Comparision of Radiation-induced Secondary Malignancy Risk Between Intensity Modulated Radiotherapy and Volumetric Modulated Arc Therapy with Simultaneous Integrated Boost in the Treatment of Nasopharyngeal Carcinoma

INTRODUCTION: To compare intensity modulated radiotherapy (IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) with simultaneous integrated boost (SIB) in terms of secondary cancer risk after radiotherapy (RT) of nasopharyngeal cancer using the concept of organ equivalent dose (OED).
METHODS: IMRT-SIB and VMAT-SIB plans were generated with identical objective functions for 5 patients with nasopharyngeal cancer of early stage. Three different planning target volumes (PTVs); PTV1, PTV2 ve PTV3 were delineation for each patient and the prescribed doses were 52.8 Gray (Gy), 59.4 Gy and 69.3 Gy delivered in 33 fractions, respectively. Differential dose-volume histograms (DVHs) were used to calculate the OEDs with Schneider’s “full mechanistic” and “specific mechanistic sarcoma” dose-response models. Calculations of OED and excess absolute risks (EAR) were applied to the brain stem, spinal cord, oral cavity, parotid, pharynx, mandibular glands, mandible and soft tissue.
RESULTS: Clinically acceptable plans were achieved for all the IMRT-SIB and VMAT-SIB plans. OED-based secondary cancer risk for parotids was significant higher when VMAT-SIB was used. No significant difference was found in terms of the OED and EAR for other organs, including the brain stem, spinal cord, oral cavity, pharynx, mandibular glands, mandible and soft tissue.
DISCUSSION AND CONCLUSION: The most OED-based secondary cancer risks were similar when IMRT-SIB and VMAT-SIB were applied. However, the second cancer risk for the parotids was slightly higher when VMAT-SIB was used.

Eþ Zamanlý Ek Doz Yöntemi ile Tedavi Edilen Nazofarenks Kanseri Tanýlý Hastalarda Radyasyona Baðlý Ýkincil Kanser Riskinin Belirlenmesi: Yoðunluk Ayarlý Radyoterapi ve Volümetrik Ayarlý Ark Terapi Tekniklerinin Karþýlaþtýrýlmasý

GÝRÝÞ ve AMAÇ: Çalýþmanýn amacý, eþ zamanlý ek doz (simultaneous integrated boost, SIB) fraksiyon þemasý ile yoðunluk ayarlý radyoterapi (intensity-modulated radiotherapy, IMRT) ve volümetrik ayarlý ark terapi (volumetric-modulated arc therapy, VMAT) teknikleri kullanýlarak radyoterapi (RT) alan nazofarenks kanseri tanýlý hastalarda, organ eþdeðer doz (organ equivalent dose, OED) kavramý kullanýlarak, belirlenen organlar için RT’ye baðlý ikincil kanser risklerini hesaplamak ve karþýlaþtýrmaktýr.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Erken evre nazofarenks kanseri tanýlý 5 hastaya ait bilgisayarlý tomografi setleri kullanýlarak, IMRT-SIB ve VMAT-SIB tedavi planlarý oluþturulmuþtur. Her bir hasta için üç ayrý PTV (planning target volume, PTV) tanýmlanmýþ; PTV1, PTV2 ve PTV3. PTV’lere sýrasýyla 52.8 Gray (Gy), 59.4 Gy ve 69.3 Gy tedavi dozu 33 fraksiyonda verilmiþtir. IMRT-SIB ve VMAT-SIB planlarý oluþturulurken, PTV’ler ve risk altýndaki organlar (organs at risk, OARs) için ayný doz hedefleri kullanýlmýþtýr. Planlara ait diferansiyel doz-volüm histogram (dose-volume histogram, DVH) verileri ile Schneider'in “full mechanistic” ve “specific mechanistic sarcoma” modelleri kullanýlarak OED deðerleri ve ikincil kanser geliþim riskini ifade eden aþýrý mutlak risk (excess absolute risk, EAR) deðerleri hesaplanmýþtýr. OED ve EAR’ler beyin sapý, spinal kord, oral kavite, parotis, farenks, submandibular bez, mandibula ve yumuþak doku için hesaplanmýþtýr.
BULGULAR: IMRT-SIB ve VMAT-SIB teknikleri kullanýlarak oluþturulan tedavi planlarýnýn tümünde PTV’ler ve OAR’ler bakýmýndan klinik olarak kabul edilebilir planlar elde edilmiþtir. VMAT-SIB tekniði kullanýlan planlarda, ikincil kanser riski parotis için istatistiksel olarak anlamlý yüksek bulunmuþtur. Ýkincil kanser riskleri hesaplanan diðer organlar için teknikler arasýnda fark bulunmamýþtýr.
TARTIÞMA ve SONUÇ: IMRT-SIB ve VMAT-SIB teknikleri ile RT uygulanan erken evre nazofarenks kanseri tanýlý hastalar için tedavi sonrasý teorik olarak hesaplanan radyasyona baðlý ikincil kanser riskleri çoðu organ (parotis hariç) için benzerdir. Parotis için ise, VMAT-SIB kullanýldýðýnda ikincil kanser riski yüksektir.