ARTICLE IN PRESS ZEMEDI-10667; No. of Pages 9 ORIGINALARBEIT Optimization of stereotactic body radiotherapy treatment planning using a multicriteria optimization algorithm Sarah Ghandour ∗ , Adrien Cosinschi, Zohra Mazouni, Marc Pachoud, Oscar Matzinger Cancer Center – Radiotherapy Department, Riviera-Chablais Hospital, Vevey, Switzerland Received 27 August 2015; accepted 1 April 2016 Abstract Purpose: To provide high-quality and efficient dosi- metric planning for various types of stereotactic body radiotherapy (SBRT) for tumor treatment using a multicri- teria optimization (MCO) technique fine-tuned with direct machine parameter optimization (DMPO). Methods and materials: Eighteen patients with lung (n = 11), liver (n = 5) or adrenal cell cancer (n = 2) were treated using SBRT in our clinic between December 2014 and June 2015. Plans were generated using the RayStation TM Treatment Planning System (TPS) with the VMAT technique. Optimal deliverable SBRT plans were first generated using an MCO algorithm to find a well- balanced tradeoff between tumor control and normal tissue sparing in an efficient treatment planning time. Then, the deliverable plan was post-processed using the MCO solu- tion as the starting point for the DMPO algorithm to improve the dose gradient around the planning target vol- ume (PTV) while maintaining the clinician’s priorities. The dosimetric quality of the plans was evaluated using dose- volume histogram (DVH) parameters, which account for target coverage and the sparing of healthy tissue, as well as the CI100 and CI50 conformity indexes. Results: Using a combination of the MCO and DMPO algorithms showed that the treatment plans were clini- cally optimal and conformed to all organ risk dose volume constraints reported in the literature, with a computa- tion time of approximately one hour. The coverage of the PTV (D99% and D95%) and sparing of organs at risk Optimierung der stereotaktischen Körperbestrahlungsplanung mit Hilfe eines Multikriterienoptimierungs-Algorithmus Zusammenfassung Ziel: Erstellen von qualitativ hochwertiger und effizien- ter dosimetrischer Bestrahlungsplanung bei verschiedenen Arten von stereotaktischer Körperbestrahlungen (SBRT) zur Tumorbehandlung, unter Verwendung einer Multikrite- rienoptimierungs (MCO)- Technik, verfeinert abgestimmt mit direkten Maschinenoptimierungsparametern (DMPO). Methoden und Materialien: Achtzehn Patienten mit Lungen- (n = 11), Leber- (n = 5) und Nebennieren- Tumoren (n = 2) wurden zwischen Dezember 2014 und Juni 2015 in unserer Klinik mittels SBRT behan- delt. Pläne in VMAT-Technik wurden mit Hilfe des RayStation TM -Treatment-Planning (TPS)-System erstellt. Klinisch optimal applizierbare SBRT-Pläne wurden zunächst unter Verwendung eines MCO-Algorithmus generiert, um einen ausgewogenen Kompromiss zwi- schen Tumorkontrolle und Normalgewebeschonung in effizienter Planungszeit zu erreichen. Hierauf wurde der zu applizierende Bestrahlungsplan mittels MCO-Technik nachbearbeitet und als Ausgangspunkt für den DMPO- Algorithmus verwendet, um den Dosis-Gradient um das PTV herum zu optimieren und gleichzeitig die Prior- itäten der Kliniker zu respektieren. Die dosimetrische Qua- lität der Pläne wurde mittels Dosis-Volumen-Histogramm ∗ Corresponding author: Sarah Ghandour, Cancer Center – Radiotherapy Department, Riviera-Chablais Hospital, Avenue de la Prairie 1, CH-1800 Vevey, Switzerland. Tel.: +41 21 977 56 44; fax: +41 21 977 56 06. E-mail: sarah.ghandour@hopitalrivierachablais.ch (S. Ghandour). Z. Med. Phys. xxx (2015) xxx–xxx http://dx.doi.org/10.1016/j.zemedi.2016.04.001 www.elsevier.com/locate/zemedi