Robust optimierte intensitäts-modulierte Protonentherapie mit simultan integriertem Boost reduziert die periphere Dosis im Normalgewebe bei Patienten mit nicht-metastasiertem Pankreaskarzinom

Fragestellung
Für Patienten mit einem grenzwertig resektablen oder irresektablen, lokal fortgeschrittenen, nicht metastasierten Pankreaskarzinom (LAPC) sind die neoadjuvante oder primäre Radiochemotherapie neben der neoadjuvanten/primären Chemotherapie Behandlungsoptionen. Aufgrund der angrenzenden, strahlensensitiven Risikoorgane (OAR) und der dadurch limitierten Dosisverschreibung ist die durch die Strahlentherapie erzielte lokale Kontrolle derzeit unzureichend. Eine simultane Bestrahlung des elektiven Volumens mit der aktuellen Standarddosis und eines simultan integrierten, dosisintensivierten Boosts (SIB) auf das Tumorvolumen (GTV) könnte den Therapieerfolg zukünftig verbessern. In dieser in-silico Bestrahlungsplanungsstudie wurde unter Anwendung eines dosiseskalierten SIBs die robust optimierte intensitäts-modulierte Protonentherapie (IMPT) mit der photonen-basierten, volumenmodulierte Strahlentherapie (VMAT) dosimetrisch verglichen.

Methodik
Für fünf Patienten mit einem LAPC wurden je ein robust multi-field optimierter IMPT und ein VMAT Bestrahlungsplan auf frei-geatmeten Bestrahlungsplanungs-CTs in der Bestrahlungsplanungssoftware RayStation generiert. Für die VMAT Pläne wurde eine Dosisabdeckung von mindestens 95% des GTVs (Boost) bzw. des elektiven Planungszielvolumens (PTV=CTV+5mm) mit im Minimum 95% der verschriebene Dosis von 66Gy bzw. 51Gy vorgesehen (D95%≥95%). Eine Dosis von 107% in 2% des Volumens sollte nicht überschritten werden (D2%≤107%). Aufgrund der robusten Optimierung mit Unsicherheitsparametern von 5mm (Positionierung) und 3.5% (Reichweite) wurden bei der IMPT die entsprechenden Dosen (RBE) auf das GTV bzw. CTV verschrieben. Die Dosisgrenzwerte der OARs richteten sich nach lokalen und QUANTEC Vorgaben. Jeder Bestrahlungsplan wurde dosimetrisch ausgewertet, und die Ergebnisse miteinander verglichen.

Ergebnis
Alle Bestrahlungspläne erreichten die verschriebenen Dosen. Aufgrund der an das Zielvolumen angrenzenden oder überlappende OARs Leber, Darm und Magen wurde bei diesen Organen in allen Bestrahlungsplänen mindestens ein Dosisgrenzwert überschritten. Während die VMAT-Technik das Magen-Volumen, welches eine Dosis von 50Gy erlangte (V50Gy), reduzierte (Median V50Gy: VMAT 1.2cm3 vs. IMPT 4.5cm3), zeigte die IMPT eine geringere Dosis in den übrigen Organen, z. B. Leber (Median V30Gy: VMAT 93.6cm3 vs. IMPT 39.2cm3). Darüber hinaus wurde durch die IMPT die periphere Dosis außerhalb des CTVs (V20Gy) im umliegenden Normalgewebe erheblich verringert (Median V20Gy: VMAT 1483.4cm3 vs. IMPT 756.2cm3).

Schlussfolgerung
Unter Vernachlässigung der inter- und intrafraktionellen Organbewegung ist die Dosiseskalation mit SIB sowohl für robust optimierte IMPT- als auch VMAT-Technik anwendbar. Im Vergleich zur VMAT reduziert die IMPT die Dosis in den umliegenden Geweben. Bedingt durch die robuste Optimierung, erhöht die IMPT allerdings die V50Gy für mit dem Zielvolumen überlappende OARs. Weitere Patienten werden in die Studie eingeschlossen.