Conformal Proton Radiation Therapy for Pediatric Low-Grade Astrocytomas

Background:

To evaluate the safety and efficacy of proton radiation therapy (PRT) for intracranial low-grade astrocytomas, the authors analyzed the first 27 pediatric patients treated at Loma Linda University Medical Center (LLUMC).

Patients and Method: Between September 1991 and August 1997, 27 patients (13 female, 14 male) underwent fractionated proton radiation therapy for progressive or recurrent low-grade astrocytoma. Age at time of treatment ranged from 2 to 18 years (mean: 8,7 years). Tumors were located centrally (diencephalic) in 15 patients, in the cerebral and cerebellar hemispheres in seven patients, and in the brainstem in five patients. 25/27 patients (92%) were treated for progressive, unresectable, or residual disease following subtotal resection. Tissue diagnosis was available in 23/27 patients (85%). Four patients with optic pathway tumors were treated without histologic confirmation. Target doses between 50.4 and 63.0 CGE (Cobalt Gray Equivalent, mean: 55.2 CGE) were prescribed at 1.8 CGE per fraction, five treatments per week.

Results: At a mean follow-up period of 3.3 years (0.6–6.8 years), 6/27 patients experienced local failure (all located within the irradiated field), and 4/27 patients had died. By anatomic site these data translated into rates of local control and survival of 87% (13/15 patients) and 93% (14/15 patients) for central tumors, 71% (5/7 patients) and 86% (6/7 patients) for hemispheric tumors, and 60% (3/5 patients) and 60% (3/5 patients) for tumors located in the brainstem. Proton radiation therapy was generally well tolerated. All children with local control maintained their performance status. One child with associated neurofibromatosis, Type 1, developed Moyamoya disease. All six patients with optic pathway tumors and useful vision maintained or improved their visual status.

Conclusions: This report on pediatric low-grade astrocytomas confirms proton radiation therapy as a safe and efficacious 3-D conformal treatment modality. Results are encouraging for central tumors as well as large optic pathway tumors, where dose conformity is of particular importance; yet it is difficult to achieve. Longer follow-up time is needed to fully evaluate the benefits of normal tissue sparing.

Hintergrund:

Mittels dieser Studie soll die Sicherheit und Effizienz der Protonentherapie (PRT) für niedrigmaligne Astrozytome bei Kindern (LGA) untersucht werden. Dabei wurden von den Autoren die ersten 27 pädiatrischen Patienten, die am Loma Linda University Medical Center (LLUMC) behandelt wurden, ausgewertet.

Patienten und Methode: Zwischen September 1991 und August 1997 wurden 27 Patienten (13 Mädchen, 14 Jungen) wegen eines progredienten oder rezidivierenden niedriggradigen Astrozytoms mittels einer fraktionierten Protonentherapie behandelt. Zum Zeitpunkt der Behandlung variierte das Alter der Patienten zwischen 2 und 18 Jahren (Mean: 8,7 Jahre). Bei 15 Patienten lag der Tumor im Dienzephalon, bei sieben Patienten in den zerebralen oder zerebellaren Hemisphären und bei fünf Patienten im Hirnstamm. 25 der 27 Patienten (92%) wurden wegen Progress, Irresektabilität oder Resttumor nach subtotaler Entfernung behandelt. Die Diagnose war bei 23 von 27 Patienten histologisch verifiziert. Vier Patienten mit einem Tumor, der von den Sehnerven oder Sehbahnen ausging, wurden ohne histologische Diagnosesicherung behandelt. Im Zielvolumen wurden Dosen zwischen 50,4 und 63,0 CGE (Cobalt Gray Equivalent, Mean: 55,2 CGE) in Einzeldosen von 1,8 CGE verwendet. Die Behandlung erfolgte fünfmal pro Woche.

Ergebnisse: Die mittlere Nachbeobachtungszeit betrug 3,3 Jahre (0,6–6,8 Jahre) Bei sechs von 27 Patienten trat ein lokales Tumorrezidiv auf (der Progress lag im Zielvolumen), und vier der Patienten verstarben an Tumorprogression. Aufgeschlüsselt nach der anatomischen Lage betrugen die lokale Kontrolle und das Überleben für die Patienten mit im Dienzephalon gelegenen Tumoren 87% (13/15 Patienten) und 93% (14/15 Patienten), für die mit in den Hemisphären gelegenen Tumoren 71% (5/7 Patienten) und 86% (6/7 Patienten) und für die mit im Hirnstamm gelegenen Tumoren 60% (3/5 Patienten) und 60% (3/5 Patienten). Die Protonentherapie wurde insgesamt gut von den Patienten toleriert. Keiner der lokal kontrollierten Patienten wies eine Verschlechterung des klinischen Zustands nach Bestrahlung auf. Ein Kind mit einer assoziierten Neurofibromatose Typ 1 entwickelte eine Moyamoya-Krankheit. Alle sechs Patienten mit einem Tumor des Sehnervs oder der Sehbahnen zeigten eine Stabilisierung oder Verbesserung ihrer Sehfähigkeit.

Schlussfolgerung: Diese Studie belegt, dass die Protonentherapie eine sichere und effiziente 3 D-geplante konformale Therapiemöglichkeit darstellt. Die Ergebnisse sind vor allem bei zentral liegenden und ausgedehnten Tumoren, die vom Sehnerv oder den Sehbahnen ausgehen, ermutigend. Gerade bei diesen Tumoren ist eine hohe Konformalität der Dosisverteilung wichtig, die mit konventionellen strahlentherapeutischen Therapiemöglichkeiten nur schwer zu erreichen. Eine längere Nachbeobachtungszeit ist zur Untersuchung der Reaktion des Normalgewebes bei besserer Schonung desselben notwendig.