A major goal of this issue of the Journal is to provide practical clinical guidance for physicians and treatment planners. The information presented is not perfect, as evidenced by the multiple caveats above. The lack of good predictors is somewhat unsettling. Nevertheless, the QUANTEC papers present a valuable review. Over time, with the help of new studies guided by new physical, statistical and biological technologies, we hope to be able to update this information so that patient care can be continually improved.

Advances in dose-volume/outcome (or normal tissue complication probability, NTCP) modeling since the seminal Emami paper from 1991 are reviewed. There has been some progress with an increasing number of studies on large patient samples with three-dimensional dosimetry. Nevertheless, NTCP models are not ideal. Issues related to the grading of side effects, selection of appropriate statistical methods, testing of internal and external model validity, and quantification of predictive power and statistical uncertainty, all limit the usefulness of much of the published literature. Synthesis (meta-analysis) of data from multiple studies is often impossible because of suboptimal primary analysis, insufficient reporting and variations in the models and predictors analyzed. Clinical limitations to the current knowledge base include the need for more data on the effect of patient-related cofactors, interactions between dose distribution and cytotoxic or molecular targeted agents, and the effect of dose fractions and overall treatment time in relation to nonuniform dose distributions. Research priorities for the next 5-10 years are proposed.

PurposeTo present guidance for patients and physicians regarding the use of accelerated partial-breast irradiation (APBI), based on current published evidence complemented by expert opinion.Methods and MaterialsA systematic search of the National Library of Medicine's PubMed database yielded 645 candidate original research articles potentially applicable to APBI. Of these, 4 randomized trials and 38 prospective single-arm studies were identified. A Task Force composed of all authors synthesized the published evidence and, through a series of meetings, reached consensus regarding the recommendations contained herein.ResultsThe Task Force proposed three patient groups: (1) a “suitable” group, for whom APBI outside of a clinical trial is acceptable, (2) a “cautionary” group, for whom caution and concern should be applied when considering APBI outside of a clinical trial, and (3) an “unsuitable” group, for whom APBI outside of a clinical trial is not generally considered warranted. Patients who choose treatment with APBI should be informed that whole-breast irradiation (WBI) is an established treatment with a much longer track record that has documented long-term effectiveness and safety.ConclusionAccelerated partial-breast irradiation is a new technology that may ultimately demonstrate long-term effectiveness and safety comparable to that of WBI for selected patients with early breast cancer. This consensus statement is intended to provide guidance regarding the use of APBI outside of a clinical trial and to serve as a framework to promote additional clinical investigations into the optimal role of APBI in the treatment of breast cancer. To present guidance for patients and physicians regarding the use of accelerated partial-breast irradiation (APBI), based on current published evidence complemented by expert opinion. A systematic search of the National Library of Medicine's PubMed database yielded 645 candidate original research articles potentially applicable to APBI. Of these, 4 randomized trials and 38 prospective single-arm studies were identified. A Task Force composed of all authors synthesized the published evidence and, through a series of meetings, reached consensus regarding the recommendations contained herein. The Task Force proposed three patient groups: (1) a “suitable” group, for whom APBI outside of a clinical trial is acceptable, (2) a “cautionary” group, for whom caution and concern should be applied when considering APBI outside of a clinical trial, and (3) an “unsuitable” group, for whom APBI outside of a clinical trial is not generally considered warranted. Patients who choose treatment with APBI should be informed that whole-breast irradiation (WBI) is an established treatment with a much longer track record that has documented long-term effectiveness and safety. Accelerated partial-breast irradiation is a new technology that may ultimately demonstrate long-term effectiveness and safety comparable to that of WBI for selected patients with early breast cancer. This consensus statement is intended to provide guidance regarding the use of APBI outside of a clinical trial and to serve as a framework to promote additional clinical investigations into the optimal role of APBI in the treatment of breast cancer.

Purpose: To determine the relation between the incidence of radiation pneumonitis and the three-dimensional dose distribution in the lung. Methods and Materials: In five institutions, the incidence of radiation pneumonitis was evaluated in 540 patients. The patients were divided into two groups: a Lung group, consisting of 399 patients with lung cancer and 1 esophagus cancer patient and a Lymph./Breast group with 78 patients treated for malignant lymphoma, 59 for breast cancer, and 3 for other tumor types. The dose per fraction varied between 1.0 and 2.7 Gy and the prescribed total dose between 20 and 92 Gy. Three-dimensional dose calculations were performed with tissue density inhomogeneity correction. The physical dose distribution was converted into the biologically equivalent dose distribution given in fractions of 2 Gy, the normalized total dose (NTD) distribution, by using the linear quadratic model with an α/β ratio of 2.5 and 3.0 Gy. Dose–volume histograms (DVHs) were calculated considering both lungs as one organ and from these DVHs the mean (biological) lung dose, NTDmean, was obtained. Radiation pneumonitis was scored as a complication when the pneumonitis grade was grade 2 (steroids needed for medical treatment) or higher. For statistical analysis the conventional normal tissue complication probability (NTCP) model of Lyman (with n = 1) was applied along with an institutional-dependent offset parameter to account for systematic differences in scoring patients at different institutions. Results: The mean lung dose, NTDmean, ranged from 0 to 34 Gy and 73 of the 540 patients experienced pneumonitis, grade 2 or higher. In all centers, an increasing pneumonitis rate was observed with increasing NTDmean. The data were fitted to the Lyman model with NTD50 = 31.8 Gy and m = 0.43, assuming that for all patients the same parameter values could be used. However, in the low dose range at an NTDmean between 4 and 16 Gy, the observed pneumonitis incidence in the Lung group (10%) was significantly (p = 0.02) higher than in the Lymph./Breast group (1.4%). Moreover, between the Lung groups of different institutions, also significant (p = 0.04) differences were present: for centers 2, 3, and 4, the pneumonitis incidence was about 13%, whereas for center 5 only 3%. Explicitly accounting for these differences by adding center-dependent offset values for the Lung group, improved the data fit significantly (p < 10−5) with NTD50 = 30.5 ± 1.4 Gy and m = 0.30 ± 0.02 (± 1 SE) for all patients, and an offset of 0–11% for the Lung group, depending on the center. Conclusions: The mean lung dose, NTDmean, is relatively easy to calculate, and is a useful predictor of the risk of radiation pneumonitis. The observed dose–effect relation between the NTDmean and the incidence of radiation pneumonitis, based on a large clinical data set, might be of value in dose-escalating studies for lung cancer. The validity of the obtained dose–effect relation will have to be tested in future studies, regarding the influence of confounding factors and dose distributions different from the ones in this study.

We have reviewed the published data regarding radiotherapy (RT)-induced brain injury. Radiation necrosis appears a median of 1–2 years after RT; however, cognitive decline develops over many years. The incidence and severity is dose and volume dependent and can also be increased by chemotherapy, age, diabetes, and spatial factors. For fractionated RT with a fraction size of <2.5 Gy, an incidence of radiation necrosis of 5% and 10% is predicted to occur at a biologically effective dose of 120 Gy (range, 100–140) and 150 Gy (range, 140–170), respectively. For twice-daily fractionation, a steep increase in toxicity appears to occur when the biologically effective dose is >80 Gy. For large fraction sizes (≥2.5 Gy), the incidence and severity of toxicity is unpredictable. For single fraction radiosurgery, a clear correlation has been demonstrated between the target size and the risk of adverse events. Substantial variation among different centers' reported outcomes have prevented us from making toxicity–risk predictions. Cognitive dysfunction in children is largely seen for whole brain doses of ≥18 Gy. No substantial evidence has shown that RT induces irreversible cognitive decline in adults within 4 years of RT.

PURPOSE: Weight gain is a common problem among breast cancer patients who receive adjuvant chemotherapy (CT). We undertook a study to determine the causes of this energy imbalance. PATIENTS AND METHODS: Factors related to energy balance were assessed at baseline (within 3 weeks of diagnosis) and throughout 1 year postdiagnosis among 53 premenopausal women with operable breast carcinoma. Thirty-six patients received CT and 17 received only localized treatment (LT). Measures included body composition (dual energy x-ray absorptiometry), resting energy expenditure (REE; indirect calorimetry), dietary intake (2-day dietary recalls and food frequency questionnaires) and physical activity (physical activity records). RESULTS: Mean weight gain in the LT patients was 1.0 kg versus 2.1 kg in the CT group (P = .02). No significant differences between groups in trend over time were observed for REE and energy intake; however, a significant difference was noted for physical activity (P = .01). Several differences between groups in 1-year change scores were detected. The mean change (± SE) in LT versus CT groups and P values for uncontrolled/controlled (age, race, radiation therapy, baseline body mass index, and end point under consideration) analysis are as follows: percentage of body fat (−0.1 ± 0.4 v +2.2 ± 0.6%; P = .001/0.04); fat mass (+0.1 ± 0.3 v +2.3 ± 0.7 kg; P = .002/0.04); lean body mass (+0.8 ± 0.2 v −0.4 ± 0.3 kg; P = .02/0.30); and leg lean mass (+0.5 ± 0.1 v −0.2 ± 0.1 kg; P = .01/0.11). CONCLUSION: These data do not support overeating as a cause of weight gain among breast cancer patients who receive CT. The data suggest, however, that CT-induced weight gain is distinctive and indicative of sarcopenic obesity (weight gain in the presence of lean tissue loss or absence of lean tissue gain). The development of sarcopenic obesity with evidence of reduced physical activity supports the need for interventions focused on exercise, especially resistance training in the lower body, to prevent weight gain.

PURPOSE We studied high-dose cyclophosphamide, cisplatin, and carmustine (CPA/cDDP/BCNU) with autologous bone marrow support (ABMS) as consolidation after standard-dose adjuvant chemotherapy treatment of primary breast cancer involving 10 or more axillary lymph nodes. PATIENTS AND METHODS One hundred two women with stage IIA, IIB, IIIA, or IIIB breast cancer involving 10 or more lymph nodes at surgery were registered; 85 were eligible, treated, and assessable. Patients were treated with four cycles of standard-dose cyclophosphamide, doxorubicin, and fluorouracil (CAF), followed by high-dose CPA/cDDP/BCNU with ABMS. RESULTS Actuarial event-free survival for the study patients at a median follow-up of 2.5 years is 72% (95% confidence interval, 56% to 82%). Comparison to three historical or concurrent Cancer and Leukemia Group B (CALGB) adjuvant chemotherapy trials selected for similar patients showed event-free survival at 2.5 years to be between 38% and 52%. Therapy-related mortality was 12%; pulmonary toxicity of variable severity occurred in 31% of patients. Quality-of-life evaluations indicate that patients are functioning well without major impairments. CONCLUSION High-dose consolidation with CPA/cDDP/BCNU and ABMS after standard-dose CAF results in a decreased frequency of relapse in patients with high-risk primary breast cancer compared with historical series at the median follow-up of 2.5 years. Evaluation in a prospective, randomized trial is warranted and currently underway.

To relate lung dose-volume histogram-based factors to symptomatic radiation pneumonitis (RP) in patients with lung cancer undergoing 3-dimensional (3D) radiotherapy planning.Between 1991 and 1999, 318 patients with lung cancer received external beam radiotherapy (RT) with 3D planning tools at Duke University Medical Center. One hundred seventeen patients were not evaluated for RP because of <6 months of follow-up, development of progressive intrathoracic disease making scoring of pulmonary symptoms difficult, or unretrievable 3D dosimetry data. Thus, 201 patients were analyzed for RP. Univariate and multivariate analyses were performed to test the association between RP and dosimetric factors (i.e., mean lung dose, volume of lung receiving >or=30 Gy, and normal tissue complication probability derived from the Lyman and Kutcher models) and clinical factors, including tobacco use, age, sex, chemotherapy exposure, tumor site, pre-RT forced expiratory volume in 1 s, weight loss, and performance status.Thirty-nine patients (19%) developed RP. In the univariate analysis, all dosimetric factors (i.e., mean lung dose, volume of lung receiving >or=30 Gy, and normal tissue complication probability) were associated with RP (p range 0.006-0.003). Of the clinical factors, ongoing tobacco use at the time of referral for RT was associated with fewer cases of RP (p = 0.05). These factors were also independently associated with RP according to the multivariate analysis (p = 0.001). Models predictive for RP based on dosimetric factors only, or on a combination with the influence of tobacco use, had a concordance of 64% and 68%, respectively.Dosimetric factors were the best predictors of symptomatic RP after external beam RT for lung cancer. Multivariate models that also include clinical variables were slightly more predictive.

The linear-quadratic (LQ) model is widely used to model the effect of total dose and dose per fraction in conventionally fractionated radiotherapy. Much of the data used to generate the model are obtained in vitro at doses well below those used in radiosurgery. Clinically, the LQ model often underestimates tumor control observed at radiosurgical doses. The underlying mechanisms implied by the LQ model do not reflect the vascular and stromal damage produced at the high doses per fraction encountered in radiosurgery and ignore the impact of radioresistant subpopulations of cells. The appropriate modeling of both tumor control and normal tissue toxicity in radiosurgery requires the application of emerging understanding of molecular-, cellular-, and tissue-level effects of high-dose/fraction-ionizing radiation and the role of cancer stem cells.

Purpose: Radiation therapy (RT) for left-sided breast cancer has been associated with cardiac dysfunction. We herein assess the temporal nature and volume dependence of RT-induced left ventricular perfusion defects and whether these perfusion defects are related to changes in cardiac wall motion or alterations in ejection fraction. Methods: From 1998 to 2001, 114 patients were enrolled onto an IRB-approved prospective clinical study to assess changes in regional and global cardiac function after RT for left-sided breast cancer. Patients were imaged 30 to 60 minutes after injection of technetium 99m sestamibi or tetrofosmin. Post-RT perfusion scans were compared with the pre-RT studies to assess for RT-induced perfusion defects as well as functional changes in wall motion and ejection fraction. Two-tailed Fisher's exact test and the Cochran-Armitage test for linear trends were used for statistical analysis. Results: The incidence of new perfusion defects 6, 12, 18, and 24 months after RT was 27%, 29%, 38%, and 42%, respectively. New defects occurred in approximately 10% to 20% and 50% to 60% of patients with less than 5%, and greater than 5%, of their left ventricle included within the RT fields, respectively (p = 0.33 to 0.00008). The rates of wall motion abnormalities in patients with and without perfusion defects were 12% to 40% versus 0% to 9%, respectively; p values were 0.007 to 0.16, depending on the post-RT interval. Conclusions: Radiation therapy causes volume-dependent perfusion defects in approximately 40% of patients within 2 years of RT. These perfusion defects are associated with corresponding wall-motion abnormalities. Additional study is necessary to better define the long-term functional consequences of RT-induced perfusion defects. Purpose: Radiation therapy (RT) for left-sided breast cancer has been associated with cardiac dysfunction. We herein assess the temporal nature and volume dependence of RT-induced left ventricular perfusion defects and whether these perfusion defects are related to changes in cardiac wall motion or alterations in ejection fraction. Methods: From 1998 to 2001, 114 patients were enrolled onto an IRB-approved prospective clinical study to assess changes in regional and global cardiac function after RT for left-sided breast cancer. Patients were imaged 30 to 60 minutes after injection of technetium 99m sestamibi or tetrofosmin. Post-RT perfusion scans were compared with the pre-RT studies to assess for RT-induced perfusion defects as well as functional changes in wall motion and ejection fraction. Two-tailed Fisher's exact test and the Cochran-Armitage test for linear trends were used for statistical analysis. Results: The incidence of new perfusion defects 6, 12, 18, and 24 months after RT was 27%, 29%, 38%, and 42%, respectively. New defects occurred in approximately 10% to 20% and 50% to 60% of patients with less than 5%, and greater than 5%, of their left ventricle included within the RT fields, respectively (p = 0.33 to 0.00008). The rates of wall motion abnormalities in patients with and without perfusion defects were 12% to 40% versus 0% to 9%, respectively; p values were 0.007 to 0.16, depending on the post-RT interval. Conclusions: Radiation therapy causes volume-dependent perfusion defects in approximately 40% of patients within 2 years of RT. These perfusion defects are associated with corresponding wall-motion abnormalities. Additional study is necessary to better define the long-term functional consequences of RT-induced perfusion defects. In regards to Marks et al. on radiation therapy–associated cardiac perfusion defects, (Int J Radiat Oncol Biol Phys 2005;63:214–223)International Journal of Radiation Oncology, Biology, PhysicsVol. 64Issue 4PreviewMarks et al. should be commended for conducting the largest prospective study published on radiation-induced perfusion defects (1). It is important to monitor potentially dangerous long-term cardiac side effects of radiation therapy; however, the results must be put in perspective. Full-Text PDF