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Systematic dosimetric evaluation of risk of osteoradionecrosis (DERO): First results of dose reporting for preventing teeth osteoradionecrosis after head and neck irradiation - 03/02/23

Premiers résultats de l’évaluation systématique de la dose aux dents en radiothérapie tête et cou par l’outil DERO (dosimetric evaluation of risk of osteoradionecrosis)

Doi : 10.1016/j.canrad.2022.08.003 
G. Delpon a, b, M. Renouf c, M. Langé c, P. Blery e, d, C. Dupas d, J. Longis f, J. Thariat g, h, i, M. Doré c,
a Medical physics department, institut de cancérologie de l’Ouest, Saint-Herblain, France 
b IMT atlantique, Nantes université, CNRS/IN2P3, Subatech, Nantes, France 
c Radiation oncology department, institut de cancérologie de l’Ouest, Saint-Herblain, France 
d Odontology department, centre hospitalo-universitaire, Nantes, France 
e Nantes université, Oniris, Inserm, regenerative medicine and skeleton, RMeS, UMR 1229, Nantes, France 
f Maxillofacial surgery department, centre hospitalo-universitaire, Nantes, France 
g Radiation oncology department, Centre François-Baclesse, Caen, France 
h Laboratoire de physique corpusculaire, IN2P3/ENISAEN-CNRS, Caen, France 
i Normandie université, Caen, France 

Corresponding author.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Friday 03 February 2023
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

Purpose

OsteoRadioNecrosis (ORN) is a late complication of radiation for head and neck cancer. Predicting ORN is a major challenge. We developed DERO (Dosimetric Evaluation of Risk of ORN), a semi-automatic tool which reports doses delivered to tooth-bearing sectors, to guide post-therapeutic dental care. We present the method and the first results of a 125-patient prospective cohort.

Material and methods

Dosimetric data of patients treated with IMRT for head and neck cancer were prospectively segmented to the DERO algorithm. Four arches corresponding to 8-tooth sectors were semi-automatically generated. Thirty-two cylindrical Regions Of Interest (ROI) corresponding to each tooth and surrounding periodontium were created by linear interpolation. Mean doses (Dmean) of ROI were extracted and included in a database, along with data about primary tumor site, laterality and dose values from organs at risk. Dmean to tooth sectors were computed for molar sectors, (teeth X5 to X8) and anterior sectors (teeth X1 to X4). An individual dose map was generated and delivered to patients and dentists.

Results

Dosimetric data from 125 patients treated with Tomotherapy® were prospectively collected and analyzed: 9 parotid tumors (PA), 41 Sub-Hyoid tumors (larynx, hypopharynx) (SH), 43 Oropharynx tumors (OR), 32 Oral Cavity tumors (OC). Irradiation was unilateral for 100% of PA tumors (9), 12% of OR tumors (5) and 47% of OC tumors (15). For unilateral cervical irradiation, Dmean in ipsilateral molar sectors was 54Gy for OC tumors, 45Gy for OR tumors, 20Gy for PA tumors. For Oral Cavity bilateral irradiation, Dmean was high in all tooth sectors, 49 to 55Gy. For SH tumors, Dmean in molar sectors was 27Gy. A dose gradient of 10 to 20Gy was observed between molar and anterior sectors whether radiation was uni or bilateral.

Conclusion

Mandibular molar sectors of Oropharynx and Oral Cavity tumors were exposed to high Dmean of 40 to 50Gy. On the other hand, tooth sectors received lower doses for SH radiation. The DERO tool guide post-radiation dental care with a personalized dosimetric cartography to patient. With data update and patient follow-up, we will be able to determine ORN risk after head and neck radiation.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Objectif de l’étude

L’ostéoradionécrose est une complication tardive de la radiothérapie des cancers de la tête et du cou. Prédire l’ostéoradionécrose est un enjeu majeur. Nous avons développé DERO (Dosimetric Evaluation of Risk of ostéoradionécrosis), un outil semi-automatique qui rapporte les doses délivrées aux secteurs dentaires, afin de guider les soins dentaires post-thérapeutiques. Nous présentons la méthode et les premiers résultats dans une cohorte prospective de 125 patients.

Matériel et méthodes

Les données dosimétriques des patients pris en charge par radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité (RCMI) pour un cancer de la tête et du cou ont été analysées par l’algorithme DERO. Quatre arcades correspondant à des secteurs de huit dents ont été générées semi-automatiquement. Trente-deux régions d’intérêt cylindriques correspondant à chaque dent et au parodonte environnant ont été créées par interpolation linéaire. Les doses moyennes (Dmoy) de chaque région d’intérêt ont été extraites et incluses dans une base de données, ainsi que des données concernant le site tumoral initial, la latéralité et les valeurs de dose des organes à risque. La Dmoy (dose moyenne) dans les secteurs dentaires a été calculée pour les secteurs molaires (dents X5 à X8) et les secteurs antérieurs (dents X1 à X4). Une carte de dose individuelle a été générée et remise aux patients et aux dentistes.

Résultats

Les données dosimétriques de 125 patients traités par Tomotherapy® ont été recueillies et analysées prospectivement: 9 tumeurs parotidiennes, 41 tumeurs sous-hyoïdiennes (larynx, hypopharynx), 43 tumeurs de l’oropharynx, 32 tumeurs de la cavité buccale. L’irradiation était unilatérale pour 100 % des tumeurs parotidiennes (9), 12 % des tumeurs de l’oropharynx (5) et 47 % des tumeurs de la cavité buccale (15). En cas d’irradiation unilatérale, la Dmoy dans les secteurs molaires homolatéraux était de 54Gy pour les tumeurs de la cavité buccale, 45Gy pour les tumeurs de l’oropharynx, 20Gy pour les tumeurs tumeurs parotidiennes. En cas d’irradiation bilatérale de la cavité buccale, la Dmoy était élevée dans tous les secteurs dentaires, de 49 à 55Gy. Pour les tumeurs sous-hyoïdiennes, la Dmoy dans les secteurs molaires était de 27Gy. Un gradient de dose de 10 à 20Gy a été observé entre les secteurs molaires et antérieurs que l’irradiation soit uni- ou bilatérale.

Conclusion

Les secteurs molaires mandibulaires des tumeurs de l’oropharynx et de la cavité buccale ont été exposés à une Dmoy élevée de 40 à 50Gy. L’outil DERO guide les soins dentaires post-irradiation avec une cartographie dosimétrique personnalisée au patient. L’analyse doit se poursuivre afin de déterminer une corrélation géographique plus précise entre dose délivrée et risque de survenue d’une ostéoradionécrose.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Head and neck radiotherapy, Osteoradionecrosis

Mots clés : Radiothérapie, Ostéoradionécrose


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