On the use of radiobiological-based optimization functions in radiotherapy treatment planning for prostate and head and neck cases on Monaco and Eclipse TPS / Sobre el uso de funciones de costo basadas en radiobiología en la planeación de tratamientos de radioterapia para casos de próstata y cabeza y cuello en los TPS Monaco y Eclipse

ABSTRACT

INTRODUCTION Radiobiological-based optimization functions for radiotherapy treatment planning involve dose-volume effects that could allow greater versatility when shaping dose distributions and DVHs than traditional dose volume (DV) criteria. Two of the most commercially available TPS (Monaco and Eclipse) already offer biological-based optimization functions, but they are not routinely used by most planners in clinical practice. Insight into the benefits of using EUD, TCP/NTCP-based cost functions in Monaco and Eclipse TPS was gained by comparing biological-based optimizations and physical-based optimizations for prostate and head and neck cases. METHODS Three prostate and three H&N cases were retrospectively optimized in Monaco and Eclipse TPS, using radiobiological-based cost functions vs DV-based cost functions. Plan comparison involved ICRU Report 83 parameters D95%, D50%, D2% and TCP for the PTV, and NTCP and RTOG tolerance doses for OARs. RESULTS Although there were differences between Monaco and Eclipse plans due to their dissimilar optimization and dose calculation algorithms as well as optimization functions, both TPS showed that radiobiological-based criteria allow versatile tailoring of the DVH with variation of only one parameter and at most two cost functions, in contrast to the use of three to four DV-based criteria to reach a similar result. CONCLUSION Despite the use of a small sample, optimization of three prostate and three head and neck cases allowed the exploration of optimization possibilities offered by two of the most commercially available TPS on two anatomically dissimilar regions. Radiobiological-based optimization efficiently drives dose distributions and DVH shaping for OARs without sacrifice of PTV coverage. Use of EUD-based cost functions should be encouraged in addition to DV cost functions to obtain the best possible plan in daily clinical practice

RESUMEN

INTRODUCCION Las funciones de optimización basadas en radiobiología para la planificación del tratamiento de radioterapia implican efectos dosis volumen que podrían permitir una mayor versatilidad a la hora de dar forma a las distribuciones de dosis y DVH que los tradicionales criterios dosis-volumen (DV). Dos de los TPS más disponibles comercialmente (Mónaco y Eclipse) ya ofrecen productos de funciones de optimización de base biológica, pero la mayoría de los planificadores no las utilizan de forma rutinaria en la práctica clínica. El conocimiento de los beneficios del uso de las funciones de costos basadas en EUD, TCP/NTCP en Mónaco y Eclipse TPS se obtuvo comparando optimizaciones de base biológica y optimizaciones físicas para casos de próstata y cabeza y cuello. MÉTODOS Tres próstatas y tres casos de H&N en Mónaco y Eclipse TPS fueron optimizadas retrospectivamente usando funciones de costos basadas en radiobiología vs funciones de costos basadas en DV. La comparación de planes involucró los parámetros del Informe ICRU 83 D95%, D50%, D2% y TCP para el PTV, y dosis de tolerancia NTCP y RTOG para OAR. Resultados. Aunque hubo diferencias entre los planes Mónaco y Eclipse, debido a sus diferentes algoritmos de optimización y cálculo de dosis, así como funciones de optimización, ambos TPS demostraron que el criterio basado en radiobiología permiten una adaptación versátil del DVH con variación de un solo parámetro y como máximo dos funciones de costos, en contraste con el uso de tres o cuatro criterios basados en DV para alcanzar un resultado similar. CONCLUSIÓN A pesar del uso de una muestra pequeña, la optimización de tres casos de próstata y tres de cabeza y cuello permitió la exploración de las posibilidades de optimización que ofrecen dos de los TPS más disponibles comercialmente en dos regiones anatómicamente diferentes. La optimización basada en radiobiología impulsa de manera eficiente las distribuciones de dosis y la configuración de DVH para OAR sin sacrificar Cobertura de PTV. Se debe fomentar el uso de funciones de costos basadas en EUD además de las funciones de costos DV para obtener el mejor posible plan en la práctica clínica diaria