Quasi-IMAT-Technique zur Erhöhung der Planqualität mit einer einzigen Gantryrotation

Einleitung Die Entwicklung verschiedener IMRT-Techniken wie Tomotherapie und intensitätsmodulierter Arc-Therapie (IMAT) hat in den letzten Jahren eine Erhöhung der Planqualität in der Strahlentherapie ermöglicht. IMAT wurde 1995 als eine Alternative zur Tomotherapie eingeführt. Derzeit erfolgt die klinische Anwendung der IMAT nur durch Vorwärtsplanung. Allerdings sind einige theoretische Annäherungsmethoden mit inverser Planung (z.B. Direct Aperture Optimization), entwickelt worden. Quasi-IMAT ist eine step-and-shoot Methode mit inverser Planung zur Simulation einer Rotationsmethode durch Erhöhung der Felderanzahl und gleichzeitiger Verringerung der Segmentanzahl pro Feld. In dieser Arbeit wird das Potential der Methode anhand von Untersuchungen am CarPet Phantom und fünf Prostatafällen zur Erhöhung der Planqualität untersucht. Material und Methoden Ein qIMAT Plan (mit 36 äquidistanten Feldern und 36 Segmenten) wurde mit dem Therapieplanungssystem Oncentra®MasterPlan für einen Siemens Primus Linearbeschleuniger mit einer Photonenenergie von 15MV erzeugt. Die Optimierung wurde mit der Option direct step-and-shoot durchgeführt. Ein IMRT-Plan mit 6 Feldern (und 36 Segmenten) wurde als Referenz benutzt. Für die Dosisberechnung wurde der Pencil Beam Algorithmus verwendet. Drei verschiedene Konkavitätsgrade des Zielvolumens (PTV) wurden untersucht: Das Carpet Phantom (hohe Konkavität), zwei Prostatafälle mit mittlerer Konkavität (Prostata mit Samenblasenbeteiligung) und drei Prostatafälle mit niedriger Konkavität (Prostata ohne Samenblasenbeteiligung). Zwei verschiedene Sätze von constraints und dose-objectives wurden für die Optimierung des Phantoms- bzw. Prostatafälle verwendet. Für die Optimierung wurden 60 Gy für das PTV gefordert. Als Auswertungsparameter für die Qualität der Pläne am CarPet Phantom wurden die gleichen Parameter benutzt, die in der IMRT-Studie der QUASIMODO-Gruppe veröffentlicht wurden [6]. In den Prostatafällen wurden die Homogenität (definiert als (D5-D95)/Dave), D99 und D1 für das PTV und D80 und D50 für die OARs (Rectum und Blase) ausgewertet. Aufgrund der großen Felderanzahl der qIMAT-Pläne ist die Bestrahlungszeit ein wichtiger zu untersuchender Parameter. Dafür wurden zwei extreme Fälle (6-Felder und qIMAT36, mit 36 Segmenten) für den Phantomfall bestrahlt. Ergebnisse Die OAR-Schonung verbessert sich deutlich bei Anwendung der qIMAT-Technik. Was das PTV betrifft, ist die Homogenität gleich geblieben.Zwei Pläne wurden zur Untersuchung der Bestrahlungszeiten bestrahlt. Der 6-Felder-Plan (475.6 MU) ergab 9 Minuten, der qIMAT36 (464.6MU) dauerte 12 Minuten. Der Beschleuniger benutzt die Option IMMAXX, wenn ein Feld mehr als ein Segment hat. Bei dieser Option bleibt die Strahlung zwischen den Segmenten eines Feldes an, nicht jedoch zwischen zwei Feldern. Diskussion und Schlussfolgerungen Die Ergebnisse zeigen, dass man mit qIMAT im Vergleich zum IMRT-Referenzplan eine bessere Schonung der Risikoorgane erreicht werden kann. Gleichzeitig bleibt die Homogenität der Dosis im Zielvolumen unverändert. Sowohl am CarPet Phantom als auch an den Prostatafällen ist diese Tendenz zu beobachten. Allerdings wird dieses Verhalten deutlicher, wenn der Grad der PTV-Konkavität zunimmt. Fälle mit hoher PTV-Konkavität profitieren von dieser Methode. Die Bestrahlungszeiten der Pläne mit 6 Feldern und qIMAT36 am CarPet Phantom ergaben vergleichbare Bestrahlungszeiten, wenn man berücksichtigt, dass die Option IMMAXX den 6- Felder-Plan begünstigt, da die Strahlung zwischen den Segmenten eines Feldes nicht abgeschaltet wird. Wenn das auch für den Fall mit 36 Feldern möglich wäre, würde sich die Bestrahlungszeit des qIMAT36 auf ca. 9 Minuten reduzieren. Der Vorteil der Quasi-IMAT-Methode ist, dass eine Verbesserung der Planqualität mit einem konventionellem Linearbeschleuniger und Therapieplanungssystem erreicht werden kann. Die Qualität ist bereits mit einer quasi- Rotation (36 Einstrahlrichtungen und 1Segment/Feld) besser als beim 6-Felder Plan

Evaluation of volumetric modulated arc therapy (VMAT) with Oncentra MasterPlan® for the treatment of head and neck cancer

Background Several comparison studies have shown the capability of VMAT to achieve similar or better plan quality as IMRT, while reducing the treatment time. The experience of VMAT in a multi vendor environment is limited. We compared the plan quality and performance of VMAT to IMRT and we investigate the effects of varying various user-selectable parameters. Methods IMRT, single arc VMAT and dual arc VMAT were compared for four different head-and-neck tumors. For VMAT, the effect of varying gantry angle spacing and treatment time on the plan quality was investigated. A comparison of monitor units and treatment time was performed. Results IMRT and dual arc VMAT achieved a similar plan quality, while single arc could not provide an acceptable plan quality. Increasing the number of control points does not improve the plan quality. Dual arc VMAT delivery time is about 30% of IMRT delivery time. Conclusions Dual arc VMAT is a fast and accurate technique for the treatment of head and neck cancer. It applies similar number of MUs as IMRT, but the treatment time is strongly reduced, maintaining similar or better dose conformity to the PTV and OAR sparing

Commissioning of volumetric modulated arc therapy (VMAT) in a dual-vendor environment

Methods and results for commissioning of the complete VMAT delivery chain are presented for the combination of Nucletron's Oncentra MasterPlan® v3.3 with Elekta's Mosaiq® v1.6 and SynergyS® linac. VMAT specific linac commissioning included determination of the size of the minimal dynamic leaf gap. Dosimetric validation of the complete treatment chain was performed using a 2D-ionization-chamber-array and showed excellent dosimetric results

Post-anaesthesia pulmonary complications after use of muscle relaxants (POPULAR): a multicentre, prospective observational study

Background Results from retrospective studies suggest that use of neuromuscular blocking agents during general anaesthesia might be linked to postoperative pulmonary complications. We therefore aimed to assess whether the use of neuromuscular blocking agents is associated with postoperative pulmonary complications. Methods We did a multicentre, prospective observational cohort study. Patients were recruited from 211 hospitals in 28 European countries. We included patients (aged ≥18 years) who received general anaesthesia for any in-hospital procedure except cardiac surgery. Patient characteristics, surgical and anaesthetic details, and chart review at discharge were prospectively collected over 2 weeks. Additionally, each patient underwent postoperative physical examination within 3 days of surgery to check for adverse pulmonary events. The study outcome was the incidence of postoperative pulmonary complications from the end of surgery up to postoperative day 28. Logistic regression analyses were adjusted for surgical factors and patients’ preoperative physical status, providing adjusted odds ratios (ORadj) and adjusted absolute risk reduction (ARRadj). This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01865513. Findings Between June 16, 2014, and April 29, 2015, data from 22803 patients were collected. The use of neuromuscular blocking agents was associated with an increased incidence of postoperative pulmonary complications in patients who had undergone general anaesthesia (1658 [7·6%] of 21694); ORadj 1·86, 95% CI 1·53–2·26; ARRadj –4·4%, 95% CI –5·5 to –3·2). Only 2·3% of high-risk surgical patients and those with adverse respiratory profiles were anaesthetised without neuromuscular blocking agents. The use of neuromuscular monitoring (ORadj 1·31, 95% CI 1·15–1·49; ARRadj –2·6%, 95% CI –3·9 to –1·4) and the administration of reversal agents (1·23, 1·07–1·41; –1·9%, –3·2 to –0·7) were not associated with a decreased risk of postoperative pulmonary complications. Neither the choice of sugammadex instead of neostigmine for reversal (ORadj 1·03, 95% CI 0·85–1·25; ARRadj –0·3%, 95% CI –2·4 to 1·5) nor extubation at a train-of-four ratio of 0·9 or more (1·03, 0·82–1·31; –0·4%, –3·5 to 2·2) was associated with better pulmonary outcomes. Interpretation We showed that the use of neuromuscular blocking drugs in general anaesthesia is associated with an increased risk of postoperative pulmonary complications. Anaesthetists must balance the potential benefits of neuromuscular blockade against the increased risk of postoperative pulmonary complications

Diminishing benefits of urban living for children and adolescents’ growth and development

Optimal growth and development in childhood and adolescence is crucial for lifelong health and well-being1–6. Here we used data from 2,325 population-based studies, with measurements of height and weight from 71 million participants, to report the height and body-mass index (BMI) of children and adolescents aged 5–19 years on the basis of rural and urban place of residence in 200 countries and territories from 1990 to 2020. In 1990, children and adolescents residing in cities were taller than their rural counterparts in all but a few high-income countries. By 2020, the urban height advantage became smaller in most countries, and in many high-income western countries it reversed into a small urban-based disadvantage. The exception was for boys in most countries in sub-Saharan Africa and in some countries in Oceania, south Asia and the region of central Asia, Middle East and north Africa. In these countries, successive cohorts of boys from rural places either did not gain height or possibly became shorter, and hence fell further behind their urban peers. The difference between the age-standardized mean BMI of children in urban and rural areas was <1.1 kg m–2 in the vast majority of countries. Within this small range, BMI increased slightly more in cities than in rural areas, except in south Asia, sub-Saharan Africa and some countries in central and eastern Europe. Our results show that in much of the world, the growth and developmental advantages of living in cities have diminished in the twenty-first century, whereas in much of sub-Saharan Africa they have amplified