Purpose: To determine the maximum tolerated dose of single fraction radiosurgery in patients with recurrent previously irradiated primary brain tumors and brain metastases. Methods and Materials: Adults with cerebral or cerebellar solitary non-brainstem tumors ≤ 40 mm in maximum diameter were eligible. Initial radiosurgical doses were 18 Gy for tumors ≤ 20 mm, 15 Gy for those 21–30 mm, and 12 Gy for those 31–40 mm in maximum diameter. Dose was prescribed to the 50–90% isodose line. Doses were escalated in 3 Gy increments providing the incidence of irreversible grade 3 (severe) or any grade 4 (life threatening) or grade 5 (fatal) Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) central nervous system (CNS) toxicity (unacceptable CNS toxicity) was < 20% within 3 months of radiosurgery. Chronic CNS toxicity was also assessed. Results: Between 1990–1994, 156 analyzable patients were entered, 36% of whom had recurrent primary brain tumors (median prior dose 60 Gy) and 64% recurrent brain metastases (median prior dose 30 Gy). The maximum tolerated doses were 24 Gy, 18 Gy, and 15 Gy for tumors ≤ 20 mm, 21–30 mm, and 31–40 mm in maximum diameter, respectively. However, for tumors < 20 mm, investigators' reluctance to escalate to 27 Gy, rather than excessive toxicity, determined the maximum tolerated dose. In a multivariate analysis, maximum tumor diameter was one variable associated with a significantly increased risk of grade 3, 4, or 5 neurotoxicity. Tumors 21–40 mm were 7.3 to 16 times more likely to develop grade 3–5 neurotoxicity compared to tumors < 20 mm. Other variables significantly associated with grade 3–5 neurotoxicity were tumor dose and Karnofsky Performance Status. The actuarial incidence of radionecrosis was 5%, 8%, 9%, and 11% at 6, 12, 18, and 24 months following radiosurgery, respectively. Forty-eight percent of patients developed tumor progression within the radiosurgical target volume. A multivariate analysis revealed two variables that were significantly associated with an increased risk of local progression, i.e. progression in the radiosurgical target volume. Patients with primary brain tumors (versus brain metastases) had a 2.85 greater risk of local progression. Those treated on a linear accelerator (versus the Gamma Knife) had a 2.84 greater risk of local progression. Of note, 61 % of Gamma Knife treated patients had recurrent primary brain tumors compared to 30% of patients treated with a linear accelerator. Conclusions: The maximum tolerated doses of single fraction radiosurgery were defined for this population of patients as 24 Gy, 18 Gy, and 15 Gy for tumors ≤ 20 mm, 21–30 mm, and 31–40 mm in maximum diameter. Unacceptable CNS toxicity was more likely in patients with larger tumors, whereas local tumor control was most dependent on the type of recurrent tumor and the treatment unit.

Purpose Anaplastic oligodendrogliomas, pure (AO) and mixed (anaplastic oligoastrocytoma [AOA]), are chemosensitive, especially if codeleted for 1p/19q, but whether patients live longer after chemoradiotherapy is unknown. Patients and Methods Eligible patients with AO/AOA were randomly assigned to procarbazine, lomustine, and vincristine (PCV) plus radiotherapy (RT) versus RT alone. The primary end point was overall survival (OS). Results Two hundred ninety-one eligible patients were randomly assigned: 148 to PCV plus RT and 143 to RT. For the entire cohort, there was no difference in median survival by treatment (4.6 years for PCV plus RT v 4.7 years for RT; hazard ratio [HR] = 0.79; 95% CI, 0.60 to 1.04; P = .1). Patients with codeleted tumors lived longer than those with noncodeleted tumors (PCV plus RT: 14.7 v 2.6 years, HR = 0.36, 95% CI, 0.23 to 0.57, P < .001; RT: 7.3 v 2.7 years, HR = 0.40, 95% CI, 0.27 to 0.60, P < .001), and the median survival of those with codeleted tumors treated with PCV plus RT was twice that of patients receiving RT (14.7 v 7.3 years; HR = 0.59; 95% CI, 0.37 to 0.95; P = .03). For those with noncodeleted tumors, there was no difference in median survival by treatment arm (2.6 v 2.7 years; HR = 0.85; 95% CI, 0.58 to 1.23; P = .39). In Cox models that included codeletion status, the adjusted OS for all patients was prolonged by PCV plus RT (HR = 0.67; 95% CI, 0.50 to 0.91; P = .01). Conclusion For the subset of patients with 1p/19q codeleted AO/AOA, PCV plus RT may be an especially effective treatment, although this observation was derived from an unplanned analysis.

Purpose Anaplastic oligodendroglioma (AO) and anaplastic oligoastrocytoma (AOA) are treated with surgery and radiotherapy (RT) at diagnosis, but they also respond to procarbazine, lomustine, and vincristine (PCV), raising the possibility that early chemotherapy will improve survival. Furthermore, better outcomes in AO have been associated with 1p and 19q allelic loss. Patients and Methods Patients with AO and AOA were randomly assigned to PCV chemotherapy followed by RT versus postoperative RT alone. The primary end point was overall survival. The status of 1p and 19q alleles was assessed by fluorescence in situ hybridization. Results Two hundred eighty-nine eligible patients were randomly assigned to either PCV plus RT (n = 147) or RT alone (n = 142). At progression, 80% of patients randomly assigned to RT had chemotherapy. With 3-year follow-up on most patients, the median survival times were similar (4.9 years after PCV plus RT v 4.7 years after RT alone; hazard ratio [HR] = 0.90; 95% CI, 0.66 to 1.24; P = .26). Progression-free survival time favored PCV plus RT (2.6 years v 1.7 years for RT alone; HR = 0.69; 95% CI, 0.52 to 0.91; P = .004), but 65% of patients experienced grade 3 or 4 toxicity, and one patient died. Patients with tumors lacking 1p and 19q (46%) compared with tumors not lacking 1p and 19q had longer median survival times (> 7 v 2.8 years, respectively; P ≤ .001); longer progression-free survival was most apparent in this subset. Conclusion For patients with AO and AOA, PCV plus RT does not prolong survival. Longer progression-free survival after PCV plus RT is associated with significant toxicity. Tumors lacking 1p and 19q alleles are less aggressive or more responsive or both.

PURPOSE: To compare survival and toxicity in adult patients treated with low-dose (50.4 Gy/28 fractions) versus high-dose (64.8 Gy/36 fractions) localized radiation therapy (RT) for supratentorial low-grade astrocytoma, oligodendroglioma, and mixed oligoastrocytoma. PATIENTS AND METHODS: From 1986 to 1994, 203 eligible/analyzable patients were randomized: 101 to low-dose RT, 102 to high-dose RT. Almost half were younger than 40 years, and 95% had grade 2 tumors. Histologic subtype was astrocytoma (or mixed oligo-astrocytoma with astrocytoma dominant) in 32% of patients and oligodendroglioma (or oligoastrocytoma with oligodendroglioma dominant) in 68%. Tumor diameter was less than 5 cm in 35% of patients, and 41% of tumors showed some degree of contrast enhancement. Extent of resection was gross total in 14% of patients, subtotal in 35%, and biopsy only in 51%. RESULTS: At the time of the present analysis, 83 patients (41%) are dead, and median follow-up is 6.43 years in the 120 who are still alive. Survival at 2 and 5 years is nonsignificantly better with low-dose RT; survival at 2 and 5 years was 94% and 72%, respectively, with low-dose RT and 85% and 64%, respectively, with high-dose RT (log rank P = .48). Multivariate analysis identified histologic subtype, tumor size, and age as the most significant prognostic factors. Survival is significantly better in patients who are younger than 40 years and in patients who have oligodendroglioma or oligo-dominant histology. Grade 3 to 5 radiation neurotoxicity (necrosis) was observed in seven patients, with one fatality in each treatment arm. The 2-year actuarial incidence of grade 3 to 5 radiation necrosis was 2.5% with low-dose RT and 5% with high-dose RT. CONCLUSION: This phase III prospective randomized trial of low- versus high-dose radiation therapy for adults with supratentorial low-grade astrocytoma, oligodendroglioma, and oligoastrocytoma found somewhat lower survival and slightly higher incidence of radiation necrosis in the high-dose RT arm. The most important prognostic factors for survival are histologic subtype, tumor size, and age. The study design of the ongoing intergroup trial in this population will be discussed.

A multidisciplinery Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) task force has developed quality assurance guidelines for radiosurgery. The purpose of the guidelines are fourfold: (1) To ensure that participating institutions have the proper equipment and appropriate technique(s) to administer radiosurgery; (2) to outline a standard data set for each treated patient to assess protocol compliance; (3) to define minor and major deviations in protocol treatment; and (4) to set forth clinical data necessary to determine treatment efficacy, including failure patterns, and treatment toxicity. These guidelines are being implemented into active and developing radiosurgery protocols.