Extracto
Aunque las distribuciones de dosis altamente conformes pueden ser alcanzados por la planificación de IMRT, esto a menudo requiere un gran número de segmentos o vigas, lo que resulta en un aumento de los tiempos de tratamiento. Mientras haces de aplanamiento-free-filtros ofrecen una tasa de dosis más alta, incluso más segmentos pueden ser necesarios para crear la meta de cobertura homogénea. Por lo tanto, vale la pena investigar sistemáticamente la dependencia de la calidad de los planes de pórtico ángulos y el número de segmentos de vigas planas vs. FFF en la planificación IMRT. Para el ejemplo práctico de cáncer de hipofaringe, se presenta un estudio de planificación de piso vs. FFF vigas usando tres configuraciones diferentes de pórtico ángulos y diferentes números de segmentos. Los dos haces son muy similares en propiedades físicas, y son por lo tanto muy adecuados para la planificación comparativa. A partir de un conjunto de planes de igual calidad para vigas planas y la FFF, evaluamos en qué medida el número de segmentos puede reducirse antes de que el plan de calidad se ve comprometida notablemente, y comparar unidades de monitor y los tiempos de tratamiento para los planes resultantes. Mientras se permite un número suficientemente grande de segmentos, todos los escenarios de planificación dan buenos resultados, independientemente del pórtico ángulos y vigas planas o FFF. Para un menor número de segmentos, la calidad disminuye tanto el plan de energías planas y FFF; este efecto es más fuerte para un menor número de ángulos de pórtico y para las vigas de la FFF. Para los números bajos de segmentos, los planes de FFF son generalmente peores que los planes de viga plana correspondientes, pero que son menos sensibles a una disminución en el número de segmento si muchos ángulos de pórtico se utilizan vigas (18); en este caso la calidad de los planes y planos FFF sigue siendo comparable incluso para algunos segmentos
Visto:. Dzierma Y, Nuesken FG, Fleckenstein J, P Melchior, Licht NP, Rübe C (2014) Planificación comparativo de Flattening- filtro-libre y Flat Beam IMRT para el cáncer de hipofaringe como función de la viga y el número de segmentos. PLoS ONE 9 (4): e94371. doi: 10.1371 /journal.pone.0094371
Editor: Jian Jian Li, de la Universidad de California en Davis, Estados Unidos de América
Recibido: 6 de diciembre de 2013; Aceptado: 14 de marzo de 2014; Publicado: 10 Abril 2014
Derechos de Autor © 2014 Dzierma et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Los autores no tienen el apoyo o la financiación para reportar
Conflicto de intereses:.. los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
Desde el advenimiento de las técnicas de planificación de tratamientos modernos, como la radioterapia de intensidad modulada (IMRT), el tratamiento con radioterapia muy conformes se puede lograr con una buena cobertura simultánea del volumen blanco de planificación (PTV) y la preservación adecuada de los órganos de riesgo (OAR). Esto viene a menudo a costa de un aumento en el tiempo de tratamiento. Incluso sin tener en cuenta el impacto en el horario clínica, los tiempos de tratamiento más largos que unos pocos minutos son incómodas para los pacientes y llevan a un aumento del riesgo de movimiento dentro de la fracción [1], lo que puede comprometer la calidad de los planes sobre todo cuando se utilizan estrechos márgenes de PTV y el remo, siendo en la moderna radioterapia guiada por imagen (IGRT).
Una reducción del tiempo de tratamiento se puede conseguir de tres maneras. En primer lugar, el uso de menos vigas o segmentos en un plan de IMRT implica el riesgo de perder conformalidad plan. En segundo lugar, las técnicas modernas de tratamiento de gama alta, tales como la terapia volumen de arco modulada (VMAT) y RapidArc ofrecen planes de alta calidad tan buena como la IMRT (o mejor si IMRT se limita a un bajo número de segmentos o vigas), con el tratamiento generalmente mucho más rápido veces ([2]; véase [3] para una revisión). Aun así, las ubicaciones tales como tumores de cabeza y cuello generalmente requieren más de una rotación de pórtico o campos híbridos [4] - [5], que a su vez aumenta el tiempo de tratamiento; Además, estas técnicas de tratamiento avanzadas no están comúnmente disponibles. En tercer lugar, el aplanamiento-filtro-libre (FFF) vigas se pueden aplicar tanto en IMRT y el tratamiento VMAT planificación, con la ventaja práctica de las tasas de dosis mucho más altas en comparación con vigas planas normales [6]. Una desventaja de volver a considerar aquí es que el perfil de haz cónico de FFF vigas se advirtió que en general requieren más segmentos y /o más unidades de monitor para alcanzar los mismos estándares de PTV homogeneidad que para vigas planas (por ejemplo, [7] - [ ,,,0],8]); esto otra vez prolonga el tiempo de tratamiento algo, sobre todo para las grandes PTVs. La mayor reducción en el tiempo de tratamiento puede surgir de una combinación de tratamiento con arco FFF vigas; Sin embargo, aquí vamos a considerar FFF vigas en la planificación del tratamiento IMRT debido a su disponibilidad de rápida propagación.
El objetivo de este trabajo es investigar sistemáticamente la dependencia de la calidad de los planes de pórtico ángulos y el número de segmentos de frente plana FFF vigas en la planificación IMRT para el ejemplo práctico de cáncer de hipofaringe. Comenzamos con una solución IMRT utilizando 70 segmentos distribuidos entre los 7 y los 18 ángulos de pórtico, para que determinamos los objetivos de inversión y las limitaciones que crean planes casi idénticos para las vigas planas y FFF de Siemens Artiste (Siemens Healthcare, München, Alemania). Las dos líneas de luz - llano 6 MV (6X) y FFF 7 MV (7XU) - son muy similares en sus propiedades físicas, tales como la energía media, la profundidad de la dosis de la curva y la dosis en la superficie [9], y son por lo tanto muy adecuado para planificación comparativa. A partir de estos planes, se evalúa en qué medida el número de segmentos puede reducirse antes de que el plan de calidad se ve comprometida notablemente y comparar unidades de monitor y los tiempos de tratamiento para los planes resultantes. Las cuestiones de relevancia son:
¿Qué composición del pórtico ángulos es mejor
¿Ofrece la energía 7XU calidad de los planes comparable a la viga de 6 ×, y cómo dependen de este pórtico ángulos
¿Cómo hacer las respuestas a estas dos preguntas responder a una reducción en el número de segmento
Este estudio está organizado como sigue:? empezamos con un plan de IMRT de serie con 7 ángulos del pórtico, que solía ser un enfoque estándar en nuestra institución en el comienzo de este estudio. Normalmente, menos de 70 segmentos se han utilizado para reducir los tiempos de tratamiento; aquí, que se eligen de manera que se cause ninguna restricción en el plan de calidad debido a un número insuficiente de segmentos - de esta manera, una inversión no restringida por el número de segmento debe ser alcanzado. Después de encontrar un conjunto de parámetros de inversión que produce igualmente buenos planes con 6 x 7XU y vigas para este modelo de plan, estos objetivos y limitaciones de dosis (es decir, los objetivos y DVH /constreñimientos usados en la optimización de inversión) son utilizados en este estudio. En un segundo paso, los planes se calculan para ambas energías, cada uno por 7, 11 o 18 vigas, y la reducción de los segmentos de paso a paso de 70 a 25. A continuación, investigar comparativamente cómo la elección de los ángulos de pórtico, segmentos y energía (plano vs. FFF ) influye en la calidad de los planes.
pacientes y métodos
1. Paciente
colectiva
Declaración de Ética
Ocho pacientes (cinco hombres, tres mujeres; 44-77 años de edad, con una edad media de 55 años). Con cáncer de cabeza y cuello, en los que la radiación adyuvante o simultánea radioquimioterapia se ha indicado, se examinaron. Los pacientes, tratados entre octubre de 2010 y septiembre de 2012, se seleccionaron a partir de un estudio de planificación previa en nuestro departamento de examinar el impacto de un aplicador a distancia por vía oral fabricado individualmente para la irradiación de haz externo en la reducción de la dosis en forma oral en el cáncer de cabeza y cuello (ubicado en la vía oral cavidad, oro- /hipofaringe o laringe (Fleckenstein et al., en prep.)). Este estudio anterior fue aprobado por el comité de ética local (Aerztekammer del Sarre) y todos los pacientes dieron su consentimiento informado por escrito para estudios científicos posteriores. Para el presente estudio, se utilizaron los datos anónimos de el estudio previo, sin más interacción con los pacientes.
Independientemente de la ubicación real de los tumores de los contornos de los pacientes se establecieron para los sitios tumorales uniformes hipotéticos (piso de boca, orofaringe e hipofaringe)
.
en el presente estudio todos los planes se basan en el PTV del sitio del cáncer de hipofaringe incluyendo los ganglios linfáticos cervicales y supraclaviculares bilaterales (nivel II-V, ver fig. 1), mientras que impulso -contours no se respetaron. Una dosis de referencia de 50 Gy se prescribe para el isocentro, administrada en fracciones de 2 Gy.
2. La planificación del tratamiento
La planificación del tratamiento se realizó con el Philips Pinnacle
3 sistema de planificación de tratamiento V9.2 y 9.4 sobre la base de datos CT de Philips Brilliance CT BigBore (Philips Healthcare, Amsterdam, Países Bajos). IMRT inversión se realizó mediante la optimización de parámetros de máquina directa (DMPO). La distribución de dosis final se calculó con un algoritmo de cono colapsado en una cuadrícula de dosis de la resolución 0,4 cm
Se utilizaron tres configuraciones de pórtico diferentes:. Un plan de IMRT "simple" con 7 vigas, un plan de IMRT mejorada con 11 vigas y un plan de múltiples haz destinadas a simular tratamientos de rotación (18 vigas) -. véase la Tabla 1 para un resumen de las características del plan
La primera parte de este estudio dirigido a la búsqueda de un conjunto de objetivos de inversión /limitaciones que se pueden usar igualmente bien para ambos 6 × y planes 7XU, a fin de proporcionar una "receta" sencillo para ser utilizados en la planificación. Esto parecía obligatorio para la normalización y la comparabilidad de los planes de ambas líneas de luz. Este enfoque se vio facilitada ya que el Pinnacle
3 TPS utiliza un método de inversión basados en gradiente, de manera que dos conjuntos de restricciones similares se reproducible conducir a planes muy similares. Para un subconjunto de 3 pacientes, diferentes conjuntos de objetivos y limitaciones de inversión fueron probados para una configuración en planta con 7 vigas y 70 segmentos, el ajuste de la IMRT cabeza y cuello estándar en nuestra institución en el momento comenzó el estudio. Comenzamos con los objetivos optimizados 'en casa' y constreñimientos usados para 6 × vigas. Cuando se crearon buenas 6 × planes, la misma plantilla se ha optimizado para la energía 7XU. Hemos modificado nuestra elección de los objetivos de inversión /restricciones para los tres primeros pacientes de forma iterativa por ensayo y error hasta que se lograron buenos planes para ambos × 6 y 7XU para estos tres pacientes; estos objetivos /restricciones se mantuvieron durante los ocho pacientes y todos los escenarios de vigas y segmentos para el resto del estudio.
La comparación de una serie de diferentes opciones de objetivos /restricciones de inversión, se encontró que la mayoría de los objetivos usan de forma rutinaria en nuestra institución durante 6 × planes podrían aplicarse para el haz 7XU. La principal diferencia entre los planes resultantes fue una homogeneidad PTV reducido para los planes de la FFF, lo que requería la inclusión de una restricción adicional obligando a 5% PTV homogeneidad. Esta restricción apenas influyó en los 6 × planes, que en general se ajusta a él, incluso cuando no se dice explícitamente (de hecho, está incluido en el máximo PTV, objetivos mínimos y uniformes de dosis). Dado que nuestro objetivo era encontrar un conjunto de objetivos /restricciones que podrían aplicarse igualmente bien a los 6 × 7XU y vigas, se incluyó la restricción de homogeneidad. La elección final de los objetivos /limitaciones que rindieron los planes de calidad suficiente se dan en la Tabla 2; distribuciones ejemplo de dosis se muestran en las Figuras 2-3. Diferentes opciones de objetivos /limitaciones ciertamente se pueden utilizar para crear planes de buena calidad; Damos a conocer un ejemplo que utilizamos en nuestra institución para producir de forma fiable los planes adecuados para la mayoría de los pacientes.
El uso de esta opción de restricciones, para cada paciente tres diferentes configuraciones de pórtico y del colimador fueron utilizados (para ambas energías, respectivamente): el plan "simple" IMRT con 7 rayos, un plan de mejora de la IMRT con 11 vigas, y el plan de haz 18 destinado a simular tratamientos rotacionales. Todos los planes fueron revisados por un oncólogo de radiación con experiencia y se consideraron clínicamente aceptable. Un DVH representante de un plan a partir de 11 vigas se muestra en la Figura 4.
Línea continua: 6 MV, línea discontinua: FFF 7 MV. La parótida derecha cayó dentro del PTV, por lo que recibieron dosis considerables en comparación con la parótida izquierda, que fue evitar en la medida de lo posible.
Dado el "a partir de" planes de juzgados de calidad suficiente, el número de segmentos permitidos en la optimización se redujo desde 70 hasta 25 en una serie de pasos (50, 40, 35, 30, 25) para cada una de las variedades del plan. Esto resultó en 36 escenarios de planes diferentes, contando todos los arreglos de haz, energías y números de segmento.
3. evaluación del plan
Se consideraron las siguientes medidas de la calidad del plan [10] - [12]: Índice de Paddick conformidad
como el producto de la relación de sobredosis o una dosis insuficiente y la relación de UR, donde
se refiere al volumen del PTV incluido en la isodosis de prescripción (TV
PIV) y el volumen total de isodosis de prescripción PIV = V (95%) y
relaciona el volumen de destino dentro de la prescrita isodosis de el volumen total PTV (TV).
PTV homogeneidad se mide por el índice de homogeneidad
.
la dosis caída está dado por el índice de gradiente
.
Junto con los índices de calidad, dosis máxima a la médula espinal, dosis media parótida y la dosis máxima en el PTV se consideran. Tomados en conjunto, estos valores deben dar un buen conocimiento tanto en la cobertura de PTV y la dosis fuera del PTV. La evaluación de la calidad del plan basado en el DVH, en dosis particular a los órganos de riesgo, se basa en las recomendaciones QUANTEC [13] - [15].
4. El análisis estadístico
Cuando se compararon los escenarios de planes individuales (por ejemplo, vigas 7, 70 segmentos, 6 × vs. 7XU), una distribución normal se asume y se utilizó la prueba t para datos emparejados; cuando se compararon los planes agrupados (por ejemplo, todos los planes de uso de 6 × vs todos los planes con 7XU), una distribución normal no podía presumir, y se utilizó la prueba de rangos con signo de Wilcoxon de los datos pareados. Se aplicó un nivel de 5% de significancia. La comparación general en todos los planes se realizó mediante el test de Friedman y ANOVA de una vía, que se lleva a cabo en caso de igualdad de las diferencias, un requisito previo que se comprobó mediante la prueba de Brown-Forsythe.
Resultados
1. 7 vigas planes de IMRT utilizando plana y FFF vigas con 70 segmentos
Al comparar las dos energías del haz para la planificación inicial con 7 vigas y 70 segmentos, la inspección visual de la distribución de dosis muestra que ambos juegos de planos son clínicamente aceptable para todos los pacientes, con una calidad muy similar (por ejemplo, véase la Fig. 2). Para ambas modalidades de haz, no hay ninguna diferencia estadísticamente significativa en todas las medidas de calidad considerados (IC, HI, GI, PTV max, media parótida, la médula espinal como máximo). Ambas energías del haz proporcionan planes de buena calidad con la misma elección de los parámetros de inversión, que se conservan en adelante para el resto del estudio.
2. Influencia de los ángulos de pórtico y la reducción de número de segmento en la calidad del plan de plano y FFF vigas
a) Los planes con 70 segmentos
.
En una primera etapa, los planes con 7, 11 y 18 eran pórtico ángulos en comparación con el uno al otro durante 6 × 7XU y, de nuevo empezando con 70 segmentos. Los seis escenarios se compararon mediante ANOVA (de haber comprobado mediante la prueba de Brown-Forsythe que se cumpla el requisito de la igualdad de varianzas). No se encuentran diferencias significativas con respecto al CI, GI, HI, media dosis parótida D
media (parótida) y la dosis máxima PTV D
PTV (max). Sólo la dosis máxima a la médula espinal D
max (médula espinal) se mejoró en los × 6, 11 y 18 de haz del haz planes relativos al plan de 7 viga, pero todas las otras diferencias no son significativas (Figura 5). En particular, no se observa ninguna diferencia significativa en los índices de calidad de 6 × vs. planes 7XU de disposición igual viga. Es, por tanto, parece ser que todos los escenarios del plan (ambas energías y los tres escenarios de pórtico) ofrecen buenos resultados, siempre que el número de segmento es suficientemente alta
representados son las diferencias medias.; desviaciones significativas de cero son azules, los valores no significativos son de color verde.
A partir del análisis visual, la disposición 11 de la viga ofrece mejoró ligeramente la calidad del plan sobre el escenario 7 viga en la mayoría de los casos, tanto desde el punto de vista de la cobertura de PTV y la preservación de órganos y tejidos en riesgo fuera del PTV (por ejemplo, las figs. 2-3). Pasando a 18 vigas, la calidad es a veces mejorado (en particular para 6 ×), a veces reducida (sobre todo para 7XU) con relación a las vigas 11, pero por lo general mejores que para la disposición 7 de haz. Incluso en los casos en que los planes de haz 18 son mejores que los 11 planes de haz, la mejora es - en el mejor - de relevancia clínica marginal. En un entorno clínico, el tiempo de tratamiento más corto para los 11 planes de haz siempre habría dado lugar a una decisión de tratar con estos planes. Dependiendo del paciente, ya sea los 6 × 7XU o planes (11) vigas son preferidos - en todos los casos, las diferencias son menores
b) Reducción del número de segmento
Por comparación visual.. la calidad de los planes disminuye con un número de segmento inferior (ver Fig. 6 para un ejemplo). Evidentemente, los 70 planes de segmento son superiores. En muchos casos, la diferencia entre el plan segmento 50 sea de poca importancia, en algunos casos, una distribución de dosis un poco peores resultados de los planes de segmento 50 - Sin embargo, los 50 planes de segmento son todavía muy bueno. 40 segmentos planes siempre son claramente peores que los 70 planes de segmento. En un número de pacientes, estos planes todavía serían aceptables, aunque en general el máximo es superior, la cobertura de PTV peor, y la dosis fuera del PTV superior (por ejemplo, más grande V (80%), a veces llegando detrás de la médula espinal). Estos efectos se hacen más evidentes para los números de segmentos más pequeños. A continuación, las variaciones entre los pacientes aumentan - algunos planes de los pacientes siguen siendo aceptables hasta 25 segmentos, mientras que otros son de partida ya inaceptables a las 35 (o incluso 40) segmentos, dependiendo tanto del paciente, la energía, y la elección de los ángulos de pórtico
.
Para investigar estos efectos de forma sistemática y cuantitativamente, se consideran las medidas de calidad. La prueba de Brown-Forsythe no encuentra diferencias significativas en las varianzas para todas las medidas de calidad, excepto D
max (médula espinal), por lo que utilizó un modelo lineal se puede realizar. En la homogeneidad y el gradiente de índice, las versiones de planificación no muestran diferencias significativas, aunque el índice de gradiente parece disminuir ligeramente con un número de segmento inferior. El índice disminuye sistemáticamente la conformidad con el número de segmento inferior para todos los escenarios, y se encuentran diferencias significativas entre las versiones del plan, que se analizan con más detalle en lo siguiente. El cambio en las medidas de calidad con el número de segmento para los diferentes planes se muestra en la Figura 7.
IC: índice de la conformidad, Hawai: índice de homogeneidad, GI: índice del gradiente. Dentro de cada versión de planificación, número de segmento disminuye de izquierda a derecha (como se muestra por 6 MV, 7 vigas).
Para comparar los planes entre los escenarios, se aplicó la prueba de Tukey para clasificar los planes de acuerdo con CI y encontrar planes que pueden ser agrupados juntos (Tabla 3). Esta clasificación y agrupación sólo pueden dar una primera estimación provisional de la calidad del plan, pero que lo utilizan como un primer paso para llamar a los tres niveles de planes de "buena calidad", "calidad media" y "baja calidad", para la comparación con el otro medidas de calidad. De hecho, esta agrupación confirma la impresión visual de que los 70 planes de segmentos y la mayoría de los planes de 50 segmentos, junto con unos 40 escenarios segmento, dan buenos resultados, mientras que los planes con 25 a 35 segmentos generalmente funcionan mal. Una agrupación similar podría haber sido obtenida por los valores simples "cortado" en la IC. Nuestra agrupación corresponde a valores de alrededor de 0,81 y 0,78; una opción más simple podría ser 0,8 y 0,75, lo que colocaría a todos los planes con 50 y 70 segmentos, junto con los tres de 40 segmentos 6 × planes en el grupo de "buenos" y los seis planes de CI peores en el grupo de "pobre".
No importa cómo se definen los grupos, la cantidad relativa de los planes 7XU parece aumentar en los grupos de menor calidad - una hipótesis se prueba mediante la agrupación de todos los planes con 6 x y 7XU, respectivamente: cada 6 × plan, en todos los pacientes, haz los arreglos y números de segmento, se compara con el plan 7XU correspondiente mediante la prueba de rangos con signo de Wilcoxon de los datos pareados. El resultado es muy significativo para mal rendimiento general de los planes 7XU (p = 2e-12). Esto significa que más de todos los escenarios de planificación, los resultados aparecen 7XU significativamente peor en comparación con 6 ×, aunque hemos visto que este no es el caso para 70 planes de segmento. Comprobamos donde planea la diferencia de calidad entre 6 × 7XU y llega a ser significativa mediante la realización de pruebas t pareadas para los escenarios combinados (7, 11, 18 vigas) por segmentos (Fig. 8). No encontramos ninguna diferencia significativa entre los 6 y los planes × 7XU para 70 y 50 segmentos, pero las diferencias significativas para un menor número de segmentos. Esto es físicamente comprensible, ya que el haz FFF puede necesitar más segmentos para lograr una cobertura uniforme PTV - plan de la calidad se deteriora por lo tanto, si se permite que sólo unos pocos segmentos (40 o menos) guía empresas
Este fenómeno es también. visualmente aparente en la Fig. 7, donde la disminución de la CI con número de segmento inferior es evidentemente más pronunciado para los planes de 7XU que para los 6 × planes. Por esta razón, los planes 7XU lograr una calidad comparable para los números de segmento alto, pero se quedan cortos en los números del segmento inferior. Una excepción parece ser el escenario 18 de haz, que es considerablemente mejor que 11 o 7 vigas en el caso de 7XU, y no muestra un fuerte descenso en la calidad de tales con números de segmentos inferiores. Desde el punto de vista de los valores de CI, mejores planes para bajos números de segmento se logran con 6 ×, 11 o 18, o vigas 7XU, 18 vigas. Un comportamiento similar se encuentra para la dosis máxima a la médula espinal y la dosis parótida media. Esto es algo sorprendente, puesto que esperábamos el haz 18 previsto para hacer frente a peor con pocos segmentos, dado el hecho de que la modulación de campo individual se reduce cuando un pequeño número de segmentos se distribuye en muchos haces. A los 18 planes de haz en 25 segmentos, sólo 7 vigas pueden ser de intensidad modulada, en absoluto, la mayoría tiene sólo un único segmento. Sin embargo, la distribución de la dosis (tanto el índice de la conformidad y la dosis a órganos de riesgo) se ha mejorado en estos planes.
Este resultado visual se comprueba de nuevo estadísticamente mediante prueba comparativa de los planes de haz 7, 11 y 18 de pequeño segmento números. En un primer paso, tomamos juntos el 6 × y planes 7XU. Por 70 y 50 segmentos, no se encuentra ninguna diferencia significativa entre los escenarios ángulo del pórtico; de 30 y 25 segmentos, los planes de haz 18 son significativamente mejores que los planes de haz 7 y 11 (Fig. 9). Para separar los efectos de los ángulos de la energía y de pórtico, probamos 6 × 7XU y por separado (Fig. 10). Para los 30 y los 25 segmentos, los 6 × planes con vigas 11 y 18 son ambos significativamente mejor en CI que los 7 planes de haz (p = 0,037 y p = 0,019), pero no se diferencian unos de otros. Para 7XU, los planes de haz 7 y 11 no son significativamente diferentes uno del otro, pero ambos inferiores en comparación con el plan 18 de haz (p = 6,1 e-6 y p = 0,017). Los planes de haz 18 a lidiar mejor con la reducción del número de segmentos, restante de calidad comparable a los 6 × planes aun cuando los planes de haz 7 y 11 han empeorado considerablemente.
No hay diferencia significativa se encuentra en los tres escenarios con 70 y 50 segmentos. Para los 25 y los 30 segmentos, no hubo diferencia significativa se observa entre los planes con los 7 y 11 vigas. El plan 18 del haz es significativamente mayor en los CI que tanto los planes de haz 7 y 11 (p = 1,38 E-6 y P = 0,0106, respectivamente).
3. Resumen de los resultados del plan de calidad -
Para un gran número de segmentos (70 o 50, en nuestro caso), diferentes arreglos ángulo del pórtico se puede utilizar para crear planes de buena calidad, sin ninguna diferencia notable en la calidad entre 6 × o energías 7XU. Sin embargo, si se reduce el número de segmentos, esto tiene efectos más pronunciados en los planes con pocas direcciones de pórtico y con energías FFF. Para 6 × planes, ambos 11 y 18 planes de haz sobrellevar relativamente bien con el menor número de segmentos (aún con peor calidad de los planes que para los números de segmentos más grandes, pero es mejor que el escenario 7 haz); en 7XU, sólo la disposición 18 de haz es relativamente estable en una reducción del número de segmento, restante de calidad comparable a los análogos 6 × planes. Para 7XU planes con 7 o 11 ángulos de pórtico, no menos de 40 segmentos deben ser utilizados para mantener la calidad decente, comparables a 6 × planes.
4. Cantidad de tiempo necesario para irradiar los planes
En una primera aproximación, el tiempo de irradiación se puede estimar a partir del número de segmentos, ángulos de pórtico, y el monitor de unidades (MU) para una tasa de dosis dadas, si los tiempos medios para movimientos MLC entre los segmentos y el movimiento de pórtico entre los ángulos se supone. Empíricamente, se ha encontrado que el cálculo con un tiempo medio de segmento de 7 segundos por segmento y un tiempo de pórtico media de 13 segundos, los tiempos de irradiación previstos concuerdan bien con el tiempo de irradiación real (desviaciones se extienden generalmente por debajo de un minuto), y se basan en esta aproximación en la evaluación de los tiempos de tratamiento. movimientos MLC son generalmente más rápido que las rotaciones de pórtico, así que no hay tiempo de segmento adicional para alcanzar el primer segmento de cada haz. La fórmula para el tiempo de irradiación, por lo tanto becomeswhere es el número de ángulos de pórtico, es el número de segmentos, y
d
es la tasa de dosis. En el acelerador lineal Artiste, la tasa de dosis máxima disponible para 6 × 300 MU /min, para 7XU que es de 2000 MU /min.
El número de unidades de monitor necesarios para los planes no se limita a priori en el planificación. Lógicamente, nos encontramos con menor MU para un menor número de planes de segmentos, y más MU para los planes de haz FFF, que es concordante con los estudios anteriores. Dependiendo del paciente y del número de segmentos, 6 × planes de utilizar entre 900 y 450 MU (Figura 11), los planes de 7XU con 1200 a la 550 MU. Este aumento de la MU es compensado por la tasa de dosis considerablemente más alta, por lo que los planes de 7XU generalmente requieren tiempos de tratamiento más cortos (3,5 hasta 10 min) en comparación con los correspondientes 6 × planes (5-12 min dependiendo del número de segmento). En general, un menor número de ángulos de pórtico conducen a tiempos de tratamiento más cortos para el mismo número de segmentos, que es debido al hecho de que el movimiento MLC es más rápido que las rotaciones de pórtico
Derecha:. Ajuste lineal del tiempo de tratamiento calculado como función del número de segmento de cada escenario.
Discusión
1. escenarios de planificación
Hemos presentado un estudio de sensibilidad de piso y FFF IMRT planes durante 7, 11, y 18 haces con respecto a una reducción en el número de segmento de 70 a 25. Es bien conocido que generalmente disminuye la calidad del plan de con número de segmento; sin embargo, la influencia de vigas planas o FFF y de número de haz hasta ahora no se ha investigado. Incluyendo un escenario con 18 vigas puede parecer poco realista, ya que la IMRT planes con más de 11 o 13 vigas rara vez creados. Elegimos este escenario por dos razones: en primer lugar, para ampliar el análisis de sensibilidad a un gran número de haces. A veces hay una tendencia en la práctica clínica para aumentar el número de haces al tiempo que reduce el número de segmento, la elección, por ejemplo, 13 vigas con 33 segmentos. Este estudio tiene por objeto evaluar hasta qué punto esta idea se puede llevar, y cómo las energías del haz FFF reaccionar a esto. En segundo lugar, 18 vigas son un primer paso hacia el tratamiento del arco en movimiento, que no se incluyó en este trabajo. La comparación de los planes de IMRT con VMAT sería interesante, pero no puede ser alcanzado por el acelerador lineal Artiste, que es incapaz de VMAT. La comparación con un acelerador lineal diferente sería sesgada tanto por las diferentes energías del haz y por una diferente MLC. Por otro lado, las características dosimétricas estrechamente similares de los planos 6 mV y FFF 7 MV energías son ideales para un estudio de planificación, incluso sin las técnicas de VMAT. Por lo tanto, se incluyeron 18 vigas como un "arco de tentativa", donde la calidad del plan no está limitado por una pequeña cantidad de ángulos de pórtico, pero se beneficia de la irradiación relativamente uniforme de vigas espaciadas 20 ° entre sí.
Se ha propuesto que espaciado de malla más fina se debe utilizar para reducir los errores de discretización [16]. Para el presente contexto, el gran número de planes por paciente y el tamaño grande PTV hacer un espaciamiento más fino difícil de manejar; Además, muchas clínicas se basan en una cuadrícula de 4 mm en el tratamiento rutinario del paciente. Conocer la existencia de las limitaciones, por lo tanto, optamos por una cuadrícula de 4 mm y se verificaron los resultados de los planes de 6 por paciente para estimar las diferencias cuando se utiliza una separación más fina de 2,5 mm. De hecho, algunas diferencias se pueden discernir en la distribución de la dosis, pero que son pequeños en comparación con las diferencias entre escenarios plan individual. Las medidas de calidad se cambian a menos de la mitad de la anchura de la variación inter-paciente, y no cambian los resultados de la comparación de planes.
2. Ampliación del volumen de destino
El presente estudio se centra en el cáncer de hipofaringe, que es un caso extremo de considerar la extensión PTV en la dirección superior-inferior (del orden de 15 cm). Este escenario maximiza la influencia de la planitud de la viga. A los 10 cm de distancia desde el eje central, la dosis de la FFF 7 haz MV ha caído a alrededor del 50% del máximo, por lo que no es de extrañar que los FFF 7 planes MV requieren más segmentos y controlar las unidades para lograr una buena cobertura dosis de la PTV lejos del isocentro. Esto significa que la FFF 7 planes de MT con pocos segmentos estarán en desventaja en comparación con 6 planes de MT; al mismo tiempo, este efecto será menos relevante para volúmenes de destino más pequeños. Las conclusiones extraídas aquí por el ejemplo del cáncer de hipofaringe, por tanto, no serán válidos para los pequeños volúmenes de destino cuando se reducen los efectos de planitud: en particular, por el tamaño del campo muy pequeño usado en el tratamiento estereotáctica, vigas FFF a menudo pueden ser aplicados sin apenas diferencia con respecto a vigas planas (comparar, por ejemplo, [17]). Para grandes tamaños de campo, sin embargo, esperamos que los resultados presentados en este documento sean representativos.
3. El tiempo de tratamiento
Mientras que los tiempos de irradiación cortos (5 minutos o menos) se puede lograr mediante el uso de 7XU planes con 25-35 segmentos y 7 o 11 vigas, hay que tener presente que estos planes son inferiores a los que tienen más segmentos o más haces. El mayor número de segmentos que necesita el 7XU planes para lograr los planes con una calidad adecuada es compensado por la tasa de dosis más alto. Por ejemplo, el 7XU, 18 vigas, 50 plan de segmento es de una calidad comparable a la 6X, 7 viga, 40 plan de segmento, y tarda aproximadamente el mismo tiempo de tratar. Aún así, la mayoría de buena calidad 7XU planea con, por ejemplo, 50 segmentos pueden ser irradiados dentro de 6,6 a 7,8 minutos, lo que todavía es ligeramente más rápido que la mayoría de 6 × planes con 35-40 segmentos (6.8-8.0 minutos) o más.
4. Elección de los objetivos de inversión de pre-establecido
Este estudio de planificación se basa en la aplicación de un conjunto predefinido de objetivos y limitaciones para la optimización de una serie de escenarios de planificación, con el fin de garantizar la comparabilidad entre todos los planes. En el contexto clínico, los planes podrían estar más individualizado para cada paciente.