Adaptive fractionated stereotactic Gamma Knife radiotherapy of meningioma using integrated stereotactic cone-beam-CT and adaptive re-planning (a-gkFSRT)

ObjectiveThe Gamma Knife Icon (Elekta AB, Stockholm, Sweden) allows frameless stereotactic treatment using a combination of cone beam computer tomography (CBCT), a thermoplastic mask system, and an infrared-based high-definition motion management (HDMM) camera system for patient tracking during treatment. We report on the first patient with meningioma at the left petrous bone treated with adaptive fractionated stereotactic radiotherapy (a-gkFSRT).MethodsThe first patient treated with Gamma Knife Icon at our institute received MR imaging for preplanning before treatment. For each treatment fraction, a daily CBCT was performed to verify the actual scull/tumor position. The system automatically adapted the planned shot positions to the daily position and recalculated the dose distribution (online adaptive planning). During treatment, the HDMM system recorded the intrafractional patient motion. Furthermore, the required times were recorded to define a clinical treatment slot.ResultsTotal treatment time was around 20 min. Patient positioning needed 0.8 min, CBCT positioning plus acquisition 1.65 min, CT data processing and adaptive planning 2.66 min, and treatment 15.6 min. The differences for the five daily CBCTs compared to the reference are for rotation: −0.59 ± 0.49°/0.18 ± 0.20°/0.05 ± 0.36° and for translation: 0.94 ± 0.52 mm/−0.08 ± 0.08 mm/−1.13 ± 0.89 mm. Over all fractions, an intrafractional movement of 0.13 ± 0.04 mm was observed.ConclusionThe Gamma Knife Icon allows combining the accuracy of the stereotactic Gamma Knife system with the flexibility of fractionated treatment with the mask system and CBCT. Furthermore, the Icon system introduces a new online patient tracking system to the clinical routine. The interfractional accuracy of patient positioning was controlled with a thermoplastic mask and CBCT.ZusammenfassungEinleitungDas Gamma Knife Icon (Elekta AB, Stockholm, Schweden) ermöglicht die stereotaktische Behandlung von Patienten mittels Cone-beam-Computertomographie (CBCT), thermoplastischer Maske und infrarotbasierendem Kamerasystem („high definition motion managment“, HDMM) zur Patientenüberwachung während der Bestrahlung. Wir berichten über die Behandlung mit der adaptiven fraktionierten stereotaktischer Radiotherapie (a-gkFSRT) bei einem ersten Patienten mit einem Meningeom im Bereich des linken Fersenbeines.MethodikDer erste Patient, der mit dem Gamma Knife Icon in unserem Institut behandelt wurde, erhielt vor Behandlung eine Magnetresonanz(MR-)Bildgebung zur Vorplanung. Vor jeder Fraktion wurde ein CBCT erstellt, um die aktuelle Schädel- bzw. Tumorposition zu ermitteln. Das System adaptierte automatisch die geplanten Positionen der Shots an die aktuelle Situation und führte eine erneute Dosisberechnung durch (adaptive Replanung in Echtzeit). Während der Behandlung überwachte das HDMM-System die intrafraktionelle Patientenbewegung. Die benötigten Zeiten wurden erfasst, um die klinische Behandlungsdauer zu ermitteln.ErgebnisseDie komplette Behandlungszeit betrug im Mittel 20 min. Dabei dauerte die Patientenpositionierung 0,8 min, CBCT 1,65 min, Verarbeitung der Bilddaten und adaptive Replanung 2,66 min und Behandlung 15,6 min. Die Mittelwerte und Standardabweichungen für die 5 täglichen CBCTs im Vergleich zu den Referenzdaten lagen bei −0,59 ± 0,49°/0,18 ± 0,20°/0,05 ± 0,36° für die Rotation und 0,94 ± 0,52 mm/−0,08 ± 0,08 mm/−1,13 ± 0,89 mm für die Translation. Die Ergebnisse des HDMM-Systems für alle Fraktionen zeigten eine mittlere intrafraktionelle Bewegung von 0,13 ± 0,04 mm.SchlussfolgerungDas Gamma Knife Icon kombiniert die stereotaktische Genauigkeit des Gamma-Knife-Systems mit der Flexibilität der fraktionierten Behandlung mit Maskensystem und CBCT. Das Icon-System ermöglicht zudem die Echtzeitüberwachung der Patientenposition. Die interfraktionelle Genauigkeit der Patientenposition wird durch thermoplastische Masken und CBCT ermöglicht.