Abstract

Embora distribuições de dose altamente isolantes pode ser alcançado por um planejamento IMRT, isso muitas vezes requer um grande número de segmentos ou feixes, resultando em aumento de tempos de tratamento. Enquanto vigas achatamento livre de filtros de oferecer uma taxa de dosagem mais elevada, mesmo mais segmentos pode ser necessária para criar uma cobertura alvo homogénea. Portanto, vale a pena investigar sistematicamente a dependência da qualidade do plano de ângulos de pórtico e número de segmentos para plana vs. FFF vigas no planejamento IMRT. Para o exemplo prático de câncer de hipofaringe, apresentamos um estudo de planejamento de apartamento vs. FFF vigas usando três diferentes configurações de ângulos de pórtico e números de segmentos diferentes. Os dois feixes são muito semelhantes em propriedades físicas, e são, portanto, bem adequado para o planeamento comparativa. Começando com um conjunto de planos de igual qualidade para vigas planas e FFF, que avaliar em que medida o número de segmentos pode ser reduzida antes de a qualidade plano é significativamente comprometida, e comparar unidades monitoras e tempos de tratamento para os planos resultantes. Enquanto um número suficientemente grande de segmentos é permitido, todos os cenários de planejamento dão bons resultados, independentemente dos ângulos de pórtico e plana ou FFF vigas. Para um número menor de segmentos, a qualidade do plano diminui tanto para as energias planas e FFF; este efeito é mais forte para menos ângulos de pórtico e para vigas FFF. Para os números de segmentos de baixo, planos FFF geralmente são piores do que os correspondentes planos feixe planas, mas são menos sensíveis a uma diminuição no número de segmento se diversos ângulos de pórtico são utilizadas vigas (18); neste caso, a qualidade dos planos de planos e FFF permanece comparável até mesmo para alguns segmentos

Citation:. Dzierma Y, Nuesken FG, Fleckenstein J, Melchior P, Licht NP, Rübe C (2014) Planejamento comparativo de Flattening- filtro-Free e Plano de feixe IMRT para o cancro Hipofaringe como uma função da Beam e número do segmento. PLoS ONE 9 (4): e94371. doi: 10.1371 /journal.pone.0094371

editor: Jian Jian Li, da Universidade da Califórnia Davis, Estados Unidos da América

Recebido: 06 de dezembro de 2013; Aceito: 14 de março de 2014; Publicação: 10 de abril de 2014

Direitos de autor: © 2014 Dzierma 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

Financiamento:. Os autores não têm apoio ou financiamento para relatar

Conflito de interesses:.. os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

Desde o advento de técnicas de planejamento de tratamento modernas, tais como intensidade radioterapia modulada (IMRT), o tratamento de radioterapia altamente conformada pode ser conseguido com uma boa cobertura simultânea do volume alvo de planejamento (PTV) e sparing adequada de órgãos de risco (OAR). Isso muitas vezes à custa de um aumento do tempo de tratamento. Mesmo desconsiderando o impacto sobre o cronograma clínica, tempos de tratamento mais longos do que alguns minutos são desconfortáveis ​​para os pacientes e realizar um risco aumentado de movimento intra-fracção [1], o que pode comprometer a qualidade do plano, especialmente quando as margens de PTV e OAR estreitas são usados ​​como na moderna radioterapia guiada por imagem (IGRT).

a redução do tempo de tratamento pode ser conseguido de três maneiras. Primeiro, usando menos vigas ou segmentos em um plano de IMRT implica o risco de perder conformalidade plano. Em segundo lugar, high-end modernas técnicas de tratamento, como a terapia de volume modulada arco (VMAT) e RapidArc oferecem planos de alta qualidade tão boa como IMRT (ou melhor, se IMRT é restrito a um pequeno número de segmentos ou feixes), com o tratamento geralmente muito mais rápido vezes ([2]; ver [3] para uma revisão). Mesmo assim, locais tais como tumores de cabeça e pescoço geralmente requerem mais de uma rotação de pórtico ou campos híbridos [4] – [5], que por sua vez aumenta o tempo de tratamento; Além disso, estas técnicas de tratamento avançados não estão geralmente disponíveis. Em terceiro lugar, achatando-filtro de livre (FFF) feixes pode ser aplicado em ambos IMRT e tratamento VMAT planeamento, com a vantagem prática de doses muito mais elevadas em comparação com vigas planas normais [6]. Um empate-back a ser considerado aqui é que o perfil do feixe cônico de FFF vigas é geralmente encontrada para exigir mais segmentos e /ou mais unidades de monitor para atingir os mesmos padrões de PTV homogeneidade do que para vigas planas (por exemplo, [7] – [ ,,,0],8]); isso de novo alonga o tempo de tratamento um pouco, especialmente para grandes PTVs. A maior redução no tempo de tratamento pode surgir a partir de uma combinação de tratamento com arco FFF feixes; No entanto, aqui vamos considerar FFF vigas no planejamento do tratamento IMRT devido à sua disponibilidade se espalhando rapidamente.

O objetivo deste trabalho é investigar sistematicamente a dependência da qualidade do plano de ângulos de pórtico e número de segmentos para vs. plana FFF vigas no planejamento IMRT para o exemplo prático de câncer de hipofaringe. Começamos com uma solução IMRT usando 70 segmentos distribuídos entre 7 e 18 ângulos de pórtico, para as quais determinam os objectivos de inversão e constrangimentos que criam planos quase idênticos para as vigas planas e FFF da Siemens Artiste (Siemens Healthcare, München, Alemanha). As duas linhas de feixes – plana 6 MV (6X) e FFF 7 MV (7XU) – são muito semelhantes em propriedades físicas, tais como média de energia, profundidade de dose-curva e dose de superfície [9], e são, portanto, bem adequado para planejamento comparativa. A partir destes planos, que avaliar em que medida o número de segmentos pode ser reduzida antes de a qualidade plano é significativamente comprometida, e comparar unidades monitoras e tempos de tratamento para os planos resultantes. As questões de relevância são:

Qual a composição de ângulos de pórtico é melhor

Será que a qualidade 7XU energia oferta comparável plano para o feixe de 6 ×, e como isso dependerá de ângulos de pórtico

como é que as respostas a estas duas perguntas responder a uma redução no número de segmento

Este estudo está organizado da seguinte forma:? Nós começamos com um plano de IMRT padrão com 7 ângulos de pórtico, que utilizado para ser uma abordagem normalizada na instituição no início deste estudo. Normalmente, menos do que 70 segmentos que têm sido utilizados para reduzir os tempos de tratamento; aqui, eles são escolhidos de modo a causar qualquer restrição sobre a qualidade de plano devido a um número insuficiente de segmentos – desta forma, uma inversão não restringida pelo número do segmento deve ser alcançado. Depois de encontrar um conjunto de parâmetros de inversão que produz igualmente bons planos com 6 × e 7XU vigas para este modelo de plano, estes objectivos de inversão e as restrições (ou seja, doses e objetivos DVH /restrições utilizadas na otimização) são utilizados ao longo deste estudo. Em uma segunda etapa, os planos são calculados para ambas as energias, cada uma para 7, 11 ou 18 vigas, e reduzindo os segmentos em etapas de 70 a 25. Em seguida, investigar comparativamente como a escolha dos ângulos de pórtico, segmentos e energia (flat vs. FFF ) influencia a qualidade plano.

pacientes e Métodos

1. Paciente

colectivo

declaração Ética

Oito pacientes (cinco machos, três fêmeas; 44-77 anos de idade, com idade média de 55 anos). Com câncer de cabeça e pescoço, em quem a radiação adjuvante ou simultânea radioquimioterapia foi indicado, foram examinadas. Os pacientes, tratados entre outubro de 2010 e setembro de 2012, foram selecionados a partir de um estudo de planejamento prévio em nosso departamento de examinar o impacto de um aplicador distância via oral fabricado individualmente para irradiação externa sobre a redução da dose nos oral em câncer de cabeça e pescoço (localizado na via oral cavidade, oro /hipofaringe ou laringe (Fleckenstein et ai., na prep.)). Este estudo anterior foi aprovado pelo comitê de ética local (Aerztekammer des Saarlandes) e todos os pacientes deram consentimento informado por escrito para estudos científicos posteriores. Para o presente estudo, foram utilizados os dados anônimos do estudo anterior, sem mais interação com os pacientes.

Independentemente da localização real dos tumores contornos dos pacientes foram estabelecidos para locais de tumor uniformes hipotéticas (andar de boca, orofaringe e hipofaringe).

Para o presente estudo todos os planos são baseados no PTV do site do câncer hipofaringe incluindo nós bilaterais cervicais e supraclaviculares linfáticos (nível II-V, ver Fig. 1), enquanto boost -contours foram desconsiderados. Uma dose de referência de 50 Gy foi prescrito para o isocentro, administrada em fracções de 2 Gy.

2. Tratamento planejamento

O planejamento do tratamento foi realizada com a Philips Pinnacle

3 tratamento sistema de planejamento V9.2 e 9.4 com base em dados CT da Philips Brilliance CT BigBore (Philips Healthcare, Amsterdam, Países Baixos). IMRT inversão foi feito usando a otimização de parâmetros de máquina direto (DMPO). A distribuição da dose final foi calculado com um algoritmo de cone em colapso em uma grade dose de resolução 0,4 centímetros

Foram utilizadas três configurações diferentes de pórtico:. Um plano de IMRT “simples” com 7 raios, um plano de IMRT melhorada com 11 vigas e um plano de múltiplos feixes destinado a simular tratamentos de rotação (18 vigas.) – ver Tabela 1 para um resumo das características do plano

a primeira parte deste estudo com vista a encontrar um conjunto de objectivos de inversão /restrições que podem ser utilizados igualmente bem tanto para 6 × e planos 7XU, de modo a proporcionar uma “receita” simples para ser utilizado no planeamento. Isto parecia obrigatório para a padronização e comparabilidade dos planos de ambas as linhas de feixe. Esta abordagem foi facilitada uma vez que o Pinnacle

3 TPS utiliza um método de inversão baseada em gradiente, de modo que dois conjuntos de restrições semelhantes irá reprodutível levar a planos muito semelhantes. Para um subconjunto de 3 pacientes, diferentes conjuntos de objectivos de inversão e restrições foram testados para a configuração do plano com 7 vigas e 70 segmentos, a definição IMRT cabeça e pescoço padrão em nossa instituição no momento o estudo começou. Começamos com os ‘in-house’ objetivos e restrições otimizados utilizados para 6 × vigas. Quando bons 6 × planos foram criados, o mesmo modelo foi otimizado para a energia 7XU. Nós modificamos a nossa escolha de objectivos de inversão /restrições para os três primeiros pacientes de forma iterativa por tentativa e erro até que bons planos foram alcançados tanto para 6 × e 7XU para estes três pacientes; Estes objectivos /restrições foram então mantida para todos os oito pacientes e todos os cenários de feixe e de segmento para o restante do estudo.

Comparando uma série de diferentes opções de objectivos /restrições de inversão, verificou-se que a maioria dos objetivos utilizado rotineiramente em nossa instituição por 6 × planos poderia ser aplicado para o feixe de 7XU. A principal diferença entre os planos resultantes era uma homogeneidade PTV reduzida para os planos de FFF, o que exigiu a inclusão de uma restrição adicional forçando 5% PTV homogeneidade. Esta restrição dificilmente influenciado os 6 × planos, que geralmente observadas com ele, mesmo quando ele não estava explicitamente indicado (na verdade ele está incluído no máximo PTV, os objectivos mínimos e uniformes de dose). Desde o nosso objectivo era encontrar um conjunto de objectivos /restrições que podem ser aplicadas igualmente bem ao 6 × e 7XU vigas, a restrição de homogeneidade foi incluído. A escolha final dos objectivos /restrições que renderam planos de qualidade suficiente é dada na Tabela 2; distribuições exemplo de dose são apresentados nas Figuras 2-3. Diferentes opções de objectivos /restrições podem certamente ser usado para criar planos de boa qualidade; nós aqui presentes um exemplo que usamos em nossa instituição para produzir de forma confiável planos adequados para a maioria dos pacientes.

Usando esta escolha de restrições, para cada paciente três diferentes configurações de pórtico e colimador foram utilizados (para ambas as energias, respectivamente): o plano “simples” IMRT com 7 feixes, um plano de IMRT melhorada com 11 vigas, eo plano de 18 feixe destinado a simular tratamentos rotacionais. Todos os planos foram revistos por um oncologista experiente e foram considerados clinicamente aceitável. A DVH representante de um plano que começa com 11 vigas é mostrada na Figura 4.

Linha sólida: 6 MV, linha tracejada: FFF 7 MV. A parótida direita caiu dentro do PTV, por isso receberam doses consideráveis, em comparação com a parótida esquerda, que foi poupado, tanto quanto possível.

Dada a “partida” planos julgados de qualidade suficiente, o número de segmentos permitidos na optimização foi reduzido 70-25 em um número de passos (50, 40, 35, 30, 25) para cada uma das variedades de plano. Isto resultou em 36 cenários plano diferente, contando todos os arranjos feixe, energias e números de segmento.

3. avaliação do plano

Foram consideradas as seguintes medidas de qualidade plano [10] – [12]: de Paddick índice de conformidade

como o produto da taxa de overdose OR e subdosagem relação UR, onde

relaciona o volume do PTV incluídos no isodoses prescrição (TV

PIV) para o total de PIV volume de prescrição isodoses = V (95%) e

relaciona o volume no interior do alvo prescrito para isodoses o volume total PTV (TV).

PTV homogeneidade é medida pelo índice de homogeneidade

.

a dose queda-off é dado pelo índice de gradiente

.

Juntamente com os índices de qualidade, dose máxima para a medula espinhal, dose média de parótida e dose máxima na PTV são considerados. Tomados em conjunto, estes valores devem dar uma boa compreensão tanto na cobertura de PTV e dose de fora da PTV. A avaliação da qualidade do plano de base sobre o DVH, em dose específica para órgãos em risco, baseia-se nas recomendações QUANTEC [13] – [15].

4. A análise estatística

Quando cenários plano individual foram comparados (por exemplo, 7 vigas, 70 segmentos, 6 × vs. 7XU), uma distribuição normal foi assumido e foi utilizado o teste t para dados emparelhados; quando os planos combinados foram comparados (por exemplo, todos os planos de utilização 6 × vs. todos os planos com 7XU), uma distribuição normal não pôde ser presumida, e foi utilizado o teste de sinais com posto de Wilcoxon de dados binários. Um nível de significância de 5% foi aplicado. A comparação global entre todos os planos foi realizada pelo teste de Friedmann e ANOVA one-way, que foi realizada em caso de igualdade de variâncias, um pré-requisito que foi verificada através do teste de Brown-Forsythe.

Resultados

1. 7 feixes planos IMRT usando plana e FFF vigas com 70 segmentos

Ao comparar as duas energias do feixe para o planeamento inicial com 7 vigas e 70 segmentos, a inspeção visual da distribuição de dose mostra que ambos os conjuntos de planos são clinicamente aceitável para todos os pacientes, com qualidade muito semelhantes (por exemplo, ver Fig. 2). Para ambas as modalidades de feixe, não há diferença estatisticamente significativa em todas as medidas de qualidade considerados (IC, HI, GI, PTV max, médios parótida, medula espinhal no máximo). Ambas as energias do feixe fornecer planos de boa qualidade com a mesma escolha de parâmetros de inversão, que passam a ser acumulados para o resto do estudo.

2. Influência de ângulos de pórtico e redução de número de segmento na qualidade plano para plano e FFF vigas

a) Planos com 70 segmentos.

Em uma primeira etapa, planos com 7, 11 e 18 ângulos de pórtico foram em comparação com as outras por 6 × e 7XU, mais uma vez começando com 70 segmentos. Todos os seis cenários foram comparados por análise de variância (tendo verificado pelo teste de Brown-Forsythe que o pré-requisito de variâncias iguais é cumprida). Não houve diferenças significativas são encontradas em relação à CI, GI, HI, média dose de parótida D

média (parótida) e dose máxima PTV D

PTV (max). Apenas a dose máxima para a medula espinhal D

max (espinal medula) é melhorada nos 6 ×, 11 e 18 do feixe de feixe planos em relação ao plano de feixe 7, mas todas as outras diferenças não são significativas (Figura 5). Em particular, não houve diferença significativa é observada nos índices de 6 × comparada 7XU planos de arranjo igual feixe de qualidade. É, portanto, parece que todos os cenários do plano (ambas as energias e todos os três cenários de pórtico) oferecem bons resultados, desde que o número do segmento é suficientemente alta

plotados são as diferenças médias.; desvios significativos de zero são azuis valores não significativos são verdes.

A partir da análise visual, o arranjo 11 feixe oferece um pouco melhor qualidade do plano sobre o cenário 7 feixe na maioria dos casos, tanto do ponto de vista da cobertura de PTV e preservação dos órgãos de risco e tecido fora da PTV (por exemplo, Figs. 2-3). Movendo-se para 18 feixes, a qualidade melhorada é por vezes (em particular durante 6 ×), por vezes reduzida (principalmente para 7XU) em relação a 11 feixes, mas geralmente melhor do que para o arranjo 7 feixe. Mesmo nos casos em que os 18 planos de feixe são melhores do que os 11 planos do feixe, a melhoria é – na melhor das hipóteses – de relevância clínica marginal. Num cenário clínico, o tempo de tratamento mais curto para os 11 planos de feixe seria sempre resultaram em uma decisão de tratar com estes planos. Dependendo do paciente, quer as 6 × ou 7XU planos (11 vigas) são os preferidos – em todos os casos, as diferenças são menores

b) Redução do número de segmento

Em comparação visual.. a qualidade plano diminui com um número de segmento inferior (ver Fig. 6 para um exemplo). Evidentemente, os planos do segmento 70 são superiores. Em muitos casos, a diferença em relação ao plano de 50 segmento só é menor, em alguns casos, uma distribuição de dose um pouco piores resultados dos planos de 50 segmentos – no entanto, todos os planos de 50 segmento ainda são muito bons. 40 segmentos planos sempre são claramente piores do que os planos de segmento 70. Num certo número de doentes, estes planos ainda seria aceitável, embora geralmente o máximo é maior, a cobertura PTV pior, e a dose de fora da PTV superior (por exemplo, maior V (80%), atingindo, por vezes, por trás da medula espinal). Estes efeitos tornam-se mais evidentes para os números de segmento menores. Aqui, as variações entre os pacientes aumentam – alguns planos paciente ainda são aceitáveis ​​até 25 segmentos, enquanto outros estão começando já inaceitável em 35 (ou mesmo 40) segmentos, consoante o paciente, energia e escolha de ângulos de pórtico

.

Para investigar esses efeitos sistematicamente e quantitativamente, são consideradas as medidas de qualidade. O teste de Brown-Forsythe não encontra diferenças significativas nos desvios para todas as medidas de qualidade, exceto D

max (medula espinhal), de modo one-way ANOVA podem ser realizadas. Em homogeneidade e gradiente de índice, as versões do plano não mostram diferenças significativas, embora o índice de gradiente parece diminuir ligeiramente com um número de segmento inferior. O índice conformidade diminui sistematicamente com menor número de segmento em todos os cenários, e diferenças significativas são encontrados entre as versões plano, que são analisados ​​em mais pormenor a seguir. A mudança nas medidas de qualidade com número do segmento para os diferentes planos é apresentada na Figura 7.

CI: índice de conformidade, HI: um índice de homogeneidade, GI: índice de gradiente. Dentro de cada cenário de plano, número do segmento diminui da esquerda para a direita (mostrado para 6 MV, 7 vigas).

Para comparar os planos entre cenários, foi aplicado o teste de Tukey para classificar os planos de acordo com CI e encontrar planos que podem ser agrupados (Tabela 3). Esta classificação e agrupamento só pode dar uma primeira estimativa preliminar da qualidade do plano, mas podemos usá-lo como um primeiro passo para chamar os três níveis de planos de “boa qualidade”, “qualidade média” e “baixa qualidade”, para comparação com a outra medidas de qualidade. Na verdade, este agrupamento confirma a impressão visual de que todos os 70 planos de segmento e a maioria dos planos 50 segmento, junto com alguns cenários 40 segmentos, dão bons resultados, ao passo que os planos com 25 a 35 segmentos geralmente executar mal. Um agrupamento semelhante poderia ter sido obtido por “cortar” valores simples no CI. Nosso grupo corresponde a valores em torno de 0,81 e 0,78; uma escolha mais simples poderia ser de 0,8 e 0,75, o que colocaria todos os planos com 50 e 70 segmentos, em conjunto com os três 40 segmento 6 × planos no grupo de “bom” e os seis planos CI piores no grupo de “pobre”.

Não importa como os grupos são definidos, a quantidade relativa de planos 7XU parece aumentar nos grupos de menor qualidade – uma hipótese que testamos, reunindo todos os planos com 6 × e 7XU, respectivamente: cada 6 × plano, em todos os pacientes, arranjos de feixe e números de segmento, é comparado com o plano 7XU correspondente utilizando o teste de sinais com posto de Wilcoxon de dados binários. O resultado é altamente significativo para o pior desempenho global dos planos 7XU (p = 2e-12). Isto significa que durante todos os cenários de planejamento, os resultados 7XU aparecem significativamente pior em comparação com 6 ×, embora tenhamos visto que este não é o caso de 70 planos de segmento. Nós verificamos que a diferença de qualidade entre 6 × e 7XU planos torna-se significativo realizando emparelhados T-testes para os cenários combinados (7, 11, 18 vigas) Segmento-sábio (Fig. 8). Nós não encontramos nenhuma diferença significativa entre o 6 × e planos 7XU para 70 e 50 segmentos, mas diferenças significativas para menos segmentos. Este é fisicamente compreensível, uma vez que o feixe FFF pode precisar de mais segmentos para atingir a cobertura PTV uniforme – a qualidade plano é prejudicada, portanto, se apenas forem autorizados alguns segmentos (40 ou menos)

Este fenómeno é também. visualmente aparente na Fig. 7, onde a diminuição da CI com o número de segmento inferior é, evidentemente, mais pronunciada para os planos 7XU do que para os 6 × planos. É por isso que os planos 7XU atingir qualidade comparável para números de segmento alto, mas ficam aquém em números de segmento inferior. Uma excepção parece ser o cenário 18 do feixe, o que é consideravelmente melhor do que 11 ou 7 vigas em caso de 7XU, e não mostra uma forte descida tal em qualidade com os números de segmentos menores. Do ponto de vista dos valores de IC, melhores planos para números de segmento baixos são obtidos com 6 ×, 11 ou 18 vigas, ou 7XU, 18 vigas. Um comportamento similar é encontrada para a dose máxima para a medula espinhal e a dose média parótida. Isto é surpreendente, uma vez que esperado que o feixe 18 de planos para lidar com alguns segmentos pior, dado o facto de a modulação de campo individual é reduzida quando um pequeno número de segmentos é distribuído em muitos feixes. Para os 18 planos de feixe em 25 segmentos, apenas sete feixes podem ser de intensidade modulada de todo, a maioria tendo apenas um único segmento. Ainda assim, a distribuição da dose (tanto índice de conformidade e dose para órgãos de risco) é melhorada nesses planos.

Este resultado visual é novamente verificada estatisticamente pelo teste emparelhado dos planos de viga 7, 11 e 18 para o pequeno segmento números. Em um primeiro passo, tomamos juntos o × 6 e planos 7XU. Para 70 e 50 segmentos, não houve diferença significativa é encontrada entre os cenários ângulo pórtico; para 30 e 25 segmentos, os 18 planos de feixe são significativamente melhores do que os planos 7 e 11 do feixe (fig. 9). Para separar os efeitos dos ângulos de energia e de pórtico, testamos 6 × e 7XU separadamente (Fig. 10). Para os segmentos 30 e 25, os planos de 6 × com vigas 11 e 18 são ambos significativamente melhor no IC do que os planos 7 feixe (p = 0,037 e p ​​= 0,019), mas não diferem uma da outra. Para 7XU, os planos 7 e 11 de feixe não são significativamente diferentes um do outro, mas ambos inferiores em comparação com o plano de feixe 18 (p = 6,1 E-6 e p = 0,017). Os 18 planos de feixe lidar melhor com a redução do número de segmentos, permanecendo de qualidade comparável aos 6 × planos, mesmo quando os planos 7 e 11 de feixe tornaram-se consideravelmente pior.

Não houve diferença significativa é encontrada para os três cenários com 70 e 50 segmentos. Para 25 e 30 segmentos, não houve diferença significativa é visto entre os planos com 7 e 11 vigas. O plano de 18 feixe é significativamente maior em CI do que ambas as 7 e 11 planos de feixe (p = 1,38 e-6 e p = 0,0106, respectivamente).

3. Resumo dos resultados – Plano de qualidade

Para um grande número de segmentos (70 ou 50, no nosso caso), diferentes arranjos ângulo pórtico pode ser usado para criar planos de boa qualidade, sem diferença notável de qualidade entre 6 × ou energias 7XU. No entanto, se o número de segmentos é reduzido, isto tem efeitos mais pronunciados sobre planos com algumas indicações de pórtico e com energias FFF. Para 6 × planos, ambos os 11 e 18 planos de feixe lidar relativamente bem com a redução do número de segmentos (ainda com qualidade plano pior do que para os números de segmentos maiores, mas melhor do que o cenário 7 feixe); em 7XU, apenas o arranjo de 18 feixe é relativamente estável sob uma redução do número de segmento, remanescente de qualidade comparável à dos análogos 6 × planos. Para 7XU planos com 7 ou 11 ângulos de pórtico, nada menos do que 40 segmentos devem ser usados ​​para manter a qualidade decente, comparáveis ​​aos 6 × planos.

4. Quantidade de tempo necessário para irradiar os planos

Para uma primeira aproximação, o tempo de irradiação pode ser estimado a partir do número de segmentos, ângulos de pórtico, e monitorar unidades (MU) para uma dada taxa de dose, se os tempos médios para movimentos MLC entre segmentos e movimentos pórtico entre os ângulos são assumidas. Empiricamente, verificou-se que o cálculo com um tempo médio de segmento de 7 segundos por segmento e um tempo de pórtico média de 13 segundos, os tempos de irradiação previstos estão bem de acordo com o tempo de irradiação real (desvios variam geralmente inferior a um minuto), e contam com este aproximação para a avaliação do tempo de tratamento. movimentos MLC são geralmente mais rápido do que as rotações de pórtico, então não há tempo segmento adicional para alcançar o primeiro segmento de cada feixe. A fórmula para o tempo de irradiação é, por conseguinte, becomeswhere o número de ângulos de pórtico, é o número de segmentos, e

d

é a taxa de dose. No linac Artiste, a taxa máxima dose disponível para 6 × é de 300 MU /min, para 7XU que é de 2000 MU /min.

O número de unidades monitoras necessários para os planos não se restringe a priori na planejamento. Logicamente, encontramos menor MU para menos planos de segmento, e mais MU para os planos de feixe FFF, que é concordante com estudos anteriores. Dependendo do paciente e do número de segmentos, 6 × planos usar entre 900 e 450 MU (Figura 11), tem planos 7XU 1200-550 MU. Este aumento de MU é compensada pela taxa de dosagem consideravelmente mais elevada, de modo que os planos 7XU requerem geralmente tempos de tratamento mais curtos (3,5-10 min) comparativamente com os correspondentes 6 × planos (5-12 min, dependendo do número do segmento). Em geral, ângulos de menos de pórtico conduzir a tempos de tratamento mais curtos para o mesmo número de segmentos, o que é devido ao facto de que o movimento é mais rápido do que MLC rotações pórtico

Direita:. Ajuste linear do tempo de tratamento calculada como um função do número de segmento de cada cenário.

Discussão

1. cenários de planeamento

apresentaram um estudo de sensibilidade de apartamento e FFF IMRT planos para 7, 11, 18 e vigas no que diz respeito a uma redução no número de segmento de 70 a 25. É bem conhecido que a qualidade do plano geralmente diminui com o número de segmento; no entanto, a influência de vigas planas ou FFF e do número feixe tem, até agora não foi investigada. Incluindo um cenário com 18 vigas podem aparecer um pouco irrealista, uma vez que IMRT planos com mais de 11 ou 13 vigas raramente são criados. Nós escolhemos este cenário, por duas razões: em primeiro lugar, para expandir a análise de sensibilidade a um grande número de feixes. Por vezes, existe uma tendência na prática clínica para aumentar o número de vigas, reduzindo o número do segmento, escolhendo, por exemplo, 13 feixes com 33 segmentos. Este estudo pretende avaliar em que medida essa ideia pode ser realizada, e como FFF energias do feixe reagir a isso. Em segundo lugar, 18 vigas são um primeiro passo caminhando para o tratamento de arco, que não foi incluído neste trabalho. Comparação dos planos IMRT com VMAT seria interessante, mas não pode ser alcançado para o linac Artiste, que é incapaz de VMAT. Comparação com um linac diferente seria inclinado tanto por diferentes energias de feixe e de um MLC diferente. Por outro lado, as características de dosimetria muito semelhantes do apartamento 6 MT e FFF 7 MV energias são ideais para um estudo de planejamento, mesmo sem técnicas VMAT. Por isso, incluiu 18 feixes como um “arco provisório”, onde a qualidade de plano não é limitado por uma pequena quantidade de ângulos de pórtico, mas benefícios de irradiação relativamente uniforme de feixes espaçados de 20 ° entre si.

Foi proposto que espaçamento da grelha mais fina deve ser utilizado para reduzir os erros de discretização [16]. Para o presente contexto, o grande número de planos por paciente e grande porte PTV fazer uma mais fina espaçamento difícil de lidar; Além disso, muitas clínicas dependem de uma grade de tratamento de 4 mm de rotina paciente. Saber sobre as limitações, nós, portanto, optou por uma grade de 4 mm e verificados os resultados por 6 planos por paciente para estimar as diferenças quando se utiliza um espaçamento mais fino de 2,5 mm. Na verdade, algumas diferenças podem ser discernidos na distribuição de dose, mas eles são pequenos em comparação com as diferenças entre cenários plano individual. medidas de qualidade são mudadas a menos de metade da largura da variação inter-individual, e não alterar os resultados da comparação plano.

2. Extensão do volume alvo

O presente estudo concentra-se sobre o câncer de hipofaringe, que é um caso extremo, considerando a extensão PTV na direção superior-inferior (da ordem de 15 cm). Este cenário maximiza a influência do feixe de planeza. A 10 cm de distância do eixo central, a dose da FFF 7 feixe MV caiu para cerca de 50% do máximo, de modo que não é de admirar que os planos MV FFF 7 exigem mais segmentos e monitorar unidades para conseguir uma boa cobertura da dose da PTV longe do isocentro. Isso significa que o FFF 7 planos de MT com poucos segmentos estarão em desvantagem em comparação com 6 planos de MT; ao mesmo tempo, este efeito torna-se menos relevante para volumes menores alvo. As conclusões aqui apresentadas para o exemplo do câncer de hipofaringe, portanto, não será válido para pequenos volumes de destino onde os efeitos de planicidade são reduzidas: em particular, para o tamanho do campo muito pequeno usado no tratamento estereotáxica, vigas FFF muitas vezes pode ser aplicado com praticamente nenhuma diferença em relação vigas planas (compare, por exemplo, [17]). Para grandes tamanhos de campo, no entanto, esperamos que os resultados apresentados neste artigo para ser representativa.

3. O tempo de tratamento

Embora os tempos de irradiação curta (5 minutos ou menos) pode ser conseguido usando 7XU planos com 25-35 segmentos e 7 ou 11 vigas, deve ser lembrado que esses planos são inferiores àqueles com mais segmentos ou mais feixes. O maior número de segmentos necessários pelo 7XU planeja atingir planos com qualidade adequada é compensada pela taxa de dose mais elevada. Por exemplo, o 7XU, 18 feixes, 50 do segmento plano é de qualidade comparável à 6X, 7 feixe, 40 segmento plano, e leva aproximadamente o mesmo tempo a tratar. Ainda assim, a maioria de boa qualidade 7XU planos com, por exemplo, 50 segmentos podem ser irradiado dentro de 6,6 a 7,8 minutos, o que ainda é um pouco mais rápido do que a maioria 6 × planos com 35-40 segmentos (6.8-8.0 minutos) ou mais.

4. Escolha dos objectivos de inversão pré-definido

Este estudo de planejamento baseia-se na aplicação de um conjunto pré-definido de objetivos e restrições para a otimização de uma série de cenários de planejamento, com a finalidade de garantir a comparabilidade entre todos os planos. Na prática clínica, os planos pode ser ainda mais individualizada para cada paciente.