Intraindividual Comparison of Conventional Three-Dimensional Radiotherapy and Intensity Modulated Radiotherapy in the Therapy of Locally Advanced Non-Small Cell Lung Cancer

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Abstract
Local failure is the one of the most frequent cause of tumor related death in locally advanced non-small cell lung cancer (LAD-NSCLC). Dose escalation has the promise of increased loco-regional tumor control but is limited by the tolerances of critical organs. Patients and Methods: To evaluate the potential of IMRT in comparison to conventional three-dimensional conformal planning (3DCRT) dose constraints were defined: Maximum dose (Dmax) to spinal cord < 48 Gy, mean lung dose ≤ 24 Gy, Dmax esophagus > 70 Gy in not more than 5 cm of the total length. For ten patients two plans were compared: (1) 3DCRT with 5 weekly fractions (SD) of 2 Gy to a total dose (TD) of 50 Gy to the planning target volume of second order (PTV2). If the tolerance of the critical organs was not exceeded, patients get a boost plan with a higher TD to the PTV1. (2) IMRT: concomitant boost with 5 weekly SD of 2 Gy (PTV1) and 1.5 Gy to a partial (p)PTV (pPTV=PTV2 ⌒ PTV1) to a TD of 51 Gy to the pPTV and 68 Gy to the PTV1. If possible, patients get a boost plan to the PTV1 with 5 weekly SD of 2 Gy to the highest possibly TD. Results: Using 3DCRT, 3/10 patients could not be treated with TD > 50 Gy, but 9/10 patients get higher TD by IMRT. TD to the PTV1 could be escalated by 16% on average. The use of non-coplanar fields in IMRT lead to a reduction of the irradiated lung volume. There is a strong correlation between physical and biological mean lung doses. Conclusion: IMRT gives the possibility of further dose escalation without an increasing mean lung dose especially in patients with large tumors. Lokale Rezidive sind eine häufige Todesursache bei Patienten mit lokal fortgeschrittenen nichtkleinzelligen Bronchialkarzinomen (LAD-NSCLC). Dosiseskalation verspricht hier eine Verbesserung der lokalen Kontrolle, ist aber limitiert durch die Toleranz der Nachbarstrukturen. Patienten und Methoden: Um das Potential der IMRT im Vergleich zur konventionellen 3-D-Planung herauszuarbeiten, wurden folgende Dosis-Volumen-Vorgaben definiert: Maximale Dosis (Dmax) des Myelons < 48 Gy, mittlere Lungendosis (MLD) ≤ 24 Gy, Dmax des Ösophagus > 70 Gy in ≤ 5 cm der Gesamtlänge. Für zehn Patienten mit LAD-NSCLC wurden verglichen: 1. 3DCRT mit fünf wöchentlichen Einzeldosen (ED) von 2 Gy bis zu einer Gesamtdosis (GD) von 50 Gy für das Planungszielvolumen zweiter Ordnung (PTV2). Wenn die Toleranz der umliegenden Gewebe dies zuließ, erhielten die Patienten einen Boostplan für das PTV1. 2. IMRT: Concomitant Boost mit fünf söchentlichen ED von 2 Gy für das PTV1 und 1,5 Gy für das partielle PTV (pPTV=PTV2 ⌒ PTV1) bis zu einer GD von 51 Gy im pPTV und 68 Gy im PTV1. Falls die Belastung des Normalgewebes dies erlaubte, erfolgte ein Boostplan für das PTV1 mit fünf wöchentlichen ED von 2 Gy bis zur höchstmöglichen GD. Ergebnisse: Konventionell konnten 3/10 Patienten mit GD > 50 Gy behandelt werden – mittels IMRT konnten bei 9/10 Patienten höhere Dosen appliziert werden. Im PTV1 konnte im Mittel eine Dosiseskalation von 16% erreicht werden. Besonders Patienten mit großen Tumoren profitierten von der IMRT. Die Verwendung nonkoplanarer Techniken führte zur Verringerung der Dosis innerhalb des kritischen Lungenvolumens. Die physikalischen mittleren Lungendosen waren hoch korreliert mit den biologisch gewichteten mittleren Lungendosen. Schlussfolgerung: Im Vergleich zur 3DCRT ermöglicht die IMRT eine Dosiseskalation in der Behandlung von LAD-NSCLC ohne Erhöhung der mittleren Lungendosis. Von der Technik profitieren insbesondere Patienten mit größeren Tumoren.

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