Background and purpose: Low-grade glioma (LGG) is a very common brain tumor in pediatric patients typically associated with a very good prognosis. This prognosis makes it imperative that the risk of long-term treatment-related side effects be kept at an absolute minimum. Proton therapy (PRT) provides a radiation technique that has the potential to further reduce the genesis of radiogenic impairment.
Materials and methods: We retrospectively assessed 74 patients with LGG who underwent PRT. Conventional three-dimensional photon and PRT plans were generated after contouring structures of neurogenesis, crucial neuronal structures, and areas susceptible to secondary malignancies. Target volume coverage was evaluated using the homogeneity index (HI) and inhomogeneity coefficient (IC). Results were compared using the Wilcoxon-signed rank test, with p < 0.05 being statistically significant.
Results: Target volume coverage was comparable for the photon and proton plans. Overall, we could show an essential reduction in maximal, mean, and integral doses in critical neurologic structures, areas of neurogenesis, and structures of neurocognitive function. The study indicated specifically how contralaterally located structures could be spared with PRT.
Conclusion: PRT is a highly conformal radiation technique offering superior dosimetric advantages over conventional radiotherapy by allowing significant dose reduction for organs at risk (OAR) that are essential for neurologic function, neurocognition, and quality of life, thus demonstrating the potential of this technique for minimizing long-term sequelae.
Hintergrund und Ziel: Niedriggradige Gliome (LGG) zählen zu den häufigsten Hirntumoren im Kindesalter und sind üblicherweise mit einer sehr guten Prognose vergesellschaftet. Es gilt daher, das Risiko für therapieassoziierte Spätfolgen so gering wie möglich zu halten. Mit der Protonenbestrahlung steht eine Bestrahlungsmodalität zur Verfügung, mit der das Auftreten radiogener Spätfolgen im Vergleich zu konventionellen Bestrahlungstechniken weiter minimiert werden könnte.
Material und Methoden: Für diese Studie wurden 74 konsekutive Patienten retrospektiv ausgewertet, die aufgrund eines LGG einer Protonenbestrahlung unterzogen wurden. Ergänzend wurden zunächst auf der Planungscomputertomographie die für neurokognitive Funktionen relevanten Zentren sowie Strukturen der Neurogenese identifiziert und konturiert; anschließend wurden korrelierende konventionelle Photonenpläne berechnet. Die Zielvolumenabdeckung wurde mithilfe des Homogenitätsindex (HI) und des Inhomogenitätskoeffizienten (IC) beurteilt und die Ergebnisse mit dem Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test verglichen, wobei ein p-Wert < 0,05 als statistisch signifikant gewertet wurde.
Ergebnisse: Die Zielvolumenabdeckung war sowohl für Photonen- als auch für Protonenpläne vergleichbar. Insgesamt konnte mit der Protonentherapie nicht nur die Integraldosis des gesunden Gehirngewebes, sondern auch die maximale und mittlere Dosisbelastung der zuvor definierten kritischen Risikoorgane deutlich gesenkt werden. Dies gilt in besonderem Maße für die dem Tumor kontralateral gelegene Hemisphäre.
Schlussfolgerung: Die Protonenbestrahlung zeigt eine der konventionellen Radiotherapie mit Photonen in Hinblick auf Risikoorganschonung bei weitem überlegene dosimetrische Verteilung, mit dem großen Potential, radiogene Spätfolgen – wie die Beeinträchtigung neurologischer und neurokognitiver Funktionen und der Lebensqualität – zu minimieren.
Keywords: Brain tumors; Children; Neurogenesis; Organs at risk; Quality of life.