Dosimetric comparison of single isocenter dynamic conformal arc therapy (DCAT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) planning techniques for stereotactic radiotherapy of multiple brain metastases

ABSTRACT Aim: To compare dynamic conformal arc therapy (DCAT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) planning techniques for stereotactic radiotherapy (SRT) in multiple brain metastases. Materials and Methods: The total number of metastases in 10 patients with 2-5 metastases was 33. BrainLab Elements treatment planning system (TPS) for DCAT plans and Eclipse TPS was used for VMAT. A dose of 25-30 Gy in 3-5 fractions was administered to the planning target volumes. In addition to the mean and maximum doses for organs at risk (OAR), doses received by 0.5 and 0.2 cm3 volumes for some organs (D0.5 and D0.2), VxGy volumes of the normal brain (V5Gy V8Gy V10Gy V12Gy V18Gy and V24Gy cm3) and monitor unit (MU) were compared. Results: For plan quality, DCAT was significantly superior to VMAT in conformity index values (p= 0.005), while the difference in gradient index values was not significant (p= 0.359). In OAR, the difference was significant in favor of DCAT only for brainstem Dmed (p= 0.009) and D0.5 (p= 0.047), while similar results were obtained in the others. VMAT plans provided significant advantages over DCAT in terms of normal brain V10Gy V12Gy V18Gy and MU (p= 0.028, p= 0.028, p= 0.047 and p= 0.005, respectively). Conclusion:Clinically acceptable plans were obtained with DCAT and VMAT for patients with up to five brain metastases. The DCAT plan is significantly superior in terms of plan quality and brainstem doses, while the VMAT plan provided significant advantages in terms of better normal brain protection and a shorter irradiation time.

Amaç: Çoklu beyin metastazlarında stereotaktik radyoterapi (SRT) için dinamik konformal ark tedavi (DCAT) ile volumetrik (hacimsel) ayarlı ark tedavi (VMAT) planlama tekniklerinin karşılaştırılmasıdır. Gereç ve Yöntem: 2-5 metastazı olan 10 hastanın toplam metastaz sayısı 33 idi. DCAT planlarında BrainLab Elements, VMAT’da Eclipse tedavi planlama sistemleri kullanıldı. Planlanan hedef hacimlere 3-5 fraksiyonda 25-30 Gy doz verildi. Risk altındaki organlar için (OAR) ortalama ve maksimum dozlara ek olarak bazı organlar için de 0,5 ve 0,2 cm3 lük hacimlerin aldığı dozlar (D0,5 ve D0,2), normal beynin VxGy hacimleri (V5Gy V8Gy V10Gy V12Gy V18Gy ve V24Gy cm3) ve monitor unit (MU) karşılaştırıldı. Bulgular: Plan kalitesi için konformite indeks değerlerinde DCAT VMAT’ye göre (p= 0,005) üstünlük sağlarken, gradiyent indeks değerlerinde aradaki fark anlamsızdı (p= 0,359). OAR’de sadece beyin sapı Dort. (p=0,009) ve D0,5 (p=0,047) için fark DCAT lehine anlamlı iken, diğerlerinde benzer sonuçlar elde edildi. Normal beyin V10Gy V12Gy ve V18Gy açısından VMAT planları DCAT’a göre önemli avantaj sağladı (sırasıyla, p= 0,028, p= 0,028, p= 0,047). MU için planlar benzerdi (p=0,059). Sonuç: DCAT ve VMAT ile beşe kadar beyin metastazı olan hastalarda klinik olarak kabul edilebilir planlar elde edildi. DCAT planı plan kalitesi ve beyin sapı dozlarında, VMAT planı daha iyi normal beyin koruması ve daha düşük bir ışınlama süresi açısından önemli avantaj sağladı.