Extracto
Aplicaciones
evaluado los efectos del control del movimiento respiratorio en la precisión del tratamiento en pacientes con cáncer de pulmón sometidos a radioterapia corporal estereotáctica de pulmón mediante el uso de dispositivo de imagen portal electrónico (EPID) imágenes.
Materiales y Métodos
Nuestra población de estudio consistió en 30 pacientes con cáncer de pulmón tratados con radioterapia corporal estereotáctica (48 Gy /4 /fracciones 4 a 9 días). De estos, 14 fueron tratados con: (grupo A) y 16 sin gating (grupo B); por lo general los pacientes cuyos tumores mostraron el movimiento respiratorio en tres dimensiones ≧ se seleccionaron 5 mm para gating. el movimiento respiratorio del tumor se estimó mediante cuatro dimensiones imágenes de tomografía computarizada adquiridos durante la simulación del tratamiento. la posición del tumor variabilidad durante todas las sesiones de tratamiento se evaluó mediante la medición de la desviación estándar (SD) y el rango de desplazamiento del tumor en las imágenes EPID. Los dos grupos fueron comparados por el movimiento respiratorio del tumor y la variabilidad de la posición mediante la prueba de Mann-Whitney.
Resultados
El movimiento del tumor en tres dimensiones promedio durante la simulación fue mayor en el grupo A que en el grupo B (9 mm, rango de 3-30 mm vs. 2 mm, el rango de 0-4 mm; p & lt; 0,001). En los grupos A y B de la SD media de la posición del tumor fue de 1,1 mm y 0,9 mm en el craniocaudal- (p = 0,24) y 0,7 mm y 0,6 mm en la dirección mediolateral (p = 0,89), respectivamente. El rango medio de la posición del tumor fue de 4,0 mm y 3,0 mm en el craniocaudal- (p = 0,21) y 2,0 mm y 1,5 mm en la dirección mediolateral (p = 0,20), respectivamente.
Conclusiones
a pesar de que los pacientes tratados con control del movimiento respiratorio mostraron mayor movimiento del tumor respiratorio durante la simulación del tratamiento, la posición del tumor variabilidad en las imágenes EPID fue baja y comparable con los pacientes tratados sin compuerta. Esto demuestra el beneficio de control del movimiento respiratorio
Visto:. Saito T, Matsuyama T, R Toya, Fukugawa Y, Toyofuku T, Semba A, et al. (2014) Respiratorio de apertura de puerta durante la radioterapia corporal estereotáctica para el cáncer de pulmón Reduce tumor Posición variabilidad. PLoS ONE 9 (11): e112824. doi: 10.1371 /journal.pone.0112824
Editor: Zhuoli Zhang, de la Universidad de Northwestern Feinberg School of Medicine, Estados Unidos de América
Recibido: 11 Julio, 2014; Aceptado: 16 de octubre de 2014; Publicado: 7 Noviembre 2014
Derechos de Autor © 2014 Saito 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
Disponibilidad de datos:. La autores confirman que todos los datos que se basan los resultados son totalmente disponible sin restricciones. Todos los datos relevantes se encuentran dentro del apoyo de sus archivos de información en papel y
Financiación:. Los autores no tienen ningún soporte o financiación reportar
Conflicto de intereses:. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia.
Introducción
el advenimiento de la planificación de cuatro dimensiones tomografía computarizada (TC-4D) y de los métodos que mitiguen los efectos del movimiento respiratorio del tumor durante la irradiación tiene el potencial de mejorar la relación terapéutica de la radioterapia para cáncer de pulmón [1] - [4]. control del movimiento respiratorio es una técnica no invasiva para abordar el problema planteado por el movimiento respiratorio de tumores incluyendo cánceres de pulmón [5] - [10]. Sobre la base de los resultados de nuestros estudios de simulación anteriores que compararon técnicas de gating respiratorias [11], [12] se utilizó gating basados en fase en los pacientes con cáncer de pulmón para ajustar la ventana de gating para cubrir un ciclo de trabajo 30% en torno a final de la espiración. A medida que nuestras investigaciones anteriores eran estudios de simulación de tratamiento que nos propusimos para confirmar la exactitud de la administración del tratamiento en los pacientes se trataron con el control del movimiento respiratorio y comprobó la validez de los criterios de selección para identificar a los pacientes elegibles para el control del movimiento respiratorio [13]. Aunque otros [7], [8] que se aplicó el análisis de la planificación del tratamiento sugiere que gating respiratoria ofrece beneficios teóricos, este problema se mantuvieron a ser examinado en el contexto clínico.
El dispositivo de imagen portal electrónico (EPID) lo hace posible determinar si gating reduce la variabilidad en la posición del tumor y la adquisición continua de imágenes portal con la EPID en modo cine se ha utilizado para la verificación del tratamiento [14] - [16]. En el presente estudio hemos utilizado imágenes EPID para evaluar el efecto de control del movimiento respiratorio en la precisión del tratamiento. Estudios previos han informado de que los tumores de pulmón con mayor movimiento respiratorio durante la simulación del tratamiento tienden a mostrar una mayor variabilidad posición durante el tratamiento que hizo tumores estáticas [17] - [19]. Debido a que tendía a seleccionar a los pacientes con tumores móviles para control del movimiento respiratorio, estos tumores pueden mostrar una gran variabilidad posición sin compuerta. Si los tumores tratados con acotamiento móviles muestran la posición baja variabilidad durante las fases cerradas, esto debería indicar el beneficio de control del movimiento respiratorio. En este estudio, se comparó el movimiento respiratorio del tumor y la variabilidad posición entre los grupos de pacientes tratados con y sin control del movimiento respiratorio.
Materiales y Métodos
Los pacientes
Entre octubre de 2008 y mayo 2013 Se han tratado 62 pacientes consecutivos con 69 cánceres de pulmón primarios y metastásicos con radioterapia corporal estereotáctica. La población del estudio actual se compone de 30 de estos pacientes cuyos tumores eran 30 claramente visible en las imágenes EPID adquiridos durante sus sesiones de tratamiento. Sometimos a 14 pacientes control del movimiento respiratorio (grupo A); los otros 16 fueron tratados sin compuerta (grupo B). Para identificar a los pacientes que pueden beneficiarse de compuerta que considera principalmente el movimiento del tumor durante los tratamientos de simulación 4D-TAC. Típicamente elegimos pacientes cuyos tumores mostraron movimiento respiratorio tridimensional ≧ 5 mm [13]. Se determinó no usar gating respiratorio para los pacientes con respiración irregular (frecuencia y /o amplitud) mediante la evaluación de las curvas de las vías respiratorias registrados en la adquisición de datos 4D-CT. volumen de irradiación pulmonar fue otro factor que consideramos en la selección de pacientes para la compuerta. El diámetro medio del tumor fue de 20 mm (rango 9-40 mm) en el grupo A y 21 mm (rango 10-36 mm) en el grupo B. De los 14 tumores en el grupo A, 2 fueron localizados en el lóbulo superior, uno en el lóbulo medio, y 11 en el lóbulo inferior; 15 tumores del grupo B fueron en el lóbulo superior y uno fue en el lóbulo inferior. Todos los pacientes dieron su consentimiento informado por escrito para el uso de sus datos con fines de investigación antes del tratamiento. Las características del tumor se muestran en la Tabla S1. El análisis retrospectivo de datos en este estudio fue aprobado por el comité de revisión institucional de la Universidad de Kumamoto (Nº 790).
Tratamiento
Se utilizó un cojín formada al vacío (ESFORM, Ingeniería de Sistemas, Matsumoto, Japón) para la inmovilización cuerpo. El escáner CT utilizada para la adquisición de datos fue un GE LightSpeed RT (GE Medical Systems, Waukesha, WI, EE.UU.) instrumento. Los detalles de nuestro procedimiento 4D-TAC se describen en otra parte [11]. Un sistema externo respiratoria monitor (Sistema de gestión de posiciones en tiempo real, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA, EE.UU.) registró el movimiento respiratorio en correlación temporal con la adquisición de una tomografía computarizada. Para la delimitación de destino y la planificación del tratamiento se utilizó un sistema de planificación de tratamiento (XiO, Elekta, Estocolmo, Suecia). El volumen blanco clínico (CTV) fue contorneada para incluir el volumen de tumor macroscópico y la extensión del tumor microscópico. CTV individuales en fases seleccionadas se combinaron para formar CTV compuesto y consideran el volumen de destino interno (ITV). El volumen blanco de planificación (PTV) se definió como una expansión de la ITV con un margen de 5 a 8 mm en la dirección craneocaudal (CC) y un margen de 5 mm en las otras direcciones. El margen PTV en la dirección CC se determina individualmente de acuerdo con el movimiento respiratorio del tumor en las imágenes 4D-TAC. Por lo general hemos añadido un margen de la hoja de 5 mm para el PTV
Para la radioterapia que utiliza un instrumento Clinac iX (Varian Medical Systems).; la tasa de dosis fue de 600 MU /min. Radioterapia corporal estereotáctica se entrega a través de 6 coplanares y no coplanares vigas estáticas utilizando fotones de 6 MV. La dosis prescrita fue 48 Gy entregada al isocentro en 4 fracciones en el transcurso de 4 a 9 días (mediana de 5 días). La configuración del paciente se corrigió mediante el uso de un escáner de haz cónico de kilovoltaje CT de a bordo; las imágenes fueron adquiridas en condiciones de libre respiración. En el grupo A se utilizó compuerta basada en la fase final de la espiración alrededor y establecer una longitud de 30% de un ciclo respiratorio completo en la ventana de compuerta. Durante el tratamiento cerrada el sistema de monitorización respiratoria externa (Varian Medical Systems) sincronizados del tratamiento con el ciclo respiratorio del paciente.
movimiento del tumor durante la simulación
Para evaluar el movimiento respiratorio del tumor en tres dimensiones se utilizó 4D- Las imágenes de TC adquiridos durante las simulaciones de tratamiento. Un oncólogo de radiación (T. S.) delineó los televisores en color en las imágenes de TC de dos fases respiratorias extremas. Se midió la distancia desde el final de la inspiración-CTV centroide al final de la espiración CTV centroide usando un sistema de planificación de tratamiento (XiO, Elekta, Estocolmo, Suecia).
La adquisición de imágenes durante el tratamiento
Para cine de adquisición de imágenes durante el tratamiento que utiliza una EPID de silicio amorfo (AS1000, Varian Medical Systems) montado en el Clinac iX. El EPID tenía un área activa de 40 x 30 cm que contenía 1024 × 768 píxeles. Las imágenes fueron adquiridas a EPID 7,5 fotogramas por segundo (20 fotogramas por una imagen EPID). Rutinariamente adquirimos imágenes de cine EPID de todos los puertos de tratamiento en todas las sesiones de tratamiento. En los pacientes tratados antes de septiembre de 2010 hemos podido obtener imágenes de cine EPID del mismo puerto que se utiliza para la adquisición de imágenes portal antes del tratamiento (el ángulo del pórtico era de 180 ° en la mayoría de los pacientes), y por lo tanto, no teníamos imágenes EPID de todos sesiones.
posición del tumor durante el tratamiento de variabilidad
variabilidad de la posición del tumor fue evaluada por el oncólogo de radiación (TS) para identificar la posición relativa del tumor una imagen de referencia se utilizó el software de registro a (revisión fuera de línea, Varian Medical Systems). El software proporciona un valor de desplazamiento entero. Evaluamos sólo imágenes EPID obtenidos en un ángulo del pórtico de 180 °. La Figura 1 muestra nuestro procedimiento para medir la posición del tumor. En todas las sesiones de tratamiento se utilizó la primera imagen EPID adquirida en la primera sesión como referencia para mediciones posteriores sobre todas las demás imágenes EPID. En primer lugar, delineamos el tumor en esta imagen de referencia EPID y luego utilizó su contorno para medir el desplazamiento del tumor en las otras imágenes EPID. Al hacer coincidir el contorno de una imagen del tumor cada imagen EPID en hemos sido capaces de medir el desplazamiento de la posición del tumor con relación a la referencia de la imagen EPID (Figura 1). desplazamiento del tumor se midió en el CC y la dirección mediolateral (ML). EPID imágenes adquiridas durante 2 a 4 se utilizaron (promedio 3,4) sesiones de tratamiento por paciente para la evaluación de la variabilidad. Se analizaron un total de 1.168 imágenes EPID adquiridos en el curso de 101 sesiones. En cada paciente se evaluó la variabilidad en la posición del tumor mediante la medición de la desviación estándar (SD) y el rango de la posición del tumor durante todas las sesiones (Figura 2).
EPID = dispositivo de imagen portal electrónico.
la variabilidad se evaluó mediante la determinación de la desviación estándar (SD) y el rango de la posición del tumor durante todas las sesiones.
variación entre observadores
Para evaluar entre observadores variaciones en la posición del tumor medido que utilizan la segunda y última imagen EPID de cada sesión (202 imágenes adquiridas en 101 sesiones). La posición del tumor en relación con la primera imagen EPID obtenido en la primera sesión se midió de forma independiente por 2 oncólogos de radiación (T. S. y T. M.) y el promedio y la desviación estándar de la diferencia entre sus mediciones se calcularon. la variación entre observadores se evaluó en la dirección de CC y ML.
El análisis estadístico
Se utilizó la prueba de Mann-Whitney para comparar el movimiento respiratorio del tumor y la variabilidad de la posición de los grupos A y B. Los se utilizó la prueba de rangos con signo de Wilcoxon para comparar las posiciones de tumores medidos por los 2 oncólogos de radiación. Todas las pruebas estadísticas se realizaron con el software GraphPad Prism 6 (GraphPad Software Inc, San Diego, CA, EE.UU.). Las diferencias de p & lt; 0,05. Se consideraron estadísticamente significativos
Resultados
variación entre observadores
variaciones entre observadores en la localización del tumor fueron evaluados mediante la medición de la diferencia en el tumor posición registrada por los dos observadores. Para un total de 202 observaciones, el (SD) diferencia media entre ellos era 0,3 mm (0,8 mm) en la dirección CC y 0,3 mm (0,8 mm) en la dirección ML (Tabla S2). Las posiciones de tumores medidos por los 2 oncólogos de radiación eran estadísticamente significativamente diferentes en la dirección CC (p & lt; 0,001) y en la dirección ML (p & lt; 0,001).
movimiento del tumor durante la simulación del tratamiento
Figura 3 muestra el movimiento respiratorio tumor en tres dimensiones medido durante la simulación de tratamiento usando CT planificación 4D. El movimiento del tumor promedio fue mayor en el grupo A que B (9 mm, rango de 3-30 mm frente a 2 mm, de 0-4 mm) (p & lt; 0,001). (Tabla S1) guía empresas
la posición del tumor durante el tratamiento variabilidad
Para las evaluaciones de variabilidad que utilizamos imágenes EPID adquiridos durante el tratamiento. El SD y el rango de la posición del tumor durante todas las sesiones de tratamiento se calcularon para cada paciente (Figura 2) (Tabla S3, Tabla S4). La Figura 4 y 5 muestran las desviaciones estándar y los intervalos de la posición del tumor, respectivamente, en los dos grupos de pacientes. En el grupo A y el grupo B la SD media de la posición del tumor fue de 1,1 mm y 0,9 mm en el CC (p = 0,24) y 0,7 mm y 0,6 mm en la dirección ML (p = 0,89), respectivamente. El rango medio de la posición del tumor fue de 4,0 mm y 3,0 mm en el CC (p = 0,21) y 2,0 mm y 1,5 mm en la dirección ML (p = 0,20), en el grupo A y B, respectivamente. La diferencia en la variabilidad entre los dos grupos no fue estadísticamente significativa. El rango de desplazamiento tumor en la dirección CC no excedió de 6 mm en cualquier pero un paciente que se sometió a gating respiratorio y manifiesta una gama de 8 mm. El rango de desplazamiento tumor en la dirección ML no era más de 6 mm en cualquiera de los 30 pacientes.
Cada punto representa SD de la posición del tumor de un paciente durante todas las sesiones de tratamiento. CC = craneocaudal; ML = mediolateral.
Cada punto representa la gama de la posición del tumor de un paciente durante todas las sesiones de tratamiento. CC = craneocaudal; ML = mediolateral.
Discusión
Uso de imágenes EPID hemos encontrado que la posición del tumor variabilidad en nuestros pacientes tratados con y sin control del movimiento respiratorio fue baja y comparable a la reportada en estudios anteriores [17 ], [20] - [22] (Tabla 1). Los pacientes sometidos a gating manifiestan mayor movimiento respiratorio durante la simulación, sin embargo, la variabilidad de la posición del tumor durante el tratamiento fue comparable con los pacientes tratados sin compuerta. Nuestros resultados, basados en los datos adquiridos durante el tratamiento de pacientes con cáncer de pulmón, confirmaron que gating respiratoria fue beneficioso en la reducción de la variabilidad de la posición del tumor.
Nuestros resultados también confirman que los criterios de selección que utilizan para identificar a los pacientes que se pueden beneficiar de control del movimiento respiratorio eran apropiados. Para lograr una baja variabilidad, los pacientes con tumores altamente móviles deben ser excluidos del grupo tratado sin compuerta. nuestros criterios habían sido excesivamente conservadora (es decir, sin control del movimiento respiratorio en algunos pacientes con tumores móviles), esperaríamos encontrar una gran variabilidad en la posición del tumor durante el tratamiento sin compuerta. Por lo tanto, la baja variabilidad en los pacientes tratados sin compuerta sugiere que los criterios de selección excluidos adecuadamente los pacientes con tumores de gran movilidad. Sobre la base de nuestro análisis de planificación de tratamiento, se informó anteriormente [13] consideran que los tumores con el movimiento respiratorio en tres dimensiones ≧ 5 mm en la simulación imágenes 4D-CT elegibles para el control del movimiento respiratorio. La regularidad de la respiración y el volumen de irradiación pulmonar espera son factores adicionales que deben ser considerados en la selección de pacientes sometidos a control del movimiento respiratorio. La respiración irregularidad puede conducir a la delimitación imprecisa de gating ventana de ITV [23], lo que compromete la validez de la planificación del tratamiento en radioterapia respiratoria-cerrada. Cuando el tumor es grande y /o localizados en el lóbulo inferior, el volumen de irradiación de pulmón tiende a ser grande, y el riesgo de toxicidad pulmonar debería aumentar la necesidad de control del movimiento respiratorio.
La diferencia entre observadores con respecto a la la localización del tumor era pequeño y valida la evaluación cuantitativa de nuestro estudio. diferencias entre observadores en la evaluación de las imágenes EPID de pacientes con cáncer de pulmón han sido evaluadas por otros [22], [24], [25] que no utilice marcadores de referencia. Spoelstra et al. [22] que examinó variaciones entre observadores en la identificación de las estructuras internas en las imágenes portal electrónico integrado en el tiempo descubrió que la desviación estándar de la variación entre los dos observadores, para un total de 57 observaciones, fue de 0,7 y 0,8 mm en el ML y CC dirección, respectivamente. Muirhead et al. [24] analizaron megavoltage de imagen de cine de pacientes con cáncer de pulmón localmente avanzado; informaron que por dos observadores la diferencia media en el movimiento del tumor, la estructura hiliar y carina fue de 0,41 mm, 0,63 mm y 0,33 mm, respectivamente. Las diferencias entre observadores en nuestro estudio fueron comparables a estos estudios anteriores. Se observó que la posición del tumor medido por los 2 oncólogos de radiación fue estadísticamente significativamente diferente en esta muestra relativamente grande (n = 202). Sin embargo, esta diferencia no sería clínicamente relevante debido a que el valor absoluto de la diferencia entre los dos observadores fue sustancialmente pequeña.
La variabilidad intra e interfractional en la posición del tumor se ha investigado [17], [20] - [22] (Tabla 1). La magnitud de la variabilidad intrafractional puede reflejar factores tales como la inmovilización del cuerpo y el movimiento respiratorio del tumor. Además, la variabilidad interfractional refleja errores en la orientación de la imagen y variaciones interfractional en la respiración; que puede ser mayor que la variabilidad intrafractional [26]. Para el tratamiento preciso, control del movimiento respiratorio debe controlar no sólo el movimiento del tumor respiratoria durante una fracción sino también variaciones en la respiración entre las fracciones. Nuestro análisis exhaustivo de todas las imágenes EPID adquiridos durante todas las sesiones de tratamiento sugiere que gating respiratoria reduce tanto la variabilidad intra e interfractional en la posición de los tumores de pulmón
.
pulmón tumores cerca del diafragma ha tendido a mostrar gran movimiento respiratorio [2 ], [13]. En nuestros pacientes, de los 14 tumores sometidos a control del movimiento respiratorio (grupo A), 11 se localizaron en el lóbulo inferior, mientras que 15 de los 16 tumores tratados y sin compuerta (grupo B) estaban en el lóbulo superior. Esto puede explicar la diferencia en el movimiento respiratorio del tumor entre los dos grupos y su variabilidad comparable posición del tumor indica que gating respiratorio compensa la movilidad del tumor.
Como limitación de nuestro estudio, se compone de 30 de los 69 (43 %) tumores de pulmón tratados consecutivamente-e incluyeron sólo los tumores que eran claramente visibles en las imágenes EPID. Richter et al. [18] quien analizó la viabilidad de seguimiento sin marcadores de tumores pulmonares informó que la visibilidad del tumor era suficiente en el 47% de sus películas EPID. En el estudio de Ueda et al. [17], el 38% de las imágenes EPID se utilizaron para el análisis del movimiento del tumor de pulmón y sin marcadores de referencia.
En investigaciones anteriores que el beneficio potencial informado de control del movimiento respiratorio se basa principalmente en la planificación análisis basados en [7], [8], [27]. Pocos estudios evaluaron el beneficio de control del movimiento respiratorio basado en los datos adquiridos durante la radioterapia. Investigamos la variabilidad en la ubicación de los tumores de pulmón en las imágenes EPID de un número relativamente grande de pacientes. Para nuestro conocimiento, este es el primero de comparación de pacientes con cáncer de pulmón sometidos a radioterapia con y sin gating respiratorio. En estudios anteriores, la posición del tumor se evaluó la variabilidad principalmente en un solo grupo de pacientes. En consecuencia, el efecto de la compuerta no se pudo evaluar por separado de otras fuentes de variabilidad [17], [20] - [22]. Para comprender mejor el efecto de control del movimiento respiratorio, seguimos para recoger datos obtenidos en pacientes con cáncer de pulmón tratados con- y sin control del movimiento respiratorio.
Conclusiones
Utilizando el análisis basado en imágenes EPID se evaluó la efecto de gating respiratorio en la precisión del tratamiento. la posición del tumor variabilidad durante el tratamiento fue comparable en los pacientes tratados sin- y los pacientes tratados con control del movimiento respiratorio, a pesar de un mayor movimiento respiratorio durante la simulación en el último grupo. Esta observación confirma el beneficio de gating respiratorio. En base a los hallazgos que sugieren que la selección adecuada de los pacientes y el uso adecuado de control del movimiento respiratorio facilitar la entrega precisa del tratamiento en pacientes con cáncer de pulmón.
Apoyo a la Información sobre Table S1.
características de los tumores y el movimiento respiratorio
doi: 10.1371. /journal.pone.0112824.s001 gratis (XLS)
Tabla S2.
variación entre observadores en la localización del tumor
doi:. 10.1371 /journal.pone.0112824.s002 gratis (XLS) sobre Table S3.
la posición del tumor variabilidad durante el tratamiento en el grupo A.
doi: 10.1371 /journal.pone.0112824.s003 gratis (XLS) sobre Table S4.
la posición del tumor variabilidad durante el tratamiento en el grupo B.
doi: 10.1371 /journal.pone.0112824.s004 gratis (XLS)