The mARC technique is a hybrid rotational IMRT modality operating in “burst mode”. While it is generally assumed that it will be slower than VMAT, the real limits of operation have not been defined so far. We here present the first systematic study of the technical limits on mARC treatment.The following scenarios are considered: 18, 30, 36 or 45 arclets per rotation (spacing between 20° and 8°), flat and flattening-filter-free (FFF) energy, arclet width 4° or 2°, from 1 MU/arclet to 1000 MU/plan. All scenarios are irradiated, treatment times are measured and treatment parameters reported. Dose linearity was assessed by point dose measurements of the 18 arclet plans with 1-30 MU per arclet.Minimum treatment times (no MLC movement, few MUs) depend strongly on the number of arclets per rotation (1minute for 18 arclets to 1:50min for 45 arclets), and rise linearly with MU/arclets after a given cut-off value depending on scenario, arclet width and available maximum dose rate. MLC movement adds up to 2minutes of treatment time, but generally less (ca. 45seconds in realistic plans).The rules by which irradiation parameters are selected by the firmware can be partly discovered. The choice of dose rate is most clearly defined. For the flat 6 MV energy, the highest available dose rate (300 MU/min) is always applied. For FFF 7 MV dose rate is reduced for arclets with few MUs, so that an arclet is irradiated in no less than 0.3 s. Only for the case of 1 MU/arclet can this constraint not be met (the technical limit on the dose rate if 500 MU/min for FFF 7 MV). In this case, dosimetric linearity is reduced. In all other instances, deviations from linearity at low MU remain below 2%.Treatment times of down to 90seconds are technically achievable for treatment with FFF beams using up to 36 arclets per rotation (arclet spacing every 10°) for up to 900 MU/plan, comparable to VMAT treatment times. The values provided here are meant to serve as a reference for the design of mARC plans (choice of arclets spacing etc.) and as minimum times against which the performance of different treatment planning systems can be evaluated.
Die mARC-Bestrahlung ist eine hybride Rotations-IMRT, die im sog. “burst mode” arbeitet. Obwohl gemeinhin angenommen wird, dass mARC langsamer als VMAT ist, wurden die tatsächlichen Operationslimits bisher noch nicht untersucht. Wir stellen hier die erste systematische Studie der technischen Limits der mARC-Bestrahlung vor.Die folgenden Plan-Szenarien wurden untersucht: 18, 30, 36 oder 45 Arclets pro Rotation (Abstand der Optimierungspunkte zwischen 20° und 8°), flache und Ausgleichsfilter-freie (FFF) Energie, Arclet-Länge 4° oder 2°, 1 MU/Arclet bis 1000 MU/Plan. Alle Szenarien wurden abgestrahlt, Bestrahlungszeiten gemessen und Planparameter erfasst. Die dosimetrische Linearität wurde durch Punktdosismessungen der 18-Arclet Pläne mit 1-30 MU/Arclet gemessen.Die minimalen Bestrahlungszeiten (keine MLC-Bewegung, wenig MUs) hängen stark von der Anzahl der Arclets pro Rotation ab (1min für 18 Arclets bis 1:50min für 45 Arclets) und steigen ab einem Grenzwert der MU/Arclet linear mit der Anzahl der Monitoreinheiten an. Durch MLC-Bewegungen wird die Bestrahlungszeit um bis zu 2min (aber bei realistischen Plänen i.A. ca. 45sec) länger.Die Regeln, nach denen die Firmware die verbleibenden Parameter bestimmt, können teilweise aufgedeckt werden. Am klarsten definiert ist die Wahl der Dosisleistung: Für die Energie mit Ausgleichsfilter (6 MV) wird immer die höchste verfügbare Dosisleistung gewählt (300 MU/min). Für FFF 7 MV wird die Dosisleistung für Arclets mit wenigen MUs reduziert, so dass ein Arclet immer mindestens 0,3 s dauert. Nur für 1 MU/Arclet kann dies nicht erfüllt werden (die minimale Dosisleistung für FFF 7 MV ist 500 MU/min). In diesem Fall ist die Dosislinearität reduziert. In allen anderen Fällen liegen Abweichungen von der Linearität unter 2%.Bestrahlungszeiten bis 90 Sekunden – vergleichbar mit VMAT – sind mit dem mARC technisch erreichbar bei Einsatz der FFF Energie und bis zu 900 MU/min bei 36 Arclets. Die von uns tabellierten Bestrahlungszeiten und Planparameter sollen als Referenz für die mARC-Planung dienen und eine Evaluation der Performance verschiedener Planungssysteme erlauben.