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Radionecrosis after repeated courses of radiotherapy under stereotactic conditions for brain metastases: Analysis of clinical and dosimetric data from a retrospective cohort of 184 patients - 12/08/22

Incidence de la radionécrose après des sessions répétées de radiothérapie en conditions stéréotaxiques pour des métastases cérébrales : analyse des données cliniques et dosimétriques d’une cohorte rétrospective de 184 patients

Doi : 10.1016/j.canrad.2022.01.007 
L. Kuntz a, C. Le Fèvre a, D. Jarnet b, A. Keller a, P. Meyer b, D.G. Cox c, d, C. Bund e, D. Antoni a, H. Cebula f, G. Noel a,
a Radiation Therapy University Department, Institut de Cancérologie Strasbourg Europe (ICANS), 17, rue Albert-Calmette, 67200 Strasbourg, France 
b Medical Physics Unit, Institut de Cancérologie Strasbourg Europe (ICANS), 17, rue Albert-Calmette, 67200 Strasbourg, France 
c IRFAC, Inserm U1113, 3, avenue Molière, 67000 Strasbourg, France 
d Research and Development in Precision Medicine, Institut de Cancérologie Strasbourg Europe (ICANS), 17, rue Albert-Calmette, 67200 Strasbourg, France 
e Biophysics and Nuclear Medicine, University Hospitals of Strasbourg, 1, avenue Molière, 67200 Strasbourg, France 
f Department of Neurosurgery, University Hospitals of Strasbourg, 1, avenue Molière, 67200 Strasbourg, France 

Corresponding author.

Abstract

Purpose

Between 10 and 40% of patients with cancer will develop one or more brain metastases (BMs). Stereotactic radiotherapy (SRT) is part of the therapeutic arsenal for the treatment of de novo or recurrent BM. Its main interest is to delay whole brain radiation therapy (WBRT), which may cause cognitive toxicity. However, SRT is not exempt from long-term toxicity, and the most widely known SRT is radionecrosis (RN). The objective of this study was to analyze the occurrence of RN per BM and per patient.

Material and methods

Between 2010 and 2020, data from 184 patients treated for 915 BMs by two to six SRT sessions for local or distant brain recurrence without previous or intercurrent WBRT were retrospectively reviewed. RN was examined on trimestral follow-up MRI and potentially confirmed by surgery or nuclear medicine. For each BM and SRT session plan, summation V12Gy, V14Gy, V21Gy and V23Gy isodoses were collected. Volumes of intersections were created between the 12Gy isodose at the first SRT and the 18Gy isodose of the following SRT (V18-12Gy).

Results

At the end of follow-up, 23.0% of patients presented RN, and 6.3% of BM presented RN. Median follow-up of BM was 13.3 months (95%CI 18.3–20.8). The median interval between BM irradiation and RN was 8.7 months (95% CI 9.2–14.7). Six-, 12- and 24-month RN-free survival rates per BM were 75%, 54% and 29%, respectively. The median RN-free survival per patient was 15.3 months (95% CI 13.6–18.1). In multivariate analysis, the occurrence of RN per BM was statistically associated with local reirradiation (P<0.001) and the number of SRTs (P<0.001). In univariate analysis, the occurrence of RN per patient was statistically associated with the sum of all V18-12Gy (P=0.02). No statistical association was found in multivariate analysis. A sum of all V18-12 Gy of less than 1.5ml was associated with a 14.6% risk of RN, compared with 35.6% when the sum of all V18-12 Gy was superior to 1.5ml. The sum of all V18-12Gy larger than 1.5ml was associated with a 74% specificity and 53% sensitivity of RN (P<0.001).

Conclusion

Based on these results, a small number of BMs show RN during repeated SRT for local or distant recurrent BMs. Local reirradiation was the most predictive factor of brain RN. A V18-12 Gy larger than 7.6ml in the case of local reirradiation or larger than 1.5ml in proximity reirradiation were prognostic factors of RN. The more BM patients need radiation therapy, and the longer they survive after irradiation, the higher their individual risk of developing RN.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Introduction

Dix à 40 % des patients atteints de cancer seront atteints d’une ou plusieurs métastases cérébrales. La radiothérapie en conditions stéréotaxiques fait partie de l’arsenal thérapeutique dans le traitement des métastases cérébrales de novo ou récidivantes. Son principal intérêt est de retarder la radiothérapie de l’encéphale en totalité, pourvoyeuse de toxicité cognitive. Cependant, la radiothérapie en conditions stéréotaxiques n’est pas exempte de toxicité à long terme, la plus connue étant la radionécrose. L’objectif de cette étude était d’analyser la fréquence de la radionécrose chez les patients pris en charge par radiothérapies en conditions stéréotaxiques répétées.

Matériel et méthodes

Entre 2010 et 2020, les données de 184 patients traités pour 915 métastases cérébrales par deux à six séances de radiothérapie en conditions stéréotaxiques pour une récidive cérébrale locale ou distante sans irradiation de l’encéphale en totalité préalable ou intercurrente ont été examinées rétrospectivement. La radionécrose a été étudiée sur l’IRM de suivi trimestriel et potentiellement confirmée par la chirurgie ou des examens de médecine nucléaire. Pour chaque métastase et à chaque session de radiothérapie en conditions stéréotaxiques, les V12Gy, V14Gy, V21Gy et V23Gy (VxGy : volume recevant×Gy) ont été collectés. Des volumes d’intersections ont été créés entre l’isodose 12Gy de la première radiothérapie en conditions stéréotaxiques et l’isodose 18Gy des radiothérapies en conditions stéréotaxiques suivantes (V18-12Gy).

Résultats

À la fin du suivi, une radionécrose a été notée chez 3,0 % des patients et 6,3 % des métastases cérébrales. Le suivi médian des métastases cérébrales était de 13,3 mois (IC95 % [intervalle de confiance à 95 %] 18,3-20,8). L’intervalle médian entre l’irradiation de la métastases cérébrales et la survenue de la radionécrose était de 8,7 mois (IC 95 % : 9,2-14,7). Les taux de survie sans radionécrose à 6, 12 et 24 mois par métastase cérébrale étaient respectivement de 75 %, 54 % et 29 %. La médiane de survie sans radionécrose par patient était de 15,3 mois (IC 95 % : 13,6-18,1). En analyse multifactorielle par métastase cérébrale, la survenue de radionécrose était statistiquement associée à la réirradiation locale (p<0,001) et au nombre de radiothérapies en conditions stéréotaxiques (p<0,001). En analyse unifactorielle par patient, l’apparition de radionécrose était statistiquement associée à la somme de tous les V18-12Gy (p=0,02). Aucune association statistique n’a été trouvée en analyse multifactorielle. Une somme de tous les V 18-12Gy inférieure à 1,5ml était associée à un risque de radionécrose de 14,6 %, contre 35,6 % lorsque cette somme était supérieure à 1,5ml. Une somme des V18-12Gy supérieure à 1,5ml était associée à une spécificité de 74 % et à une sensibilité de 53 % de radionécrose (p<0,001).

Conclusion

La radiothérapie en conditions stéréotaxiques était peu pourvoyeuse de radionécrose lors des irradiations répétées de métastases cérébrales de novo, en récidive locale ou cérébrale. La réirradiation locale était le facteur le plus prédictif de radionécrose cérébrale. Un V18-12Gy supérieur à 7,6ml en cas de réirradiation locale ou supérieur à 1,5ml en cas de réirradiation de proximité étaient des facteurs pronostiques de radionécrose. Le risque individuel de radionécrose par patient était plus élevé chez les patients survivant longtemps après l’irradiation et ceux ayant reçu de nombreuses sessions de radiothérapie en conditions stéréotaxiques.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Salvage radiation, Stereotactic radiosurgery, Brain metastases, Radionecrosis, Toxicity, Repeated radiosurgery

Mots clés : Métastases cérébrales, Stéréotaxie, Radionécrose, Toxicité, Traitement de rattrapage, Réirradiation


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Vol 26 - N° 5

P. 692-702 - septembre 2022 Retour au numéro
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