A prosztata IMRT és a VMAT dozimetriai variációinak összehasonlítása a beteg súlycsökkenése miatt: beteg és fantom vizsgálat

James C.L. Ebéd

sugárgyógyászati program, Princess Margaret Cancer Center, University Health Network, Toronto, ON, M5G 2M9, Kanada

b Sugárzási Onkológiai Tanszék, Torontói Egyetem, Toronto, ON, M5G 2M9, Kanada

Runqing Jiang

c Orvosi Fizikai Osztály, Grand River Regionális Rákközpont, Kitchener, ON, N2G 1G3, Kanada

d Fizika Tanszék, Waterloo Egyetem, Waterloo, ON, N2L 3G1, Kanada

Absztrakt

Ez a tanulmány összehasonlította a prosztata IMRT és a VMAT közötti dozimetrikus hatást a beteg súlycsökkenése miatt.

Háttér

A prosztata IMRT-ben és a VMAT-ban nehéz megjósolni a páciens testkontúrjának változásából eredő dozimetriai variációt, mivel a szállítás során nagyszámú kis és szabálytalan szegmentális mezőt használnak.

Anyagok és metódusok

Öt beteget használtak 32,0 és 86,5 cm 3 közötti prosztata-térfogattal és heterogén medencefantommal a prosztata IMRT és VMAT terveihez, ugyanazon dózis-térfogat korlátozások alkalmazásával. Az IMRT és VMAT tervekben szereplő dózisokat újraszámolták, a beteg és a fantom testének kontúrját 0,5–2 cm-rel csökkentették a méretcsökkenés utánozására. A PTV és CTV, valamint a kritikus szervek (végbél, hólyag és combcsont) dózist/kritériumokat hasonlítottuk össze az IMRT és a VMAT között.

Eredmények

Az IMRT-tervekben a PTV és a CTV D99% -ának növekedése egyenlő volt a 4,0 ± 0,1%/cm csökkentett mélységgel, ami magasabb volt, mint a VMAT-tervekben (2,7 ± 0,24%/cm). Ezenkívül a végbél és a hólyag D30% -ának növekedése csökkent mélységben az IMRT-tervekben (4,0 ± 0,2%/cm és 3,5 ± 0,5%/cm) nagyobb volt, mint a VMAT-nál (2,2 ± 0,2%/cm és 2,0 ± 0,6) %/cm). Ez igaz volt a jobb combcsont fejének D5% -ának növekedésére egy betegnél vagy fantomnál, súlycsökkenés miatti méretcsökkenéssel.

Következtetések

A VMAT-ot előnyben részesítenék az IMRT-vel szemben a prosztata sugárterápiában, amikor a beteg súlyosan csökkenhet a kezelés alatt.

1.Háttér

A prosztata sugárterápiában a többsugaras lépés- és lövésintenzitású modulált sugárterápiát (IMRT) sok központban felváltotta a volumetrikus modulált ívterápia (VMAT), amelynek rövidebb a szállítási ideje és kisebb a monitoregysége (MU). 1–5 A prosztata IMRT és a VMAT közötti páciensek dozimetriájának egyes tanulmányai azt mutatják, hogy a VMAT hatékonyabb dózistovábbítási technika, mint az IMRT, mivel jó a célborítottsága és megkíméli a kritikus szerveket, például a végbél, a hólyag és a combfejeket. 4,6–13 Azonban a „lépésről-lő” IMRT-vel ellentétben, amelyben a kapu minden fénysugár szögnél statikus, a VMAT egymással vagy többszörösen egymásra váltja a többlevelű kollimátor (MLC) alakjait, az MLC sebességét, az adagolási sebességet és a rakomány sebességét. foton ívek az adagoláshoz. 8,14–18 Ez a komplex dózistovábbítási technika nehéz MU számítást eredményez, szinte lehetetlen kézzel elvégezni az alap dózisarányos módszerekkel. 19–21

A sugárterápia során a beteg méretének csökkentését fej- és nyakrákban találták és tanulmányozták. 22–24 A testméret megváltozása miatti dozimetrikus hatással kapcsolatban azonban kevés tanulmány készült. Bár a prosztatarák súlycsökkenése kevésbé jelentős, mint a fej-nyak, néha sugárterápia során fordul elő. 25,26 Ennek oka elsősorban a dehidráció és/vagy az étvágycsökkenés mellékhatásai a kezelés során. Ez a méretcsökkentés a beteg testkontúrjának csökkentésére szolgál, miközben a csont anatómiája változatlan marad. A dózismérés változása a páciens méretének vagy mélységének csökkenése miatt a prosztata tervezésére és a klinikai céltérfogatra (PTV és CTV) leadott adag növekedése. Sőt, a páciens méretének csökkenése növeli a végbél, a hólyag és a combfej dózisát. 27 A célpontokra és a kritikus szervekre gyakorolt dosimetrikus hatások a csökkentett mélység tekintetében a dózistovábbítási technikától függenek. 28.

Bizonyított, hogy a prosztata VMAT PTV/CTV lefedettsége és a kritikus szervek megkímélése hasonló, mint az IMRT 12,13; az IMRT és a VMAT közötti dozimetrikus összehasonlításról azonban még nem készült tanulmány a páciens méretének csökkentésére a prosztata sugárterápiában.

2. Cél

A prosztata kezelési tervében a cél és a kritikus szervek dózis-térfogatának korlátozásait alkalmazzák a terv célobjektumon alapuló optimalizálásában. 29,30 Az IMRT és a VMAT technikával generált prosztata-terveknél a dóziseloszlás a cél- és a kritikus szerveken eltérő, ugyanazon dózis-térfogat korlátozások alkalmazásával, mert az IMRT és a VMAT különböző paramétereket alkalmaznak a kapu szögének, a dózis sebességének és az MLC alakjának terv optimalizálása. Ezért érdemes összehasonlítani az IMRT és a VMAT közötti dózis lefedettséget a beteg méretének csökkenése miatt. Ebben a tanulmányban IMRT és VMAT prosztata terveket készítettek a betegek és egy heterogén kismedencei fantom számára, ugyanazzal a vényköteles dózissal és azonos dózis-térfogat korlátozásokkal a cél- és kritikus szervek esetében. Az IMRT és a VMAT között összehasonlítottuk az adag – térfogat hisztogram (DVH) és a PTV, CTV, végbél, hólyag és combcsont fejének dóziskritériumait a beteg méretének csökkenése tekintetében. Tudomásunk szerint ez az első vizsgálat a prosztata IMRT és a VMAT dozimetrikus összehasonlításaira a beteg súlycsökkenése miatt.

3. Anyagok és módszerek

3.1. Beteg és fantom

3.2. IMRT és VMAT kezelés megtervezése

Asztal 1

A 7 sugarú IMRT és VMAT prosztata tervben használt CTV, PTV, végbél, hólyag, bal és jobb combcsont fejének dózistérfogat-korlátai.

Dózis – térfogat-szabályozási pont (Gy)

CTV	D99% ≥ 78
PTV	D99% ≥ 74,1
PTV	Maximális dózis 1 cm 3 -ig ≤ 81,9
Végbél	D50% ≤ 60; D35% ≤ 65; D25% ≤ 70 Gy; D15% ≤ 75
Hólyag	D50% ≤ 65; D35% ≤ 70; D25% ≤ 75 Gy; D15% ≤ 80
Bal és jobb combfej	D5% ≤ 54,3

3.3. A beteg és a fantom méretének csökkentése

A testkontúrok méretcsökkenésből eredő összehúzódását a test kontúrjának csökkentett mélységgel (0,5–2 cm) történő csökkentésével utánoztuk az elülső, valamint a beteg mindkét oldalsó irányában és a fantomban klinikai tapasztalataink alapján. Az összehúzódott testkontúron kívüli eredeti normál szövetet levegővel helyettesítették. Az 1. (a) - (c) ábrák a heterogén fantom anatómiáját mutatják axiális, koronális és sagittális nézetben, miután a test kontúrja csökkentett, 1 cm mélységgel összehúzódott. Csökkentett mélységeket 0,5, 1, 1,5 és 2 cm-t alkalmaztunk a páciensnél és a fantomméret-csökkentést az összehasonlításhoz. Az intenzitás modulált sugárterápiát és a nulla csökkentett mélységű VMAT prosztata tervet csökkentett mélységgel vitték át a módosított beteg és fantom anatómiájába az adag újraszámításához. Dózis – térfogat hisztogramot, valamint a cél- és kritikus szervek dóziskritériumait minden egyes tervhez különböző csökkentett mélységgel határoztuk meg.

CT képek az (a) axiális, (b) koronális és (c) sagittalis nézetekről a heterogén medencefantom számára, a PTV, a CTV (prosztata), a hólyag, a végbél és a combfej kontúrjaival. A test kontúrját 1 cm mélységgel (elülső, bal és jobb irányban) csökkentették, a kizárt beteg testet (normál szövet) levegő váltotta fel.

4. Eredmények

Az (a) PTV, (b) végbél, (c) hólyag és (d) jobb combcsont DVH-ja a prosztata IMRT (folytonos vonalak) és VMAT (törött vonalak) terveiben közepes prosztata térfogatú (48,4 cm 3) beteg számára . A testkontúrok mélysége 0, 1 és 2 cm-rel csökkent.

Kapcsolat a D99% -os változások, a betegek méretének csökkenése és a fantom között a csökkent mélység szempontjából az (a) PTV és (b) betegek CTV-jében az IMRT-ben és a VMAT-ban.

Kapcsolat a D30% -os változások, a betegek méretének csökkenése és a fantom között az (a) végbél és (b) hólyag csökkentett mélységében az IMRT-ben és a VMAT-ban. (c) a jobb combcsont fejének D5% -ában bekövetkező változásokat mutat, amelyek a betegek és a fantom csökkentett mélységével változnak.

5. Megbeszélés

A 2. a) ábra a PTV DVH-ját mutatja közepes prosztatatérfogatú (48,4 cm 3) beteg számára, amelyet IMRT és VMAT technikával terveztek, csökkentett 0, 1 és 2 cm mélység alkalmazásával. A 2. (a) ábrán a dózis-térfogat görbék (IMRT és VMAT) maximális dózisai a csökkentett mélység növekedésével a pozitív x tengely felé mozognak. A maximális dózis nő, mert a csökkentett mélység a PTV dózisának növekedését eredményezi. A sugárcsillapítás csökkenése miatti ilyen dózisnövelés a kritikus szervekben is megfigyelhető, például a végbélben, a hólyagban és a combfejben, amint az a 2. (b – d) ábrán látható. Hasonló dozimetriai eredmények találhatók a fantom IMRT és VMAT terveiben. A DVH-k ezen eltérései a cél- és kritikus szerveknél a tervezett értéknél magasabb dóziskritériumokhoz vezethetnek, ami nem biztos, hogy elfogadható a kezelési terv értékelésében. Ezért az IMRT és a VMAT csökkentett mélységű dóziskritériumaival kapcsolatos részletesebb vizsgálatokat végeztek.

A 3. (a) és (b) ábra a PTV és a CTV D99% -ában bekövetkezett változásokat mutatja a betegek csökkentett mélységével, valamint az IMRT és VMAT szerint tervezett fantommal. A 3. (a) és (b) ábra azt jelzi, hogy a PTV és a CTV D99% -a a csökkentett mélységgel 0-ról 2 cm-re növekszik, ami egyetért a DVH és a csökkentett mélység kapcsolatával, amint az a 2. ábrán látható (a ). A PTV és a CTV esetében a csökkentett mélységű D99% -os eltérések függetlennek bizonyultak a beteg prosztata mennyiségétől az IMRT és a VMAT tervekben (3. ábra (a) és (b)). A páciens eredményei alapján a PTV és a CTV D99% -ának növekedése az IMRT-ben egyaránt 4,0 ± 0,1%/cm volt a csökkent mélységben. Ezek a D99% -os növekedések magasabbak, mint a VMAT-ban mért 2,7 ± 0,2%/cm. Megállapítást nyert, hogy a fantom esetében a PTV és a CTV D99% -ának növekedése 4,06 és 2,79%/cm volt, ami a páciens eredményei között van. Meg kell jegyezni, hogy a D99% -os változások hasonlóak a PTV és a CTV esetében, a kicsi, 0,5–1 cm-es különbség miatt, és ugyanaz az izocentruma van. A 3. ábra azt mutatja, hogy a D99% -os növekedés szignifikánsabb volt a prosztata IMRT-ben, mint a VMAT a beteg vagy a fantom méretének csökkenése alatt.