Сравнение методов тотального облучения тела (ТОТ) с использованием TomoTherapy и ротационной лучевой терапии, модулированной по объему (VMAT) на ускорителе Elekta. Опыт одного Центра.

Введение

В данной работе представлен опыт НМИЦ ДГОИ им. Д. Рогачева по разработке и внедрению двух различных способов тотального облучения тела (ТОТ), основанных на лучевой терапии с модуляцией по интенсивности, а именно спиральной Томотерапии (НТ, Helical TomoTherapy) и технологии ротационной лучевой терапии, модулированной по объему VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy), осуществляемой на классическом линейном ускорителе Elekta Synergy.

Целью работы является дозиметрическое сравнение двух методов тотального облучения тела: с использованием ТomoTherapy и линейного ускорителя Elekta, реализуемых в одном Центре

Материал и методы

Тотальное облучение тела проводилось 156 пациентам детского возраста, страдающим различными гематологическими заболеваниями. Режим облучения: разовая очаговая доза (РОД) 2,0 Гр до суммарной очаговой дозы (СОД) 12,0 Гр за три дня облучения (2 фракции в день с интервалом не менее 6 часов). На этапе предлучевой подготовки были оконтурены все тело и ребра в качестве мишеней, а также легкие, почки и передний отрезок глаза как критические структуры.

При планировании облучения опирались на следующие параметры: не менее 95% PTV должно было получать дозу 11,4 Гр; 10,0 Гр должно получать не менее 95% объема ребер; объем каждого легкого, получающего 8,0 Гр, не должен превышать 40%; средняя доза в каждой из почек не должна превышать 9,0 Гр; доза в переднем отрезке глаза должна быть максимально снижена при сохранении дозы в PTV.

Результаты

Всего в период с июля 2014 года по декабрь 2018 года ТОТ проведено 156 пациентам, из них 128 – на аппарате ТomoTherapy и 28 пациентам – на линейном ускорителе Elekta. В отделении лучевой терапии НМИЦ ДГОИ им. Д. Рогачева были разработаны и внедрены в практику четко сформулированные дозиметрические критерии принятия плана облучения. Стандартизированный подход к ТОТ был реализован при облучении 17 пациентов на линейном ускорителе Elekta и 91 пациентов на TomoTherapy (всего 116 пациентов).

В обеих методиках качество покрытия мишеней удовлетворяло предписанным критериям. В стандартизированном варианте ТОТ 95% объема ребер получило в соответствии с предписанием не менее 10,0 Гр, как для TomoTherapy так и для Elekta, 95% PTV получило соответственно 11,7±0,2 Гр и 11,6±0,1 Гр. Средняя доза в почках не превышала 8,0 Гр в обеих методиках, oбъем легких, получающих дозу 8,0 Гр не превышал 40%. Минимальная доза в легких составила 6,2±0,2 Гр и 5,1±0,4 Гр для TomoTherapy и для Elekta соответственно. Облучение мишени проводится более равномерно при использовании TomoTherapy, что подтверждается меньшим значением индексов гомогенности для TomoTherapy (16 ± 4%), чем для Elekta (19 ± 3%).

Заключение

Разработанные методики ТОТ, позволяют подводить предписанную дозу к мишени при сохранении заданных уровней доз в органах риска. Планы TomoTherapy показывают лучшее покрытие мишени и гомогенность, чем VMAT планы для Elekta. Использование стандартизированного подхода позволяет количественно оценить планы лучевой терапии и, в последующем, сравнить результаты лечения для отдельных групп пациентов, получавших ТОТ в различных вариантах.

1. Wong J. Y., Filippi A. R., Dabaja B. S., Yahalom J., & Specht L. Total body irradiation: guidelines from the international lymphoma radiation oncology group (ILROG). International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 2018; 101(3): 521-529.

2. Chen C. I., Abraham R., Tsang R., Crump M., Keating A., & Stewart A. K. Radiation-associated pneumonitis following autologous stem cell transplantation: predictive factors, disease characteristics and treatment outcomes. Bone marrow transplantation 2001; 27(2): 177–182.

3. Bölling T., Kreuziger D. C., Ernst I., Elsayed H., & Willich N. Retrospective, monocentric analysis of late effects after Total Body Irradiation (TBI) in adults. Strahlentherapie und Onkologie 2011; 187(5): 311-315.

4. Sampath S., Schultheiss T. E., & Wong J. Dose response and factors related to interstitial pneumonitis after bone marrow transplant. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 2005; 63(3): 876-884.

5. Cheng J. C., Schultheiss T. E., & Wong J. Y. Impact of drug therapy, radiation dose, and dose rate on renal toxicity following bone marrow transplantation. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 2008; 71(5): 1436-1443.

6. Kelsey C. R., Horwitz M. E., Chino J. P., Craciunescu O., Steffey B., Folz R. J., et al. Severe pulmonary toxicity after myeloablative conditioning using total body irradiation: an assessment of risk factors. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 2011; 81(3): 812-818.

7. Кобызева Д.А., Масчан М.А., Виллих Н.А., Логинова А.А., Нечеснюк А.В. Первый российский опыт применения Томотерапии для проведения тотального облучения тела у детей. Российский Журнал детской гематологии и онкологии 2016; 2: 64-67.

8. Stein A., Palmer J., Tsai N. C., Al Malki M. M., Aldoss I., Ali H., et al. Phase I trial of total marrow and lymphoid irradiation transplantation conditioning in patients with relapsed/refractory acute leukemia. Biology of Blood and Marrow Transplantation 2017; 23(4): 618-624.

9. Penagaricano J. A., Chao M., Van Rhee F., Moros E. G., Corry P. M., & Ratanatharathorn V. Clinical feasibility of TBI with helical TomoTherapy. Bone marrow transplantation 2011; 46(7): 929–935.

10. Gruen A., Ebell W., Wlodarczyk W., Neumann O., Kuehl J. S., Stromberger C., et al. Total Body Irradiation (TBI) using Helical TomoTherapy in children and young adults undergoing stem cell transplantation. Radiation Oncology 2013; 8(1): 92.

11. Wong J. Y., Rosenthal J., Liu A., Schultheiss T., Forman S., & Somlo G. Image-guided total-marrow irradiation using helical TomoTherapy in patients with multiple myeloma and acute leukemia undergoing hematopoietic cell transplantation. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 2009; 73(1): 273-279.

12. Hui S. K., Kapatoes J., Fowler J., Henderson D., Olivera G., Manon R. R., et al. Feasibility study of helical TomoTherapy for total body or total marrow irradiation. Medical Physics 2005; 32(10): 3214-3224.

13. Aydogan B., Kavak G. O., Koshy M., Ozturk N., Yeginer M., Smith B., et al. Initial Clinical Experience with Linac-based Intensity Modulated Total Marrow Irradiation (IM-TMI). International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 2011; 81(2): S200.

14. Patel P., Aydogan B., Koshy M., Mahmud D., Oh A., Saraf S. L., et al. Combination of Linear Accelerator–Based Intensity-Modulated Total Marrow Irradiation and Myeloablative Fludarabine/Busulfan: A Phase I Study. Biology of Blood and Marrow Transplantation 2014; 20(12): 2034-2041.

15. Jensen L. G., Stiller T., Wong J. Y., Palmer J., Stein A., & Rosenthal J. Total Marrow Lymphoid Irradiation/Fludarabine/Melphalan Conditioning for Allogeneic Hematopoietic Cell Transplantation. Biology of Blood and Marrow Transplantation 2018; 24(2): 301-307.

16. Fogliata A., Cozzi L., Clivio A., Ibatici A., Mancosu P., Navarria P., et al. Preclinical assessment of volumetric modulated arc therapy for total marrow irradiation. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 2011: 80(2): 628-636.

17. Wong J. Y., Liu A., Schultheiss T., Popplewell L., Stein A., Rosenthal J., et al. Targeted total marrow irradiation using three-dimensional image-guided tomographic intensity-modulated radiation therapy: an alternative to standard total body irradiation. Biology of Blood and Marrow Transplantation 2006; 12(3): 306-315.

18. Springer A., Hammer J., Winkler E., Track C., Huppert R., Böhm A., et al. Total body irradiation with volumetric modulated arc therapy: dosimetric data and first clinical experience. Radiation Oncology 2016; 11(1): 46.

19. Chakraborty S., Cheruliyil S., Bharathan R., & Muttath G. Total body irradiation using VMAT (RapidArc): A planning study of a novel treatment delivery method. Int J Cancer Ther Oncol 2015; 3: 03028.

20. Sarradin V., Simon L., Huynh A., Gilhodes J., Filleron T., & Izar F. Total body irradiation using Helical TomoTherapy®: Treatment technique, dosimetric results and initial clinical experience. Cancer/Radiothérapie 2018; 22(1): 17-24.

21. The International Commission on Radiation Units and Measurements, ICRU Report № 83

22. Логинова А.А., Товмасян Д.А., Черняев А.П., Варзарь С.М., Кобызева Д.А., Нечеснюк А.В. Методика стыковки полей при тотальном облучении тела с использованием технологии Томотерапии. Медицинская радиология и радиационная безопасность 2018; 63(2): 55-61.