Dynamics of rectal balloon implant shrinkage in prostate VMAT : Influence on anorectal dose and late rectal complication risk

Strahlenther Onkol. 2018 Jan;194(1):31-40. doi: 10.1007/s00066-017-1222-x. Epub 2017 Oct 16.

Abstract

Purpose: To assess the effect of a shrinking rectal balloon implant (RBI) on the anorectal dose and complication risk during the course of moderately hypofractionated prostate radiotherapy.

Methods: In 15 patients with localized prostate cancer, an RBI was implanted. A weekly kilovolt cone-beam computed tomography (CBCT) scan was acquired to measure the dynamics of RBI volume and prostate-rectum separation. The absolute anorectal volume encompassed by the 2 Gy equieffective 75 Gy isodose (V75Gy) was recalculated as well as the mean anorectal dose. The increase in estimated risk of grade 2-3 late rectal bleeding (LRB) between the start and end of treatment was predicted using nomograms. The observed acute and late toxicities were evaluated.

Results: A significant shrinkage of RBI volumes was observed, with an average volume of 70.4% of baseline at the end of the treatment. Although the prostate-rectum separation significantly decreased over time, it remained at least 1 cm. No significant increase in V75Gy of the anorectum was observed, except in one patient whose RBI had completely deflated in the third week of treatment. No correlation between mean anorectal dose and balloon deflation was found. The increase in predicted LRB risk was not significant, except in the one patient whose RBI completely deflated. The observed toxicities confirmed these findings.

Conclusions: Despite significant decrease in RBI volume the high-dose rectal volume and the predicted LRB risk were unaffected due to a persistent spacing between the prostate and the anterior rectal wall.

Zielsetzung: Beurteilung der Wirkung eines schrumpfenden rektalen Ballonimplantats (RBI) auf die anorektale Dosis und das Komplikationsrisiko im Verlauf einer mäßig hypofraktionierten Strahlentherapie der Prostata.

Methoden: Ein RBI wurde 15 Patienten mit lokal begrenztem Prostatakarzinom implantiert. Zur Messung der Dynamik des RBI-Volumens und der Prostata-Rektum-Trennung wurde eine wöchentliche Kilovolt-Cone-beam-Computertomographie (CBCT) aufgenommen. Das absolute anorektale Volumen, das von der 2 Gy äquieffektiven 75-Gy-Isodose (V75Gy) umfasst wurde, wurde ebenso berechnet wie die mittlere anorektale Dosis. Die Zunahme des geschätzten Risikos für späte rektale Blutungen (LRB) vom Grad 2–3 zwischen Beginn und Ende der Behandlung wurde mit Nomogrammen vorhergesagt. Die beobachteten akuten und späten Toxizitäten wurden ausgewertet.

Ergebnisse: Es wurde eine signifikante Schrumpfung der RBI-Volumina beobachtet, mit einem durchschnittlichen Volumen am Ende der Behandlung von 70,4 % des Baseline-Volumens. Obwohl die Prostata-Rektum-Trennung im Verlauf der Therapie deutlich abnahm, betrug diese durchgehend mindestens 1 cm. Es wurde kein signifikanter V75Gy-Anstieg des Anorektums beobachtet, außer bei einem Patienten, dessen RBI in der dritten Behandlungswoche vollständig entleert war. Zwischen der mittleren anorektalen Dosis und der Ballonvolumenabnahme wurde keine Korrelation festgestellt. Die Zunahme des LRB-Risikos war nicht signifikant, außer bei dem Patienten mit vollständig entleertem RBI. Die beobachteten Toxizitäten bestätigten diese Befunde.

Schlussfolgerung: Trotz signifikanter Abnahme des RBI-Volumens waren das Hochdosis-Rektumvolumen und das vorhergesagte LRB-Risiko aufgrund eines anhaltenden Abstands zwischen der Prostata und der anterioren Rektumwand davon nicht nachteilig betroffen.

Keywords: Radiotherapy; Rectum; Toxicity; Volume stability; Volumetric modulated arc therapy.

MeSH terms

  • Adenocarcinoma / diagnostic imaging
  • Adenocarcinoma / radiotherapy*
  • Aged
  • Anal Canal / diagnostic imaging
  • Anal Canal / radiation effects*
  • Equipment Design
  • Equipment Failure
  • Gastrointestinal Hemorrhage / diagnostic imaging
  • Gastrointestinal Hemorrhage / prevention & control
  • Humans
  • Male
  • Middle Aged
  • Prostate / diagnostic imaging
  • Prostate / radiation effects
  • Prostatic Neoplasms / diagnostic imaging
  • Prostatic Neoplasms / radiotherapy*
  • Prostheses and Implants
  • Radiation Dosage*
  • Radiation Dose Hypofractionation*
  • Radiation Injuries / diagnostic imaging
  • Radiation Injuries / prevention & control*
  • Rectal Diseases / diagnostic imaging
  • Rectal Diseases / prevention & control
  • Rectum / diagnostic imaging
  • Rectum / radiation effects*
  • Risk Assessment