IMPT baseado em PTV
Abstract
Purpose
Para comparar o benefício clínico da robusta Intensity Modulated otimizado Proton Therapy (IMPT minimax) com corrente de fótons Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) e para a cabeça e câncer de pescoço (CCP) pacientes. O benefício clínico é quantificado em termos de probabilidade normal Tissue Complicação (PNCT) e cobertura alvo no caso de erros de configuração e alcance.
Métodos e Materiais
Para 10 pacientes HNC, PTV- IMRT base (7 campos), minimax e impt baseado em PTV (2, 3, 4, 5 e 7 campos) planos foram testados em robustez. planos otimizados robustos diferiam dos planos baseados em PTV na medida em que visam o CTV e penalizar possíveis cenários de erro, em vez de utilizar a margem CTV-PTV isotrópico estática. distribuições de dose perturbados de todos os planos foram adquiridos através da simulação de um total de 8060 setup (± 3,5 mm) e erro intervalo (± 3%) combinações. modelos PNCT para xerostomia e disfagia foram usadas para prever o benefício clínico do IMPT contra IMRT.
Resultados
O critério de robustez foi cumprida nos planos IMRT e impt minimax em todos os cenários de erro, mas esta foi apenas o caso em 1 de 40 planos impt baseados em PTV. Sete (de 10) pacientes tinham relativamente grandes reduções PNCT nos planos impt minimax comparação com IMRT. Para esses pacientes, valores PNCT xerostomia e disfagia foram reduzidas em 17,0% (IC 95%; 13,0-21,1) e 8,1% (IC 95%; 4,9-11,2), em média, com IMPT minimax. Aumentar o número de campos não contribuiu para planejar robustez, mas melhorou sparing órgão.
Conclusões
O benefício clínico estimado em termos de PNCT de otimizado (minimax) IMPT robusta é maior do que a de e IMRT IMPT-PTV com base em pacientes HNC. Além disso, o objectivo de cobertura de planos impt minimax na presença de erros foi comparável aos planos IMRT
Citation:. Van Dijk LV, Steenbakkers RJHM, dez Haken B, van der Laan HP, van ‘t Veld AA, Langendijk JA, et ai. (2016) Intensidade Modulada Robust Proton Therapy (IMPT) aumenta estimado Benefício Clínico em cabeça e pescoço pacientes com câncer. PLoS ONE 11 (3): e0152477. doi: 10.1371 /journal.pone.0152477
editor: Shian-Ying Sung, Taipei Medical University, TAIWAN
Recebido: 04 de novembro de 2015; Aceito: 15 de março de 2016; Publicação: 31 de março de 2016
Direitos de autor: © 2016 van Dijk et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados
Data Availability:. Todos relevante os dados estão dentro do papel e seus arquivos de suporte de informação
financiamento:.. os autores não têm apoio ou financiamento para relatar
CONFLITO dE iNTERESSES:. os autores declararam que não existem interesses conflitantes
Introdução
em pacientes com câncer de pescoço (CCP) de cabeça e, efeitos secundários induzidos por radiação, em particular xerostomia e disfagia, têm um grande impacto na qualidade de vida [1-3]. Nas últimas décadas, Intensity Modulated Proton Therapy (IMPT) desenvolveu-se como uma modalidade de tratamento para reduzir esses efeitos colaterais em pacientes HNC [4-8]. Infelizmente, IMPT pode ter mais sensibilidade à incertezas na configuração do paciente, valores de TC e anatomia do paciente do que a intensidade de radioterapia modulada (IMRT), como alterações do comprimento do percurso radiológico resultar em deslocamentos da íngreme Bragg máxima da queda-off. Em particular, os erros de gama, que surgem a partir de imprecisões no CT planejamento e as unidades-para-parar curva de calibração de energia CT Hounsfield, são um problema na terapia de protões [9-11]. Atualmente, tanto em IMRT e IMPT, estas incertezas são comumente tidas em conta por meio da expansão do volume alvo clínico (CTV) para o volume de destino de planejamento (PTV) para garantir a cobertura dose adequada da CTV [12,13]. No entanto, as propriedades físicas dos protões podem entrar em conflito com este conceito tradicional CTV-PTV, como erros pode resultar em volume alvo centralizado sob-dosagem, em última análise, o risco de recorrência do tumor [11,14-19]. Portanto, a terapia de prótons requer uma abordagem diferente para alcançar robustez, que se refere à correspondência de distribuições de dose previstos e reais na presença de erros e mudanças inesperadas. Park et ai. [20] mostraram que a PTV de campo específico foi benéfica para o campo de dose única uniforme (SFUD), onde cada campo oferece a dose uniforme para o volume de destino. No entanto, IMPT exige uma integração mais complexo para conseguir robustez.
Incluindo robustez na optimização tem sido proposta como uma estratégia por vários autores para reduzir o impacto dos erros potenciais [14,15,21]. Fredriksson et ai. [22] desenvolveu um pior cenário optimization (isto é minimax optimization), que penaliza as distribuições de dose perturbados que são os mais desfavorável minimização dos piores valor da função objetivo que corresponde a um cenário. Lidar com a pior caso distribuições de dose fisicamente de realização, torna essa abordagem menos conservadora [10] e computacionalmente mais exigente do que outras implementações de otimização robustos [14].
Vários estudos têm mostrado os benefícios potenciais de IMPT para pacientes HNC comparando terapia de prótons com as modalidades de fótons [4,5]. No entanto, essas comparações eram potencialmente não é justo, porque os planos impt utilizados foram baseados em PTV e pode, portanto, falta de robustez. Nas regiões de cabeça e pescoço a presença de múltiplos órgãos próximos em Risco (remos) que são preferencialmente poupado tanto quanto possível faz HNC planos complexos. Por conseguinte, é particularmente importante nestes pacientes para incorporar robustez no processo de optimização [23]. No entanto, tão importante é a avaliação da robustez desses planos, examinando a cobertura alvo na presença de erros de configuração e alcance. Não há deformações anatômicas foram incluídos em nosso estudo.
Nosso estudo é o primeiro a avaliar IMRT, com sede em PTV IMPT e IMPT otimizado robusta planeja não só em termos de dose a remos e benefício clínico estimada em termos de tecido normal probabilidades de complicações (PNCT), mas também em termos da robustez em termos de cobertura alvo e PNCT. Além disso, todos os planos de tratamento foram gerados usando o mesmo sistema de planejamento de tratamento. Isto permite a comparação dos diferentes modalidades sem introduzir preconceitos relacionados com a utilização de diferentes sistemas de planeamento [19]. Como o número de campos no planejamento robusto pode influenciar a dose a remos [18] ou a robustez dos planos impt [11,14,17], este aspecto também foi incluído em nosso estudo.
Métodos e Materiais
pacientes e critérios de inclusão
Para este estudo, 10 pacientes HNC com diferentes locais do tumor, extensões e estado dos linfonodos regionais foram incluídos (Tabela 1). Todos os pacientes foram tratados bilateralmente com parótida e engolir poupando IMRT [24].
Ética Declaração
Todos os pacientes forneceram consentimento informado por escrito antes de iniciar a terapia que seus dados poderiam ser utilizados dentro do departamento de programa de investigação. Alguns dos autores estiveram directamente envolvidos no tratamento de pacientes e tinha acesso a informações de identificação do paciente. Todos os dados foram tornados anónimos por um dos autores (LD) e recolhidos como parte de um programa de registro de dados prospectiva, no âmbito da prática clínica de rotina. The Dutch Medical Research Envolvendo Seres Humanos acto não é aplicável à recolha de dados como parte da prática clínica de rotina e, portanto, o comitê de ética hospitalar nos concedeu uma dispensa da necessidade de aprovação ética para a realização de estudos com base nesses dados. O planejamento do tratamento relatado neste estudo retrospectivo não foi utilizado para o tratamento real do paciente. Todos os pacientes receberam a prática clínica padrão de tratamento com IMRT.
IMRT e plano IMPT especificidades
Os planos IMRT 7-clínicos de campo foram otimizados no sistema de planejamento de tratamento RaySearch (RayStation versão 3.99) para 6 MV feixes de fótons de um acelerador linear Elekta equipado com um MLC com largura de folha de 10 mm. Todos os tratamentos IMRT aplicado um impulso integrada simultânea (SIB).
planos impt foram construídos com 4 diferentes configurações de campo (Tabela 2) no sistema de planejamento de tratamento RaySearch. A energia do feixe inicial variou entre 70 e 230 MeV por um pórtico IBA dedicado com um tamanho de ponto no ar de 3 mm na maior energia (um sigma). shifters gama de espessura equivalente de água 40 milímetros estavam disponíveis.
planos IMRT PTV-based.
Nos planos clínicas dos pacientes incluídos no estudo a margem CTV para o PTV foi 5 mm . Com margens on-line cone CT feixe de correção configuração mais apertados são viáveis por isso para este estudo foi utilizado o critério de que os planos necessários para ser robusto contra erros de configuração de 3,5 mm e PTVs foram reduzidos em conformidade [25]. doses prescritas de 70 Gy e 54,25 Gy foram conformados à alvos PTV
70 e PTV
54,25, respectivamente. O requisito mínimo dose alvo foi de 95% da dose prescrita em ≥ 98% do PTVs. Além disso, além de estruturas críticas, tais como cérebro e tecido da medula espinhal, glândula parótida e deglutição órgãos relacionados (S1 FIG) foram poupados, tanto quanto possível [24].
planos impt baseados em PTV.
baseados em PTV foram construídas com objetivos OAR idênticos aos planos IMRT, conforme descrito anteriormente [4]. No entanto, como dose pode ser melhor conformados com PTVs em terapia de prótons, os objectivos OAR poderia ser ajustado para doses mais baixas ou pesos mais elevados (S1 Tabela), mantendo a cobertura alvo adequada. Além disso, foi utilizada uma margem PTV de 5 mm e, em vez de 3,5 mm, porque isso poderia potencialmente responsáveis por ambos os erros de alcance e de configuração em planos de protões. configurações de otimização baseadas em PTV foram mantidas idênticas para todas as configurações de campo por paciente, para evitar viés na análise de robustez em função da quantidade de campo.
planos Minimax impt.
otimização Minimax visa criar robusta planos impt por incorporação de robustez para o processo de optimização [22]. Por este meio, CTV são direcionados ao invés de PTVs. planos Minimax impt foram construídas com objetivos OAR idênticos aos planos impt baseados em PTV em todas as configurações de campo 5, mas novamente eles poderiam ser definida a doses mais baixas ou pesos. Uma vez que estes planos como alvo a CTV, em vez de PTV, todos os objectivos relacionados foram substituídos. Os requisitos mínimos de dose CTV aumentaram aproximadamente 1,5-2 Gy. Isso foi necessário para atingir a cobertura semelhante da CTV nos planos impt minimax em comparação com planos IMRT e impt baseados em PTV na situação nominal. erros potenciais foram tidas em conta através da simulação de diferentes cenários de erro. erros de intervalo foram simulados por proporcionalmente mudança de valores CT por ± 3% [9,26]. erros de configuração foram incorporadas pela rigidamente deslocando o isocentro das vigas em seis direções ortogonais isotrópicos. Para imitar a margem PTV de 3,5 mm, um deslocamento de 3,5 mm foi utilizada como uma magnitude dos erros sistemáticos adicionais para as configurações de robustez. Os cenários de erro simuladas incluiu combinações de cenários de alcance e de instalação e resultar em 21 cenários de erro. Robustez é incorporada nos planos através da otimização do valor da função objetivo máximo de cenários de erro incluindo os objectivos visados e remos nestes cenários de erro. Para evitar problemas de convergência, devido à descontinuidade do gradiente da função objetivo, os valores dos outros (não pior caso) cenários de erro estão incluídos com pesos pequenos [27].
Avaliação da robustez.
para avaliar os planos para a robustez, várias combinações de faixas e de erros de configuração possíveis foram simulados para investigar uma grande variabilidade de cenários de erro em pacientes. Nenhuma deformação anatômica foram incluídos na nossa análise. erros de intervalo são simuladas por proporcionalmente alterando valores de intensidade CT (+/- 3%). O efeito de erros de configuração foi avaliada, deslocando o isocentro isotropically em 26 direções do raio de uma esfera com um raio de 3,5 mm. Deve notar-se que, na avaliação de robustez mais turnos do que foram considerados na optimização Minimax, onde foram consideradas apenas 6 turnos não-diagonais. O critério de robustez só é satisfeito se nenhuma de todos os cenários de erro faz com que sub-dosagem ao CTV.
Para todos os 10 pacientes, os erros de configuração e alcance sistemáticos combinados resultaram no final em 6240 e 260 distribuições de dose perturbado de IMPT e IMRT planos, respectivamente. Todos estes foram comparados aos seus correspondentes planejado, ou seja, distribuição de dose nominal.
Medidas de avaliação
Para satisfazer o critério de robustez, CTV foram testados para receber a cobertura alvo aceitável em todas as distribuições de dose perturbados. cobertura CTV era aceitável se a dose que 98% do volume (D
98) recebido era, pelo menos, 95% da dose prescrita (CTV
70: D
98 66,5 Gy; CTV
54.25: D
98 51,5 Gy). Além disso, a homogeneidade alvo (D
5- D
95) e hotspots (D
2 e D
5) foram consideradas.
Para estimar o benefício clínico do uso de IMPT minimax em comparação com IMRT convencional, foram utilizados tecido normal Complicação Probabilidade (PNCT) modelos para xerostomia e disfagia. O risco de xerostomia foi estimada utilizando o modelo descrito por Houweling et al. [28]. Nesse estudo, a xerostomia foi definida como uma redução mínima do fluxo salivar (ml /min) a 25% do nível da linha de base. Para disfagia, um modelo PNCT regressão multivariada foi utilizada para estimar grau 2-4 RTOG engolir disfunção 6 meses após RT [29]. Ambas as doses médias de laringe supraglótica e da musculatura da faringe constritor superior eram variáveis de entrada individuais para este modelo. Além disso, os valores PNCT de IMRT e minimax IMPT foram comparados no pior cenário de erro caso.
Resultados
Nominal CTV cobertura
Nos (não-erro) cenários nominais, todos os CTV foram devidamente contempladas em todos os planos baseados em PTV e planos minimax. Nominal média CTV D
98 de todos os pacientes e configurações de campo foram comparáveis para todas as modalidades investigadas (Tabela 3). Nominal dose alvo homogeneidade foi comparável nos planos IMRT e impt minimax e um pouco mais homogênea nos planos impt baseados em PTV (Tabela 3). A menor homogeneidade dose alvo nos planos impt nominal cenário MiniMax foi principalmente devido a um D
5 aumento de CTV
70. No entanto, não há hotspots censuráveis foram criados em CTV
70 em planos com mais de 2 campos (D
5 73,6 Gy e D
2 74,2 Gy em todos os pacientes). Em cenários de erro, planos baseados em PTV tornou-se mais não homogênea em comparação com IMRT e IMPT minimax. Nos planos minimax com 2 campos a dose máxima foi geralmente mais elevado (D
5 73,9 Gy e D
2 75,4 Gy). dose máxima foi observada em CTV
70.
Plano de robustez para a cobertura alvo
Como esperado, todos os planos IMRT satisfazem os critérios de robustez, como mínimo perturbado D
98 de () de todos os pacientes permaneceu acima do limiar do critério robustez na presença de erros sistemáticos (Figura 1A e 1C). O mesmo é válido para os planos impt minimax para todas as configurações de campo (Fig 1B e 1D). perturbado média ‘s de minimax e IMRT foram comparáveis (Tabela 3). Em contraste, uma grande fração da perturbada por planos impt baseados em PTV não conseguiu cumprir o critério. cobertura do alvo aceitável de CTV
70 e CTV
54.25 só foi assegurada em 4 e 9 dos 40 planos, respectivamente. Além disso, para ambos os receptores e, isto foi apenas em 1 dos 40 planos. Isto corresponde a médias que estavam abaixo do critério robustez (Tabela 3). robustos planos baseados em PTV insuficientes foram observados em pacientes com HNC em todos os subsites anatômicas incluídos como listadas na Tabela 1. Além disso, a avaliação visual das distribuições de dose perturbados mostrou pontos frios centralizados na CTV
70 (Fig 2). Além disso, a dose alvo homogeneidade era mais estável em minimax do que em planos impt baseados em PTV, como os valores de homogeneidade perturbados () foram menores nos planos minimax.
Nominal D
98 (azul) e de pior caso cenário (vermelho) da base-PTV (a, c) e os planos impt minimax (b, d) para CTV
70 (ab) e CTV
54.25 (cd). As linhas sólidas conectar as médias e boxplots representam a distribuição desses parâmetros de todos os pacientes por tipo de plano. As linhas azuis horizontais representam o critério de dose CTV que marca 95% da dose prescrita (66,5 Gy e 51,5 Gy).
distribuições de dose de IMRT (a, d) IMPT, com sede em PTV (b , e) e os planos impt minimax otimizado (c, f) em termos nominais (ac) e um cenário de erro (DF), com um erro de configuração de x = 0,25; y = 0; z = 0,25 centímetros e um erro gama de 3%. Ambos CTV
70 (linhas azuis) e CTV
54.25 (linhas pretas) são mostrados em todas as distribuições de dose. planos impt foram configurados com 3 campos.
IMPT Além disso, enquanto um número crescente de campo não tem muito efeito sobre a robustez plano em planos de minimax, no PTV com base em planos que parecia ter um pouco um efeito negativo em CTV
54.25 cobertura (Fig 1).
benefício de IMPT minimax comparação com IMRT
Comparando IMPT minimax para IMRT, há um potencial benefício clínico em termos de xerostomia estimado e disfagia PNCT valores em todos os pacientes. No entanto, a magnitude do benefício esta variou entre os pacientes HNC individuais incluídos neste estudo (Figura 3). Sete pacientes tiveram relativamente grandes melhorias estimado (ΔNTCP) com 5 configurações de campo. Estes pacientes tinham uma redução de 10% durante pelo menos uma das probabilidades avaliadas de complicações e redução superior a 15% dos valores de xerostomia e NTCP disfagia juntos. O somatório de PNCT dos pacientes individuais são representadas na figura 3. Em média, as reduções PNCT foram de 17,0% (IC 95%; 13,0-21,1) para a xerostomia e 8,1% (IC 95%; 4,9-11,2) para a disfagia nestes 7 pacientes.
Os valores PNCT de xerostomia (superior) e disfagia (inferior) são mostrados por paciente para IMRT (azul), 3-campo IMPT minimax (cinza) e 5-campo IMPT minimax (verde). valores ΔNTCP comparando IMRT e 3 (tabela superior) ou 5 campos (tabela abaixo) de xerostomia e disfagia são mostrados para cada paciente. Uma adição destes ΔNTCP também são dadas, e os pacientes são classificados em conformidade. As barras de erro indicam valores PNCT em pior e melhores cenários de erro de caso
Os restantes 3 pacientes tiveram reduções médias estimadas de 6,5% (IC 95%; 4,2-8,8). para xerostomia e 5,0% (95% CI; 1,2-8,8) para a disfagia. Os valores PNCT para xerostomia já eram baixos com IMRT nos dois pacientes com câncer de laringe e o paciente com um câncer de orofaringe T1N0. Portanto, a redução absoluta destes valores permaneceram relativamente pequeno.
O uso de uma 5-campo em vez de uma configuração de 3-campo resultou em valores mais baixos NTCP em todos os pacientes (Fig 3). Pode ser visto a partir da Figura 4 que o aumento do número de campo melhora a preservação do tecido saudável, mas que o benefício não aumenta de forma linear. Em outras palavras, a vantagem em termos de estimativa ΔNTCP melhora ainda vai de 5 a 7 campos, mas não com a mesma magnitude indo 2-3 ou 3 a 5 campos.
ΔNTCP e 95% de confiança intervalo são dadas como uma função do número de campos impt optimizado-minimax para a xerostomia (esquerda), disfagia (direita), para todos os pacientes (superior) e os 7 pacientes com redução NTCP combinada maior do que 15% (mais baixa).
reduções PNCT estimados nos piores cenários de IMPT minimax comparação com IMRT para xerostomia e disfagia foram de 17,1% (IC 95%; 11,4-22,7) e 8,2% (IC 95%; 6,1-10,4) na mais favorável 7 pacientes, respectivamente. Estas reduções foram muito comparáveis aos do cenário nominal. As diferenças PNCT individuais dos pacientes de IMRT, 3 de campo e 5 minimax campo planos impt também são comparáveis em ambos os cenários piores e melhores de erro caso, que é representado por barras de erro na Figura 3.
Discussão
Nossos resultados demonstram que os pacientes HNC selecionados podem se beneficiar muito de IMPT otimizado robusta em comparação com IMRT em termos de valores PNCT xerostomia e disfagia estimados. Além disso, nosso estudo mostrou que a otimização minimax para IMPT é comparativamente robusta para erros de configuração e alcance sistemáticos como o conceito PTV comumente aplicado para IMRT. Os planos impt minimax tinham cobertura alvo adequada (D
98 95% da dose prescrita) dos CTV em todos os cenários de erro 3120 simulados desses planos. Além disso, o benefício PNCT de IMPT para IMRT permaneceu semelhante em cenários de erro de pior caso, indicando que os remos investigados não são mais sensíveis aos erros com IMPT.
Por outro lado, o conceito de PTV para IMPT apresentaram desempenho robustez pobres em pacientes HNC, a cobertura alvo como aceitável na presença de erros só foi obtida em 1 de 40 planos impt baseados em PTV. Desde o alargamento da margem de PTV para 5 mm não conseguiu impedir coldspots na fronteira e no centro da CTV, um conceito margem parece inadequado para IMPT. Estes resultados robustez PTV complementar estudos anteriores, indicando o uso desfavorável do conceito de PTV para IMPT [14,15,17]. No entanto, o drasticamente pobre desempenho robusto do que pode ser visto a partir de nosso resultado tem de nosso conhecimento nunca foi demonstrado que uma tal medida em HNC. Este desempenho não foi melhorada com o uso de diferentes configurações de campo.
Apesar de IMRT e IMPT minimax são comparáveis em termos de robustez, eles geralmente não são comparáveis em termos de valores PNCT estimados. A maioria dos pacientes incluídos no estudo poderia beneficiar muito de IMPT, por causa das mudanças relativamente grandes PNCT. No entanto, este não foi o caso para todos os pacientes HNC. Este defende um processo de selecção cuidadosa dos pacientes HNC que se beneficiam de IMPT. Por isso, consideramos análise individualizada a ser essencial para a seleção de pacientes HNC para a terapia de prótons [30]. Embora o limite de 15% xerostomia combinados e redução PNCT disfagia para selecionar os melhores pacientes HNC foi escolhido arbitrariamente, acreditamos que através de tal método de pacientes pode ser selecionado que pode ter o maior benefício da terapia de protões [31]. Vale ressaltar que o uso de diferentes modelos PNCT pode resultar em diversos benefícios estimados. modelos PNCT atuais são desenvolvidos em populações de pacientes que são irradiadas com IMRT e eles podem ser diferentes quando a dose foi entregue com IMPT.
O benefício clínico estimado de IMPT que foi mostrado pelos estudos que compararam IMRT e PTV com base em planos impt [5,32] poderia ter sido maior, potencialmente usando otimização robusta em vez de planos impt baseados em PTV. Isto foi demonstrado pelo estudo de Stuschke et ai. [23]; optimização plano IMPT robusta pode levar a uma diminuição da dose de volume corporal e remos (lobo temporal ipsilateral, cerebelo e tronco cerebral) de HNC em pacientes. Nossas descobertas complementado isso, mas foram mantidos fora do alcance descritivo do estudo.
Aumentar o número de direções de campo não melhorou significativamente a robustez para o IMPT baseado em PTV, que está em consonância com as conclusões de Kraan et al. [17]. Na verdade, um número crescente de campo resultou em menos pacientes com aceitável perturbado CTV
54.25 cobertura. Isto é provavelmente devido ao aumento da conformidade da dose no volume de destino. planos Minimax impt não mostrou dependência campo específico da robustez plano, considerando ambos os volumes de destino. Em vez disso, foi observada uma relação entre o aumento do número de campo e uma diminuição na dose média de remos, que também traduziu a reduzida PNCT estima. Especialmente aumento de duas a três números de campo reduziu a dose para remos substancialmente, que também foi observado por Hopfgartner et ai. [18].
Nós destinado a uma escolha realista de erros de configuração e alcance na otimização robusta e avaliação neste estudo, mas ainda pode-se argumentar que eles são muito pequenos ou muito grandes. Técnicas como CT Cone Beam e CT de dupla energia não são comumente disponíveis em clínicas de prótons, mas pode vir a ser uma prática normal no futuro próximo [33]. Neste trabalho, a escolha de erros de configuração e variam em planejamento robusta é, portanto, um pouco arbitrária e está sujeita a alterações, dependendo do desenvolvimento de técnicas de imagem e verificação disponíveis em clínicas de tratamento de próton. Em segundo lugar, a margem de PTV para os planos de protões foi ampliado com 1,5 mm, em uma tentativa para ter em conta o erro gama, resultante de imprecisões CT. Embora este é também escolhido de forma arbitrária, acreditamos que o alargamento da margem de PTV não iria melhorar os resultados suficientemente, como em IMPT planos erros ainda irá ocorrer no centro do CTV. Ao lado dos erros CTV centrais localizados, também os erros são muitas vezes localizados na fronteira do volume de destino. Portanto, acreditamos que a redução da PTV vai influenciar a robustez ainda mais.
Apesar de ambas as modalidades de IMRT e impt minimax são robustos, não incluindo otimização robusta para os planos IMRT e usando uma largura de folha de 10 mm em vez de 5 mm pode ter superestimado o benefício em termos de valores PNCT de IMPT pouco [34]. No entanto, esperamos que a otimização robusta para IMRT não vai eliminar o significado estimado de IMPT para pacientes HNC bem selecionados, porque também o minimax IMPT planos poderia ser melhorado. Em contraste com IMRT, o tempo de optimização de PTMI minimax é longo (~ 1 hora), tornando-se impraticáveis para repetir o procedimento de optimização para encontrar o plano ideal. Além disso, não incluídos na otimização robustez e avaliação são erros de configuração aleatórias, que dificultam distribuições de dose mudando inter-fracionada. No conceito PTV os erros aleatórios são tidos em conta, ampliando a margem ligeiramente [35], esperamos que o mesmo pode aplicar para usar um erro de configuração ligeiramente alargada como entrada para a otimização robusta. Mais pesquisas são necessárias para investigar se é que o impacto dos erros aleatórios para IMPT é semelhante ao de IMRT em pacientes HNC. O mesmo se aplica aos deslocamentos de rotação e deformações anatômicas. Nós acreditamos que alguns desses erros de deslocamento não-rígidas, poderia em parte ser explicada pela otimização robusta, desde técnicas de fixação (máscara termoplástica e encosto de cabeça) garantem uma variação mínima na inclinação do pescoço e esses erros podem ser imitados por mudanças rígidas que são simuladas por a optimização robusta. No entanto, algumas alterações anatômicas podem exigir uma abordagem robustez diferente, como modelagem de deformação dentro de otimização robusta ou tratamento adaptativa em linha [17].
Conclusão
Minimax otimizados planos impt e IMRT eram comparativamente robusto em a presença de todas as combinações simuladas de erros alcance e configuração sistemáticas, mas os planos impt baseados em PTV não eram. O benefício clínico estimada em termos de cobertura alvo adequado e PNCT mínima de minimax IMPT foi em todos HNC maior do que IMRT, mas em 7 especialmente substancial. O benefício PNCT de IMPT comparação com IMRT permaneceu semelhante em cenários de erro de pior caso. Um número crescente de campo não contribuiu para planejar robustez, mas contribuiu para preservação de órgãos. Portanto, podemos concluir que IMPT minimax com um número suficiente de campos oferece a oportunidade de criar planos robustos com aumento do benefício clínico estimada em comparação com IMRT.
Informações de Apoio
S1 Fig. volumes alvos e órgãos em objetivos riscos
doi:. 10.1371 /journal.pone.0152477.s001
(DOCX)
S1 Table. objectivos médios de dose otimização utilizados para IMRT e IMPT minimax
doi: 10.1371. /journal.pone.0152477.s002
(DOCX)
A excelente assistência Agradecimentos
planejamento de Patrick Kalk e Herman Credoe é muito apreciada. Agradecemos Albin Fredriksson por seu valioso apoio.