA-Pläne erhebliche Vorteile bei der Reduzierung von V20 der gesamten Lunge und der maximalen Dosis des Rückenmarks [im Vergleich zu CBA].²

Der in dieser Studie vorgeschlagene nicht-koplanare VMAT zeigte eine günstigere Planqualität als die koplanaren VMAT-Pläne für Lungen-SABR mit herznahen Tumoren.³

Die statische nicht-koplanare Couch-Optimierung führte zu maximalen Dosisreduktionen für OARs bei gleichzeitiger Beibehaltung der Zielkonformität für die Lungen-SBRT.⁴

Bei Tumoren der mittleren und unteren Lunge wird eine signifikante Verringerung der äquivalenten Einheitsdosis V30, V40 und V50 für das Herz beobachtet, wenn entweder nicht-koplanare Felder oder IMRT verwendet werden. IMRT reduziert auch die NTCP-, V5-, V13-, V20- und V30-Werte der Lunge und des Ösophagus-NTCP.⁵

Die Dosen für das Herz und die ipsilaterale Lunge waren mit nicht-koplanarem VMAT im Vergleich zu koplanarem VMAT und 3D-CRT deutlich niedriger. Eine CRT für die kontralaterale Brust und mäßig höhere Dosen für die kontralaterale Lunge wurden mit nicht-koplanarem VMAT im Gegensatz zu den Ergebnissen für koplanares VMAT und 3D-CRT vollständig vermieden.⁶

[Bei linksseitigem Brustkrebs] Im Vergleich zu koplanarem VMAT bietet nicht-koplanarer VMAT eine verbesserte Konformität und Homogenität des gesamten PTV, eine bessere Dosiseinsparung des Herzens, der bilateralen Lunge, der linken vorderen absteigenden Koronararterie (LAD) und der rechten Brust für lokoregionäres Strahlentherapie von linksseitigem Brustkrebs mit IMN, wodurch möglicherweise das Risiko einer normalen Gewebeschädigung verringert wird.⁷

[In dieser Studie zu bilateralen Brustkrebsfällen] wiesen VMAT-Pläne mit nicht-koplanaren Strahlenanordnungen signifikante dosimetrische Vorteile in Bezug auf die Schonung kritischer Organe auf, d. h. D(mean) der Herzdosen bei nahezu äquivalenten Lungendosen und gleich guter Zielvolumenabdeckung.⁸

[Für Patienten in unserer Studie zur] postoperativen stereotaktischen Körperbestrahlung (SBRT) bei Hochrisikorändern für pT1-T2/N0-Oropharynx- und Mundhöhlentumoren … VMAT coplanar + non-coplanar hatte bessere dosimetrische Ergebnisse als VMAT coplanar und ist auch zur Standardtechnik für die Behandlung geworden. In unserer Einrichtung erscheint die Akute Toxizität akzeptabel“.⁹

Für die ersten 15 Patienten einer prospektiven klinischen Phase-II-Studie zur Untersuchung der Sicherheit, Durchführbarkeit und Wirksamkeit der [nicht-koplanaren] Technik zur Behandlung von wiederkehrendem Kopf- und Halskrebs. … statistisch signifikante Erhöhungen der Dosiskonformität und der mittleren PTV- und GTV-Dosen. Bei einer mittleren Nachbeobachtungszeit von 12 Monaten … waren die vom Patienten berichteten Lebensqualitätskennzahlen günstig. … die Behandlung durchführbar, sicher und von den Patienten gut vertragen wurde. ¹⁰

25 zuvor behandelte HNO-Patienten wurden einer Neuplanung unterzogen, um die Dosisverteilungen entweder mit der koplanaren VMAT-Technik … oder mit nichtkoplanaren … VMAT-Plänen zu verbessern. [Nicht-koplanare] VMAT-Pläne ermöglichten eine Verringerung der Dosis-Volumen-Metriken für relevante OAR und die Ergebnisse sind aus dosimetrischer Sicht zuverlässig.¹¹

[Bei der Behandlung von nasopharyngealen Tumoren] VMAT mit optimierten nicht-koplanaren Bestrahlungsbahnen reduzierte die mittlere und maximale Dosis in gefährdeten Organen im Vergleich zu koplanaren VMAT-Plänen um durchschnittlich 19 %, während die Zielabdeckung konstant bleibt.¹²

VMAT lieferte eine deutlich bessere Zielabdeckung in Bezug auf V100 % (Volumen, das von der Isodosis 100 % umfasst wird) als IMRT, insbesondere wenn nc-VMAT verwendet wurde. Im Allgemeinen ist die Schonung gefährdeter Organe bei den drei Ansätzen ähnlich, obwohl nc-VMAT eine statistisch signifikante Reduzierung der Dosis auf die kontralaterale Ohrspeicheldrüse und Cochlea ermöglichen kann.¹³

Insgesamt gab es eine klare Tendenz zu höherer Planqualität bei nicht koplanaren Konfigurationen. B-VMAT führte zu einer verringerten Ausbreitung niedriger Dosen in der Lunge und der linken Brust. spezifische und planparameterabhängige dosimetrische Vorteile.¹⁴

Die nicht koplanare IMRT hatte eine bessere PTV-Abdeckung und eine bessere OAR-Ersparnis, abgesehen davon, dass sie in V5 zu Brust und Lunge größer war. Bei der IMRT bei jungen Patientinnen mit mediastinalem Lymphom reduziert die Verwendung einer nicht-koplanaren IMRT die Strahlendosis für Brüste und Lunge im Vergleich zur koplanaren IMRT erheblich und verringert somit das Risiko von Brustkrebs und Lungentoxizität. Neben jungen weiblichen Patienten kann die nicht-koplanare IMRT auch anderen Patienten mit mediastinalem Lymphom zugute kommen. ¹⁵

Die mittleren und maximalen Organ-Risiko-Dosen waren bei 4π gleich oder signifikant niedriger (P < 0,05) als bei VMAT. Eine besonders deutliche Dosisreduktion um 2,92 Gy bei der durchschnittlichen akkumulierten Maximaldosis des Hirnstamms ermöglichte Behandlungen, die ansonsten mit VMAT nicht den sicheren Dosisbeschränkungen genügen würden. Die Behandlungen wurden mit einem durchschnittlichen Patientenkomfortwert von 8,6/10 gut vertragen. Die intrafraktionelle Bewegung betrug für alle abgegebenen Fraktionen <1,5 mm und die durchschnittliche Abgabezeit betrug 34,1 Minuten.¹⁶

Erfahren Sie mehr über MapRT und SGRT für die Freiraumkartierung

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.

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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”

MapRT ist durch verschiedene erteilte und angemeldete Patente geschützt, einschließlich des erteilten US-Patents 10,549,116 (eingereicht am 3. Januar 2016)

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