Radiosurgery of Small Skull-Base Lesions

Background and Purpose:

Intensity-modulated stereotactic radiotherapy (IMSRT) has shown the ability to conform the dose to concavities and to better avoid critical organs for large tumors. Given the availability of an electronically driven micro-multileaf collimator, both intensity-modulated stereotactic radiosurgery (IMSRS) and dynamic conformal arc (DCA) technique (DCA) can be performed at the Novalis Shaped Beam Surgery Center, University of Erlangen-Nuremberg, Germany, since 12/2002. This study evaluates both techniques in small skull-base tumors treated with radiosurgery.

Material and Methods:

Between 12/2002 and 04/2004, a total of 109 radiosurgical procedures were performed in 77 patients, equally distributed between patients with acoustic neuroma (AN), pituitary adenoma (PA) and meningeoma (M). Six index patients (n = 2 AN, n = 1 PA, n = 3 M) routinely planned for dynamic arc stereotactic radiosurgery were replanned using the IMSRS approach (BrainScan, BrainLAB, Heimstetten, Germany). The RTOG radiosurgery quality assurance guidelines, isodose volumes, doses to organs at risk (OAR), and dose delivery criteria were compared.

Results:

DCA was superior to IMSRS for homogeneity and coverage. IMSRS could keep the high-dose-irradiated volumes (90% isodose volume) lower than DCA in the PA and AN with very small volumes, but all other lower dose volumes were larger for IMSRS. Dose maxima to OAR were higher for IMSRS. Treatment delivery time for IMSRS would clearly exceed treatment time for DCA by a factor of 2–3. The integral absorbed dose to the brain was much higher in the IMSRS than in the DCA approach (factor 2–3).

Conclusion:

RTOG radiosurgery guidelines were best met by the DCA rather than IMSRS approach for the treatment of small skull-base lesions. The IMSRS approach will increase the time for planning, dose delivery and integral dose to the brain. Thus, IMSRT techniques are recommended for fractionated stereotactic radiotherapy to larger volumes rather than for radiosurgery in small skull-base lesions.

Hintergrund und Ziel

Die intensitätsmodulierte stereotaktische Radiotherapie (IMSRT) kann an konkave Zielvolumina angepasste Dosisverteilungen kreieren. Für irregulär konfigurierte größere Tumoren an der Schädelbasis konnte für die IMSRT ein Vorteil gegenüber der stereotaktischen dreidimensionalen konformalen Radiotherapie gezeigt werden. Mit dem dynamischen Mikromultileafkollimator des Novalis^®-Systems sind Dynamic-Conformal-Arc-(DCA-)Technik und intensitätsmodulierte stereotaktische Radiochirurgie (IMSRS) durchführbar. Die beiden Bestrahlungstechniken werden in der vorliegenden Studie verglichen.

Material und Methodik:

Seit 12/2002 wurden im Novalis Shaped Beam Surgery Center der Universität Erlangen 109 Zielvolumina bei 77 Patienten radiochirurgisch behandelt, davon gleich viele Patienten mit Akustikusneurinomen (AN), Hypophysenadenomen (PA) und Meningeomen (M). Sechs für DCA-Technik geplante Patienten (n = 2 AN, n = 1 PA, n = 3 M) wurden mit IMSRS neu geplant und hinsichtlich der RTOG-Qualitätsindizes und Dosisvolumina ausgewertet.

Ergebnisse:

Die DCA-Technik war der IMSRS bezüglich Homogenität und Zielvolumenabdeckung überlegen. Die IMSRS konnte die 90%-Hochdosisvolumina für das PA und das AN1 geringer halten als die DCA-Technik. Alle anderen niedrigeren Dosisvolumina waren jedoch bei der DCA-Technik kleiner. Die Dosismaxima für die meisten Risikoorgane waren für die IMSRS höher. Die geschätzte Behandlungszeit (Anzahl Bestrahlungsfelder, Intensitätsstufen) war für die IMSRS wesentlich länger, mit einer weitaus größeren zur Dosisverabreichung erforderlichen Anzahl an Monitoreinheiten (jeweils um den Faktor 2–3 höher).

Schlussfolgerung:

Die DCA-Technik ist für die Radiochirurgie kleiner Tumoren an der Schädelbasis hinsichtlich der Einhaltung der RTOG-Richtlinien besser geeignet als die IMSRS. Die Zeiten für die Planung und Verabreichung der Dosis sind für DCA kürzer, die integrale Ganzhirndosis und die Bestrahlungsvolumina für die mittleren und niedrigen Dosen sind geringer als bei der IMSRS.