Articole

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Licențierea
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

ABSTRACT

Scopul studiului este de a determina efectele dozimetrice ale modificării anatomice în cursul IMRT. Două fantome anatomice pentru cap și gât (H&N) au fost proiectate folosind materialul Perspex: fantoma A, reprezentând pacientul înainte de începerea tratamentului și fantoma B, reprezentând același pacient după pierderea în greutate. Patru planuri de tratament din sistemul de planificare a tratamentului (TPS) au fost aplicate ambelor fantome, iar dozele administrate la organele cu risc (OAR) și PTV au fost măsurate. O ajustare a planului inițial a fost făcută pentru a adapta modificarea dimensiunii tumorii și a pierderii în greutate după repetarea scanării CT, care a fost apoi livrată la fantoma B. Dozele măsurate la diferite regiuni la ambele fantome au fost comparate cu dozele de constrângere. Doza maximă (Dmax) la OAR a crescut în planurile tuturor pacienților fără ajustări. La nivelul nervului optic, Dmax a crescut cu 9,4 Gy (25,5%), trunchiul cerebral cu 29,8 Gy (46,8%), iar glandele parotide au crescut cu 12,4 Gy (40,3%). Atunci când ajustarea nu este luată în considerare, diferența medie de doză între dozele administrate și dozele planificate de TPS a crescut de la 1,6 la 3,5 Gy la intervalul de 4,1 până la 29,8 Gy datorită reducerii tumorii și a pierderii în greutate.

articolul

1. Introducere

Tratamentul cancerului capului și gâtului (H&N) utilizând IMRT este complex și are consecințe în inconsistențe între dozele planificate și măsurate utilizând dozimetria termoluminiscentă (TLD), în special structurile aproximativ critice (Chung și colab., 2005; Noble și colab., 2019). Tratamentul tumorilor nazofaringiene utilizând radioterapie cu intensitate modulată (IMRT) necesită tehnici extrem de precise pentru a menține radiația către organele cu risc (OAR), cum ar fi; nervii optici, ochii, măduva spinării, glanda parotidă și alte structuri sensibile, la doze mici sub toleranță și doze de constrângere.

Anatomia tumorii pacientului și a OAR poate varia semnificativ în timpul tratamentului (Chen, Bai, Pan, Xu și Chen, 2017; Han, Chen, Liu, Schultheiss și Wong, 2008; Hansen, Bucci, Quivey, Weinberg, & Xia, 2006; Hawkins și colab., 2018; Noble și colab., 2019; Ottosson, Zackrisson, Kjellén, Nilsson și Laurell, 2013; Robar și colab., 2007). În consecință, diferențele dintre doza de radiație planificată și cea care este livrată efectiv către orice structură pot varia în consecință (Hawkins și colab., 2018; Noble și colab., 2019; Shelley și colab., 2017). Tratamentele curente de radioterapie (RT) sunt planificate folosind o scanare CT la un singur punct de timp de pretratare pentru a delimita PTV și OAR, fără a lua în considerare apariția modificărilor anatomice în cursul RT fracționat. În acest context, RT adaptivă (adaptarea administrării tratamentului pe baza modificărilor tumorii și/sau a țesuturilor normale în cursul RT) ar trebui luată în considerare pentru a modifica geometria complexă a planului IMRT și pentru a explica aceste modificări (Hansen și colab., 2006; Hawkins și colab., 2018; Noble și colab., 2019).

După câteva fracțiuni de tratament cu radioterapie, există de obicei unele modificări anatomice și pierderea în greutate cu contracția tumorilor și variații de poziționare. O privire de ansamblu asupra tehnicilor de in vivo dozimetria, utilizând o imagine electronică portal, a relevat că repoziționarea pacientului variază de la cel puțin 2 mm la mai mult de 3 mm în timpul fracțiunilor. Poziționarea incorectă și pierderea în greutate a pacientului în timpul tratamentului pot duce la o creștere a dozei furnizate țesuturilor normale și pot provoca ratarea geografică a zonei tumorale. O OAR crucială pentru limitarea dozei pentru radioterapia cancerului H&N este glanda parotidă, cu apropierea sa de tumorile nazofaringiene; prin impactul său asupra infecțiilor, vorbirii și înghițirii (Menke și colab., 1994; Minniti și colab., 2011; Noble și colab., 2019; Sweeney și colab., 1998; Tsai și colab., 1999; Verellen, Linthout, Van Den Berge, Bel și Storme, 1997).

Studiile anterioare au raportat o variație a mandibulei și a gâtului inferior de aproximativ 7 mm, dar că este imprevizibilă în același set de pacienți (Ahn și colab., 2009). Această deplasare poate fi organizată prin recalcularea distribuției dozei pentru deplasarea izocentrică planificată în funcție de deplasarea sistematică pozițională obținută. Rapoartele Comisiei internaționale pentru unitatea și măsurătorile de radiații (ICRU) (50 și 62) au raportat că incertitudinile în poziționarea erorilor de mișcare și configurare țintă trebuie reduse prin adăugarea unei marje suplimentare (Morgan-Fletcher, 2001; Wootton, 1979) .

Obiectivele majore ale acestui studiu sunt examinarea efectului modificării anatomice datorate pierderii în greutate asupra țesuturilor normale și a volumelor țintă în cursul IMRT și evaluarea acurateței dozelor administrate după imagistica computerizată (CT) repetată și ajustarea planului.

2. Materiale și metode

2.1. Calibrare TLD și teste de validitate a perspexului

LiF în formă de tijă termoluminiscentă LiF: Mg, Ti (TLDs) (Bicron NE, SUA), cu dimensiuni de 0,1 cm (diametru) și 0,6 cm (lungime), au fost utilizate în acest studiu. Calibrarea TLD-urilor a fost efectuată utilizând o fantomă de apă solidă (Gammex RMI, Bad Munstereifel, Germania) și o cameră de ionizare calibrată (FC65-G, Wellhofer, Germania); factorul de corecție Perspex a fost, de asemenea, calculat așa cum este detaliat în lucrările noastre anterioare (Radaideh și colab., 2013). Măsurarea dozelor utilizând TLD-uri și materialul Perspex pentru fantomă au fost utilizate în locul pacienților.

O fantomă Perspex cub care conține 18 plăci cu adâncimi de 18 cm, 18 cm și 1 cm (similar cu fantoma cubică Scanditronix Wellhőver) a fost concepută pentru a determina factorul de corecție Perspex și pentru a testa reproductibilitatea acestuia. Factorul de corecție pentru Perspex a fost calculat utilizând o fantomă cubică Scanditronix (Figura 1) (Radaideh și Malatqah, 2016).

Publicat online:

Figura 1. S: Cubul capului și gâtului (Scanditronix Wellhőver), P: Cubul Perspex.

Figura 1. S: Cubul capului și gâtului (Scanditronix Wellhőver), P: Cubul Perspex.

2.2. Proiectarea și planificarea fantomelor

Publicat online:

Figura 2. Fantomă A, fantomă de modelare a capului, gâtului și umărului cu dimensiunea inițială a pacientului înainte de tratament.

Figura 2. Fantomă A, fantomă de modelare a capului, gâtului și umărului cu dimensiunea inițială a pacientului înainte de tratament.

Publicat online:

Figura 3. Fantoma B, fantomă de modelare a capului, gâtului și umărului cu dimensiunea pacientului după 21 de fracțiuni.

Figura 3. Fantoma B, fantomă de modelare a capului, gâtului și umărului cu dimensiunea pacientului după 21 de fracțiuni.

A fost utilizată tehnica IMRT, cu nouă câmpuri de 6 VM, obiectivul prescripției a fost ca 95% din PTV să primească cel puțin 70 Gy peste 33 fracții (2,2 Gy/fracție) (Braam, Terhaard, Roesink și Raaijmakers, 2006; Henson, Eisbruch, D'Hondt și Ship, 1999; Li, Taylor, Ten Haken și Eisbruch, 2007)

Patru planuri de pacienți, atribuite pentru tratamentul tumorii nazofaringiene, au fost selectate din TPS și apoi transferate la ambele fantome, ajustate și potrivite la izocentri, OAR și PTV. TLD-urile au fost localizate la diferite poziții ale fantomelor și apoi fiecare fantomă a fost iradiată de două ori folosind LINAC prin același plan, fără a lua în considerare schimbarea anatomică datorată pierderii în greutate. Dozele medii măsurate au fost comparate între cele două fantome și cu dozele de constrângere din raportul RTOG (Lee și colab., 2010).

Ulterior, s-a repetat imaginea CT și planul original a fost ajustat în consecință pentru a adapta modificarea dimensiunii tumorii și a pierderii în greutate. Acest plan ajustat a fost livrat fantomei B.

2.3. analize statistice

Pachetul statistic pentru științe sociale (SPSS Inc, Chicago, IL) versiunea 20.0 a fost utilizat pentru analiza datelor. Mijloacele și deviația standard (SD) au fost utilizate pentru variabilele continue. Variația procentuală a dozei și testele t au fost utilizate pentru a compara diferențele dintre doze. Nivelul de semnificație a fost stabilit la P valoare 0,05.

Publicat online:

Tabelul 1. O comparație între dozele medii administrate în diferite puncte selectate la Perspex și fantomele standard utilizând planurile pacienților IMRT.

Patru planuri de tratament ale pacienților nazofaringieni au fost aplicate atât fantomelor capului, cât și ale gâtului (A și B), fără a lua în considerare modificarea greutății corporale și modificările anatomice ale planurilor, rezultatele sunt prezentate în tabelele 2-5. Dozele administrate la fiecare fantomă (A și B) au fost comparate cu TPS și dozele constrânse. S-a constatat că nu au existat diferențe semnificative între dozele medii măsurate la fantoma A și TPS în aproape toate punctele cu intervalul de la 1,6 la 3,5 Gy. Cu toate acestea, au fost diferențe semnificative între dozele la fantoma B și TPS (valoarea P Impactul dosimetric al pierderii în greutate și modificările anatomice ale organelor cu risc în timpul radioterapiei cu intensitate-modulată pentru cancerul de cap și gât

Publicat online:

Tabelul 2. Verificarea dozimetrică a planului de tratament 1 al pacientului nazofaringian utilizând fantome cap și gât, A & B.

Publicat online:

Tabelul 3. Verificarea dozimetrică a planului de tratament al pacientului nazofaringian 2 utilizând fantomele capului și gâtului, A & B.

Publicat online:

Tabelul 4. Verificarea dozimetrică a planului de tratament al pacientului nazofaringian 3 utilizând fantome cap și gât, A & B.

Publicat online:

Tabelul 5. Verificarea dozimetrică a planului de tratament al pacientului nazofaringian 4 utilizând fantome cap și gât, A & B.

În timpul tratamentului pacientului și după finalizarea celei de-a 21-a fracții, s-a observat că pacientul a pierdut 6 kg din greutatea sa corporală (din 75 kg). Prin urmare, a fost realizată o imagine de portal și s-a constatat că conturul s-a deplasat în jur de 3,5 mm inferior isocentrului. În urma unei discuții cu echipa, oncologul a sugerat să facă o altă scanare CT și să proiecteze un nou plan pentru următoarele fracțiuni 22-33. Pentru a confirma diferențele dozimetrice cauzate de pierderea în greutate corporală și necesitatea repetării scanării CT și a reproiectării, primul plan (1) care utilizează IMRT a fost livrat fantomei A și a fost efectuată o ajustare a planului (1) la nou fantoma B. Tabelul 6 arată că nu au existat diferențe semnificative între dozele măsurate la fantoma A și TPS pentru planul original, precum și nici o diferență între dozele măsurate la fantoma B și TPS pentru planul ajustat. Diferența medie între TPS și fantoma A a fost de 9 Gy (9,3%), 14,1 Gy (6,5%), 10,4 Gy (8,9%), pentru nervul optic, glandele parotide și respectiv trunchiul cerebral, în timp ce pentru fantoma B, au fost 15 Gy (11,5%), 22 Gy (11,3%) și 8 Gy (5,6%) (Tabelul 6).

Publicat online:

Tabelul 6. Media a trei doze administrate în diferite regiuni OAR și PTV, folosind planul pacientului 1 pentru modelarea fantomei A și planul pacientului 2 după fracțiunea 21 pe fantoma B, în comparație cu protocolul grupului de radioterapie oncologică (RTOG 0615).

4. Discutie

Foarte puține studii s-au concentrat asupra măsurărilor interne ale mișcării și dozelor cauzate de fracțiuni și pierderea în greutate în timpul tratamentului nazofaringian cu IMRT. Acest studiu a evaluat diferența dintre dozele planificate și administrate în diferite regiuni PTV și OAR după pierderea în greutate, utilizând fantome și TLD-uri dozimetrice. Asigurarea calității utilizând IMRT pentru tratamentul capului și gâtului este necesară pentru a se asigura că distribuția dozei este, de fapt, livrată către țintă și cu economie de OAR. Dificultatea de a cunoaște distribuția exactă a dozelor și complexitatea utilizării IMRT duce la utilizarea fantomelor; o fantomă este compusă dintr-un material care se apropie de țesuturile moi și este foarte recomandată de Asociația Americană de Fizică în Medicină, Comitetul pentru Terapie cu Radiologie (AAPM-RTC) (Ezzell și colab., 2003).

Disponibilitatea și similitudinea densității unui material fantomă în raport cu țesutul și osul mediu din regiunea capului și gâtului uman au fost luate în considerare la alegerea Perspexului ca material pentru fantomele acestui studiu (Radaideh și colab., 2013; Radaideh, 2012; Spěvácek, Veselský, Konček și Jr, 2009; Webster, Hardy, Rowbottom și Mackay, 2008).

Materialul Perspex poate fi utilizat ca echivalent pacient, întrucât toate dozele măsurate în Perspex comparativ cu fantoma standard au fost în intervalul acceptabil al diferențelor de doză. Factorul de corecție a materialului Perspex pentru fasciculul de 6 MV a fost de 1.064 pentru regiunea de acumulare (Radaideh și colab., 2013; Radaideh, 2012). Acest factor de corecție înlocuiește toate corecțiile pentru sensibilitate, material fantomă, decolorare și dimensiunea câmpului. Prin înmulțirea dozei absorbite de TLD în fantoma Perspex cu Kcorrection, doza absorbită în apă a fost obținută la adâncimea de calibrare (Radadideh, 2017; Radaideh și Malatqah, 2016; Radaideh și colab., 2013).

Așa cum era de așteptat, organe precum glanda parotidă, nervul optic și trunchiul cerebral în apropierea PTV-urilor au fost parțial iradiate de fasciculele de radiații primare și au primit niveluri semnificativ diferite de doze decât dozele planificate. Creșterea dozelor primite de glandele parotide peste dozele de constrângere poate duce la xerostomie; aceste rezultate sunt în concordanță cu studiile anterioare (Gabryś, Buettner, Sterzing, Hauswald și Bangert, 2017; Hawkins și colab., 2018; Lou și colab., 2018; Mireștean, Buzea, Butuc, Zara și Iancu, 2017; Richards și al., 2017; Vissink și colab., 2010).

Acest lucru se referă în principal la schimbarea anatomică a tumorilor și, într-o oarecare măsură, la OAR, pe parcursul RT curative care duc la variații ale dozei inter-fracționare. Volumul tumoral și nodal se micșorează cu până la 3,0% pe zi, schimbând dimensiunea, forma și poziția, uneori asimetric (Castadot, Geets, Lee, Christian și Grégoire, 2010; Chen și colab., 2017; Noble și colab., 2019 ).

La sfârșitul tratamentului, volumele tumorale brute (GTV) au scăzut la o pierdere relativă totală mediană de 69,5% din GTV inițial (Barker și colab., 2004; Noble și colab., 2019; Ren și colab., 2015), în timp ce CTV redus cu 51% după un curs parțial (45 Gy) de RT (Chen și colab., 2017; Geets și colab., 2007). În ceea ce privește țesuturile normale, glandele parotide nu numai că se micșorează, ci și se deplasează medial în regiunea cu doze mari în timpul tratamentului. S-a estimat că glandele parotide s-au deplasat medial (3,1 mm) cu timpul, de asemenea, a scăzut în volum (0,19 cm3/zi) (Barker și colab., 2004; Ren și colab., 2015). Această mișcare medială a glandelor parotide este puternic legată de pierderea în greutate care a avut loc în timpul tratamentului (Barker și colab., 2004; Noble și colab., 2019; Ren și colab., 2015).

Variațiile modificărilor anatomice în timpul IMRT pentru cancerul nazofaringian necesită o monitorizare clinică atentă utilizând imagistica portală pentru a determina aceste variații și poziționarea în OAR și PTV dacă există o pierdere de 5% din greutatea corporală. Această deplasare poate fi controlată prin recalcularea distribuției dozei pentru deplasarea izocentrică planificată în funcție de deplasarea pozițională sistematică obținută (Noble și colab., 2019). În plus, repetarea imaginii CT și replanificarea pe parcursul IMRT este esențială pentru a identifica modificările dozimetrice și pentru a asigura dozele adecvate în cadrul dozelor constrânse pentru a ținti volumele și dozele sigure la țesuturile normale (Gabryś și colab., 2017; Hawkins și colab., 2018; Lee și colab., 2010; Lou și colab., 2018; Noble și colab., 2019; Ren și colab., 2015; Richards și colab., 2017).

Aceste descoperiri pot ajuta clinicienii să ia decizii cu privire la o schemă RT adaptivă (ajustarea periodică a planului de tratament conform) care ia în considerare astfel de modificări anatomice legate de tratament. În teorie, o astfel de strategie ar maximiza efectul terapeutic al radioterapiei pentru pacienții cu cancer de cap și gât care suferă o pierdere semnificativă în greutate între fracțiuni și schimbări de formă.

5. Concluzii

Modificările în contururile pacienților sunt observate ca o consecință a pierderii în greutate și a masei musculare. Acest lucru modifică în continuare anatomia și geometria tumorii în raport cu structurile critice normale.

Aceste modificări ale conturului extern, formei și locației țintei și structurilor critice par să fie semnificative după fracțiunea a 21-a și ar putea avea un impact dozimetric potențial atunci când sunt utilizate tehnici de tratament extrem de conforme. Prin urmare, aceste date pot fi utile în dezvoltarea unui RT adaptiv bazat pe o nouă scanare CT. În teorie, o astfel de strategie ar maximiza raportul terapeutic al RT la pacienții tratați cu IMRT.

Tabelul 1. O comparație între dozele medii administrate în diferite puncte selectate la Perspex și fantomele standard utilizând planurile pacienților IMRT.

* Valoarea P Tabelul 2. Verificarea dozimetrică a planului de tratament 1 al pacientului nazofaringian utilizând fantomele capului și gâtului, A & B.