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Dosimetric impact of iodinated contrast agent on planning CT for volumetric-modulated radiotherapy of head and neck cancer - 07/06/25

Impact dosimétrique de la planification réalisée sur des scanographies avec injection de produit de contraste pour la radiothérapie volumétrique avec modulation d’intensité des cancers de la tête et du cou

Doi : 10.1016/j.canrad.2025.104623 
Brice Leyrat a, b, Julian Biau a, c, d, e, , Lucie Berger f, Corinne Millardet f, Michel Lapeyre a, b
a Radiation Department, centre Jean-Perrin, 63011 Clermont-Ferrand, France 
b UFR de médecine, université Clermont-Auvergne, Clermont-Ferrand, France 
c Inserm U1240, IMoST, 63000 Clermont-Ferrand, France 
d Université Clermont-Auvergne, 63000 Clermont-Ferrand, France 
e Centre d’investigation clinique, UMR 501, 63001 Clermont-Ferrand, France 
f Department of Physics, centre Jean-Perrin, 63011 Clermont-Ferrand, France 

Corresponding author at: Radiation Department, centre Jean-Perrin, 63011 Clermont-Ferrand, France.Radiation Department, centre Jean-PerrinClermont-Ferrand63011France

Abstract

Purpose

Volumetric-modulated arc therapy for head and neck cancers requires accurate delineation of target volumes and organs at risk. Iodinated contrast agents enhance visualization, but their impact on dose distribution remains a concern. Traditionally, dosimetry is performed on non-contrast CT scans to minimize dose calculation discrepancies. This study evaluates the dosimetric impact of planning directly on contrast-enhanced CT scans.

Material and methods

Twelve patients with head and neck cancers (oral cavity, oropharynx, pharyngolarynx, ethmoid, thyroid) treated using volumetric-modulated radiation technique were included. Target and organs at risk delineation and dose calculation were performed on contrast-enhanced CT scans and subsequently transferred to non-contrast CT scans without renormalization. Prescribed doses for high-risk planning target volume were 60 to 70Gy, for low-risk planning target volume 54Gy, in 30 to 33 fractions. Volumetric-modulated arc therapy planning was performed on Eclipse® (version 15.6), with simultaneous integrated boost, using the AAA dose calculation algorithm. Dosimetric variations in organs at risk and planning target volumes were assessed.

Results

Mean variations of mean dose for organs at risk mandible, larynx, parotid glands, and pharyngeal constrictor muscle ranged from 0.02Gy (0.10 %) to 0.16Gy (0.38 %). Mean D2 % variations for spinal canal, brainstem, brachial plexus, and carotid arteries ranged from 0.05Gy (0.17 %) to 0.16Gy (0.46 %). None of the variations for organs at risk were found to be statistically or clinically significant. For planning target volumes, variations in coverage by the 95 % isodose of the prescribed dose were always less than 1 %. The maximum variation of maximum dose was a decrease of 0.6Gy, representing 0.8 %.

Conclusion

Performing volumetric-modulated arc therapy planning directly on contrast-enhanced CT scans leads to minimal dosimetric variations (less than 1 %) compared to non-contrast CT scans. This approach could streamline clinical workflows by eliminating the need for dual CT acquisitions and optimizing treatment preparation.

Il testo completo di questo articolo è disponibile in PDF.

Résumé

Objectif de l’étude

La radiothérapie volumétrique avec modulation d’intensité pour les cancers de la tête et du cou nécessite une délinéation précise des volumes cibles et des organes à risque. L’utilisation de produits de contraste iodés améliore la visualisation, mais leur impact sur la distribution de dose reste une préoccupation. Traditionnellement, la dosimétrie est réalisée sur des scanographies sans injection de produit de contraste afin de minimiser les écarts dans les calculs de dose. Cette étude évalue l’impact dosimétrique de la planification réalisée directement sur des scanographies avec injection de produit de contraste.

Matériel et méthodes

Douze patients atteints de cancers de la tête et du cou (cavité orale, oropharynx, pharyngolarynx, ethmoïde, thyroïde) pris en charge par radiothérapie volumétrique avec modulation d’intensité (RapidArc, Varian Medical Systems) ont été inclus. La délinéation des volumes cibles et des organes à risque ainsi que le calcul de dose ont été effectués sur des scanographies avec injection de contraste, puis transférés sur des scanographies sans injection, sans renormalisation. Les doses prescrites étaient de 60 à 70Gy pour le volume cible prévisionnel à haut risque et de 54Gy pour le volume cible prévisionnel à bas risque, en 30 à 33 fractions. La planification a été réalisée sur Eclipse® (version 15.6) avec radiothérapie volumétrique avec modulation d’intensité avec boost intégré (SIB), en utilisant l’algorithme de calcul de dose AAA. Les variations dosimétriques sur les organes à risque et les volumes cibles prévisionnels ont été évaluées.

Résultats

Les variations moyennes des doses moyennes pour les organes à risque (mandibule, larynx, glandes parotides et muscles constricteurs du pharynx) allaient de 0,02Gy (0,10 %) à 0,16Gy (0,38 %). Les variations moyennes des doses reçues par 2 % du volume (D2 %) pour la moelle épinière, le tronc cérébral, le plexus brachial et les artères carotides variaient de 0,05Gy (0,17 %) à 0,16Gy (0,46 %). Aucune des variations observées dans les organes à risque n’a été jugée statistiquement ou cliniquement significative. En ce qui concerne la couverture des volumes cibles prévisionnels par l’isodose 95 % de la dose prescrite était toujours de moins de 1 %. La variation maximale de dose maximale observée était une diminution de 0,6Gy, soit 0,8 %.

Conclusion

La planification de la radiothérapie volumétrique avec modulation d’intensité réalisée directement sur des scanographies avec injection de produit de contraste entraîne des variations dosimétriques minimes (inférieures à 1 %) par rapport aux scanographies sans injection. Cette approche pourrait simplifier les flux de travail cliniques en éliminant la nécessité d’acquisitions doubles de scanographies et en optimisant la préparation du traitement.

Il testo completo di questo articolo è disponibile in PDF.

Keywords : VMAT, Head and neck cancer, Contrast-enhanced CT, Dosimetry

Mots clés : VMAT, Cancer de la tête et du cou, Scanographie, Produit de contraste, Dosimétrie


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