Hybrid arc: combining forward IMRT and double arc VMAT in locally advanced rectum cancer

Abstract

To investigate the potential of increasing target dose conformity and organ at risk (OAR) sparing of Hybrid Arc approach for patients with locally advanced rectum cancer (LARC) in comparison to VMAT and inverse IMRT. This study consisted of thirteen patients who had LARC, were treated with VMAT in 25Gy in 5 fractions. Two different new plans for each patient were generated on Pinnacle TPS by inverse IMRT (7 fields) and Hybrid Arc technique (combining forward IMRT (3 fields) with 20% weight and VMAT (double full arcs) with 80% weight). Treatment plans; Hybrid Arc, VMAT and inverse IMRT, were assessed using dose-volume histogram (DVH) parameters of OARs doses for bladder, small bowel, femur heads and penile bulb in male patients' cases. Ad-ditionally, monitor units (MU), conformity index (CI) and homogeneity index (HI) for clinical target volumes (CTV) were compared for all three techniques. Most DVH parameters pertaining to OARs significantly favored Hybrid Arc technique compared to VMAT and inverse IMRT. Hybrid Arc provided significantly improved Bladder DVH parameters in comparison to IMRT & VMAT. The Hybrid technique provided significantly lower small bowel doses in comparison to inverse IMRT and VMAT for all DVH pa-rameters. Mean MU of inverse IMRT was the highest one (MUIMRT= 1803, p= 0.001 vs VMAT; p= 0.023 vs Hybrid Arc). The target dose conformity and homogeneity of VMAT were better than the other two techniques. Hybrid technique combined the advantages of forward IMRT and VMAT for better OAR sparing in comparison to VMAT and inverse IMRT. / Lokal ileri rektum kanserli (LİRK) olgularda, Hibrit Ark yaklaşımının, VMAT ve IMRT ile karşılaştırılarak, hedef doz konformalitesini ve risk altındaki organ (OAR) korumasını arttırma potansiyelini araştırmaktır. Çalışmamıza, 5 fraksiyonda 25 Gy VMAT ile tedavi edilen 13 LİRK’li olgu dahil edilmiştir. Her hasta için, yeni IMRT ve Hibrit Ark tekniği (forward IMRT (3 alanlar: 275 °, 80 °, 180 °) %20 ağırlık ile ve VMAT (çift tam ark: 182°-178°) %80 ağırlık ile birleştiren) kullanılarak yapılan planlar, Pinnacle TPS’de oluşturuldu. Tedavi planları; Hibrit Ark, VMAT ve IMRT, mesane (V25Gy %, V20Gy %, V15Gy %, V10Gy % ve Dort), ince bağırsak (V25Gy cc, V15Gy cc, V10Gy cc, Dmaks and Dort), femur başları (V25Gy %, V15Gy %, Dmax and Dmean) ve erkek olgularda penis bulb (Dmax and Dmean) için OAR dozları doz hacim histogramı (DVH) parametreleri kullanılarak değerlendirildi. Ek olarak, klinik hedef hacimleri (CTV) için monitör birimleri (MU), konformalite indeksi (CI) ve homojenite indeksi (HI) her üç teknik için karşılaştırıldı. OAR’larla ilgili DVH parametrelerinin çoğu, VMAT ve IMRT’ye kıyasla önemli ölçüde Hibrit Ark tekniğinden yanaydı. Hibrit Ark yönteminin, IMRT ve VMAT karşılaştırıldığında, Mesane DVH parametrelerini (V25Gy cc, V15Gy cc, V10Gy cc, Dmax and Dmean) azalttığı gösterilmiştir. Hibrit planlama tekniği, ortalama doz dahil olmak üzere listelenen tüm ince bağırsak DVH parametreleri için, IMRT ve VMAT ile karşılaştırıldığında belirgin şekilde daha düşük dozlar sağlamıştır. Hibrit tekniği, VMAT’a kıyasla V20Gy%, V15Gy %’de daha düşük femur başı dozları olduğu saptanmıştır. Penis bulbusun, ortalama ve maksimum dozları her üç teknik için benzerdir. IMRT’nin ortalama MU değeri en yüksektir (MUIMRT= 1803, p= 0.001 vs VMAT; p= 0.023 vs Hybrid Arc). VMAT’ın hedef doz konformalitesi ve homojenitesi diğer iki teknikten daha iyiydi. (CIVMAT=1.16 vs CIHybrid=1.19, p= 0.003; vs CIIMRT= 1.22, p= 0.001 and HIVMAT= 0.33 vs HIHybrid= 0.36, p= 0.01; vs HIIMRT= 0.37, p= 0.012). Hibrit tekniğinin, VMAT ve IMRT’ye kıyasla, daha iyi OAR koruması için ileri IMRT ve VMAT’ın avantajlarını birleştirmektedir.