Background
Methods
Meningioma patient cases
-
three cases of brain meningiomas irradiated with two beams (patients A-C);
-
one case of optical meningioma at shallow depth, irradiated with a single beam (patient D).
Patient | Planned dose/fraction [Gy(RBE)] | Number of fractions | Number of beams | Angles between beams [°] | Critical organ at risks |
---|---|---|---|---|---|
A | 1,8 | 29 | 2 | 180 |
Temporal lobes (left/right)
|
Brain stem
| |||||
Optical system
| |||||
B | 1,8 | 30 | 2 | 75 |
Brain stem
|
Chiasma
| |||||
Optic nerves (left/right)
| |||||
Intra-auricular nerve (right)
| |||||
C | 1,8 | 30 | 2 | 32 |
Brain stem
|
Chiasma
| |||||
Optic nerve (right)
| |||||
D | 1,8 | 28 | 1 | \ |
Optic nerve (left)
|
Eye (left)
|
Optimization methods and dose calculation
Results
MCTP optimized plans in comparison to TPS plans for protons at fixed RBE
DVH analysis: H (MCTPS, RBE = 1.1) - H (TPS, RBE = 1.1) | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Patient | ROI | D5 | D10 | D20 | D33 | D50 | D66 | D75 | D95 |
A |
PTV
| 2,0 | 1,7 | 1,2 | 0,9 | 0,6 | 0,0 | 0,0 | -3,2 |
Temporal lobe left
| -4,1 | −2,3 | 0,0 | 0,6 | 0,9 | 0,6 | 0,6 | 0,0 | |
Temporal lobe right
| −6,7 | −3,8 | −4,4 | −1,7 | −1,5 | −1,7 | −2,0 | −0,3 | |
Brain stem
| −0,9 | −2,0 | −1,7 | −1,5 | −0,6 | 0,0 | −0,3 | 0,0 | |
Optical system
| −3,5 | −4,9 | −7,5 | −9,9 | −8,1 | −5,2 | −1,2 | 0,0 | |
B |
PTV
| 1,5 | 0,9 | 0,3 | 0,6 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | −1,8 |
Optic nerve left
| −0,9 | −1,5 | −0,3 | 0,3 | −0,3 | 0,0 | 0,0 | −0,3 | |
Chiasma
| 1,5 | 1,2 | 0,3 | −1,8 | −2,1 | 0,6 | 2,1 | 2,1 | |
Optic nerve right
| 2,1 | 1,8 | 0,9 | −0,9 | −0,6 | 0,9 | 0,6 | 0,0 | |
Brain stem
| −3,0 | −5,1 | −9,0 | −5,4 | 1,5 | 3,6 | 2,7 | 0,9 | |
C |
PTV
| 0,6 | 0,6 | 0,0 | 0,3 | 0,3 | 0,6 | 0,6 | −0,9 |
Optic nerve (right)
| 1,2 | 1,5 | 1,2 | 0,6 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 1,8 | |
Chiasma
| 0,3 | 0,0 | −2,7 | −9,0 | −3,9 | −5,4 | −0,3 | −0,3 | |
Brain stem
| −9,6 | −7,2 | −1,5 | 0,9 | 0,3 | 0,0 | 0,0 | −0,3 | |
D |
PTV
| 2,0 | 1,7 | 1,4 | 0,6 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 1,1 |
Eye (left)
| 1,4 | 2,2 | 3,4 | 3,6 | 3,6 | 3,1 | 2,8 | 1,4 | |
Optic nerve (left)
| −3,1 | −2,5 | −2,5 | −0,8 | 2,8 | 3,4 | 2,8 | 0,8 |
Comparison of MCTP optimized plans for protons and helium ions
DVH analysis: He (var. RBE) - H (RBE = 1.1) | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Patient | ROI | D5 | D10 | D20 | D33 | D50 | D66 | D75 | D95 |
A |
PTV
| −0,9 | −1,2 | −0,9 | −0,6 | −0,3 | 0,6 | 0,9 | 1,2 |
Temporal lobe left
| −2,9 | −3,8 | −3,8 | −4,1 | −4,1 | −3,5 | −3,5 | −1,7 | |
Temporal lobe right
| −1,2 | −1,2 | −1,5 | −1,5 | −1,7 | −2,9 | −2,9 | −0,9 | |
Brain stem
| −1,5 | −1,5 | −2,3 | −2,9 | −2,3 | −3,5 | −3,8 | −2,0 | |
Optical system
| 0,6 | 1,2 | 0,3 | −2,0 | −4,4 | −4,6 | −4,4 | −1,7 | |
B |
PTV
| −0,3 | −0,3 | 0,3 | −0,6 | 0,0 | −0,3 | −0,9 | −0,6 |
Optic nerve left
| −3,3 | −3,0 | −3,6 | −1,5 | 0,0 | 0,0 | −0,3 | 0,0 | |
Chiasma
| −1,2 | −1,2 | −0,9 | −0,9 | −2,1 | −5,1 | −6,3 | −7,5 | |
Optic nerve right
| −1,2 | −1,2 | −0,9 | 0,3 | −4,2 | −4,8 | −2,1 | −0,3 | |
Brain stem
| −0,3 | 0,3 | 0,3 | −3,0 | −3,9 | −3,3 | −2,7 | −0,6 | |
C |
PTV
| −0,6 | −0,6 | 0,0 | 0,0 | 0,6 | 0,0 | 0,3 | −0,6 |
Optic nerve (right)
| −0,6 | −1,2 | −1,5 | −1,5 | −1,2 | −1,5 | −3,3 | −6,0 | |
Chiasma
| −2,4 | −2,1 | −0,6 | 2,1 | 0,9 | 0,9 | 1,5 | 0,9 | |
Brain stem
| 3,0 | 0,0 | −1,2 | −1,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | |
D |
PTV
| −1,7 | −1,1 | −0,8 | 0,0 | 0,6 | 0,8 | 1,4 | 0,6 |
Eye (left)
| 0,6 | −1,1 | −3,1 | −5,0 | −6,4 | −6,4 | −6,4 | −4,5 | |
Optic nerve (left)
| 3,9 | 2,5 | 0,0 | −3,6 | −4,8 | −3,6 | −2,8 | −0,8 |
DVH analysis: He (var. RBE) - H (var. RBE) | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Patient | ROI | D5 | D10 | D20 | D33 | D50 | D66 | D75 | D95 |
A |
PTV
| −0,6 | −0,9 | −0,6 | −0,3 | 0,0 | 0,3 | 0,6 | 0,6 |
Temporal lobe left
| −4,4 | −4,6 | −4,6 | −4,1 | −3,8 | −3,5 | −3,5 | −2,0 | |
Temporal lobe right
| −2,3 | −1,5 | −1,5 | −1,5 | −1,5 | −2,6 | −2,9 | −0,9 | |
Brain stem
| −3,8 | −4,3 | −5,2 | −4,6 | −3,5 | −4,4 | −5,2 | −3,2 | |
Optical system
| −0,6 | −1,2 | −3,2 | −5,8 | −7,8 | −7,3 | −5,8 | −1,7 | |
B |
PTV
| −0,3 | −0,6 | 0,0 | −0,3 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | −0,6 |
Optic nerve left
| −6,0 | −6,0 | −5,7 | −2,4 | −0,3 | 0,0 | −0,3 | 0,0 | |
Chiasma
| −0,9 | −0,9 | 0,0 | −0,3 | −2,4 | −5,1 | −6,3 | −7,8 | |
Optic nerve right
| −0,6 | −0,6 | −0,6 | −0,9 | −6,0 | −5,7 | −2,1 | −0,3 | |
Brain stem
| 0,3 | 0,0 | −2,1 | −5,1 | −6,0 | −5,1 | −4,2 | −1,5 | |
C |
PTV
| −0,6 | −0,6 | 0,0 | −0,3 | 0,0 | 0,0 | 0,3 | −0,6 |
Optic nerve (right)
| −0,9 | −0,9 | −1,2 | −1,2 | −1,5 | −3,6 | −5,4 | −6,9 | |
Chiasma
| −1,2 | −1,2 | −0,9 | −1,5 | −3,3 | −0,9 | 0,9 | 0,9 | |
Brain stem
| −0,9 | −4,2 | −3,9 | −2,7 | −0,3 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | |
D |
PTV
| −2,5 | −2,0 | −1,1 | −0,6 | 0,0 | 0,8 | 1,4 | 0,8 |
Eye (left)
| −0,3 | −1,7 | −3,4 | −5,0 | −6,4 | −6,7 | −7,0 | −5,0 | |
Optic nerve (left)
| 1,7 | 0,3 | −2,8 | −5,9 | −6,4 | −5,0 | −3,9 | −1,4 |