Krooninen sairaus

tiivistelmä

Vaikka erittäin konforminen annoksen jakaumia voidaan saavuttaa IMRT suunnittelu, tämä usein vaatii suuren määrän segmenttejä tai palkit, mikä lisää hoidon kertaa. Vaikka madaltaminen-suodatin-free palkit tarjoavat korkeamman annosnopeus, jopa enemmän segmenttejä voidaan tarvita luomaan homogeeninen Kattavuustavoite. Siksi kannattaa systemaattisesti tutkia riippuvuus suunnitelman laadun lastauslaiturin kulmat ja segmenttien lukumäärän litteiden vs. FFF palkkeja IMRT suunnittelussa. Jotta käytännön esimerkki hypopharynx syövän, esittelemme suunnittelu tutkimuksen tasainen vs. FFF palkit käyttäen kolmea eri kokoonpanojen lastauslaiturilla näkökulmista ja eri segmenttiin numeroita. Kaksi palkit ovat hyvin samankaltaisia ​​fysikaalisia ominaisuuksia, ja ovat siten sopivat hyvin vertaileva suunnitteluun. Alkaen joukko suunnitelmia yhtäläisen laadun tasainen ja FFF palkit, arvioimme, kuinka pitkälle segmenttien lukumäärä voidaan pienentää ennen suunnitelman laatu on merkittävästi heikentynyt, ja vertaa monitorin yksiköitä ja käsittelyajat että tuloksena suunnitelmia. Niin kauan kuin riittävän suuri määrä segmenttejä on sallittua, kaikki suunnitteluskenaarioissa antaa hyviä tuloksia, riippumatta lastauslaiturilla kulmia ja tasainen tai FFF palkit. Pienemmille määrä segmenttejä, suunnitelman laatu heikkenee niin tasainen ja FFF energialähteitä; Tämä vaikutus on voimakkaampi vähemmän lastauslaiturin kulmia ja FFF palkit. Alhaisen segmentti numerot, FFF suunnitelmat ovat yleensä huonompi kuin vastaava tasainen palkki suunnitelmia, mutta ne ovat vähemmän herkkiä lasku segmentin numero, jos monet lastauslaiturin kulmat käytetään (18 palkit); Tässä tapauksessa laatu tasainen ja FFF suunnitelmat ovat keskenään vertailukelpoiset edes muutaman segmenteille.

Citation: Dzierma Y, Nuesken FG, Fleckenstein J, Melchior P, Licht NP, Rübe C (2014) Comparative suunnittelu Flattening- suodatin-Free ja Flat Beam IMRT varten hypopharynx Cancer funktiona Beam ja Segmentin numero. PLoS ONE 9 (4): e94371. doi: 10,1371 /journal.pone.0094371

Editor: Jian Jian Li, University of California Davis, Yhdysvallat

vastaanotettu: 06 joulukuu 2013; Hyväksytty: 14 maaliskuu 2014; Julkaistu: 10 huhtikuu 2014

Copyright: © 2014 Dzierma et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Kirjoittajat ei ole tukea tai rahoitusta raportoida.

kilpailevat edut: kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

koska kynnyksellä nykyaikaisen hoidon suunnittelu tekniikoita, kuten intensiteettimoduloitua sädehoidon (IMRT), erittäin konforminen sädehoidon voidaan saavuttaa samanaikaisesti hyvä kattavuus suunnitteluun kohdetilavuudesta (PTV) ja riittävä säästäviä elinten vaarassa (OAR). Tämä tulee usein kustannuksella kasvua hoitoaika. Vaikka jätettäisiin huomiotta vaikutusta kliiniseen aikataulussa, hoito kertaa kauemmin kuin muutaman minuutin ovat epämiellyttäviä potilaille ja suurentunut riski sisäisen murto motion [1], joka saattaa vaarantaa suunnitelman laatu varsinkin kun kapeita PTV ja OAR marginaalit käytetään nykyaikaisissa kuvaohjatut sädehoito (IGRT).

alentaminen käsittelyaika voidaan saavuttaa kolmella tavalla. Ensinnäkin, käyttämällä vähemmän palkkeja tai segmenttejä käytettäessä IMRT suunnitelma merkitsee riski menettää suunnitelman oikeakulmaisuus. Toiseksi high-end moderni hoito tekniikoita, kuten äänenvoimakkuuden moduloitu arc terapia (VMAT) ja RapidArc tarjoavat laadukkaita suunnitelmia niin hyvä kuin IMRT (tai parempi jos IMRT rajoittuu pieni määrä segmenttejä tai palkkeja), joissa on yleensä paljon nopeammin hoito kertaa ([2]; katso [3] tarkistamista). Jopa niin, paikoissa, kuten pään ja kaulan kasvaimet vaativat yleensä useampia lastauslaiturin kierto tai hybridi aloilla [4] – [5], mikä taas lisää käsittelyaikaa; lisäksi nämä jäteveden tekniikat eivät ole yleisesti saatavilla. Kolmanneksi madaltaminen-suodatin-free (FFF) palkit voidaan soveltaa sekä IMRT ja VMAT hoidon suunnittelu, käytännön etuna paljon suurempi annos hinnat verrattuna normaaliin tasainen palkit [6]. Tasapeli-back pidetään tässä on se, että kartiomainen palkin profiilia FFF palkkien on yleensä todettu vaativan enemmän segmenttejä ja /tai useamman monitorin yksiköitä saavuttamaan samoja PTV tasalaatuisuuden kuin tasainen palkkien (esim [7] – [ ,,,0],8]); Tämä taas pidentää hoitoaikaa hieman, erityisesti suurten PTVs. Suurin väheneminen käsittelyaika saattaa syntyä yhdistelmä kaaren hoidon FFF palkit; kuitenkin, tässä harkitsemme FFF palkkeja IMRT hoidon suunnittelussa, koska sen nopeasti leviävä saatavuus.

Tämän työn tavoitteena on järjestelmällisesti tutkia riippuvuus suunnitelman laadun lastauslaiturin kulmat ja segmenttien lukumäärän litteiden vs. FFF palkkeja IMRT suunnittelussa käytännön esimerkki hypopharynx syöpä. Aloitamme IMRT ratkaisun avulla 70 segmentit jaetaan 7 ja 18 lastauslaiturin kulmat, josta meillä määrittää inversio tavoitteet ja rajoitteet, jotka luovat lähes identtinen suunnitelmat tasainen ja FFF säteitä Siemens Artiste (Siemens Healthcare, München, Saksa). Kaksi säteen riviä – flat 6 MV (6X) ja FFF 7 MV (7XU) – ovat hyvin samankaltaisia ​​fysikaalisia ominaisuuksia, kuten keskimääräinen energia, syvyys-annos-käyrä ja pinta-annos [9], ja ovat siten hyvin soveltuu vertaileva suunnittelu. Alkaen näitä suunnitelmia, me arvioida, missä määrin segmenttien lukumäärä voidaan pienentää ennen suunnitelman laatu on merkittävästi heikentynyt, ja vertaa monitorin yksiköitä ja käsittelyajat että tuloksena suunnitelmia. Kysymykset: n kannalta ovat:

Mikä koostumus lastauslaiturin kulmien on paras?

Onko 7XU energia tarjous verrattavissa suunnitelman laatu 6 × palkki, ja miten tämä riipu lastauslaiturin kulmat

Miten vastaukset näihin kahteen kysymykseen vastata vähenemiseen segmenttinumero?

Tämä tutkimus on järjestetty seuraavasti: Aloitamme standardin IMRT suunnitelma 7 portaalin kulmat, joka käytetään olla standardin lähestymistapa meidän laitoksen alussa tämän tutkimuksen. Tavallisesti vähintään 70 segmenttiä olisi käytetty vähentämään hoidon kertaa; täällä, ne valitaan siten, että siitä aiheutuu mitään rajoituksia suunnitelman laadun vuoksi riittämätön määrä segmenttejä – näin, inversio ole rajoitettu segmenttinumero olisi saavutettava. Löydettyään joukon inversio parametreja joka tuottaa yhtä hyviä suunnitelmia 6 × ja 7XU palkkien tämän suunnitelman mallin, nämä inversio tavoitteet ja rajoitteet (eli annos ja DVH tavoitteet /rajoitteet käytetty optimointi) käytetään tässä tutkimuksessa. Toisessa vaiheessa, suunnitelmat lasketaan molempien energiat, kukin 7, 11 tai 18 palkit, ja vähentämällä segmenttien vaiheittaisen 70 25. Sitten tutkimme verrattain miten valinta lastauslaiturin kulmat, segmenttejä ja energia (tasainen vs. FFF ) vaikuttaa suunnitelman laatu.

Potilaat ja menetelmät

1. Potilaan kollektiivinen

Ethics selvitys.

Kahdeksan potilasta (viisi miestä, kolme nainen, 44-77 vuotta iässä, keski-ikä 55 vuotta) pään ja kaulan alueen syöpä, johon apuaine säteilyä tai samanaikaisesti radiochemotherapy oli ilmoitettu, tutkittiin. Potilaat, käsitellään välillä lokakuussa 2010 ja syyskuuta 2012 valittiin aiemman suunnittelusta tutkimuksessa meidän osastolla vaikutusten tarkastelussa yksilöllisesti valmistettu suullinen etäisyys asetin ulkoinen säteilytys annosta pienennettiin suun pään ja kaulan alueen syöpä (sijaitsee suullinen onkalo, oro- /hypopharynx tai kurkunpään (Fleckenstein et al., in prep.)). Tämä edellinen tutkimus hyväksyi paikallinen eettinen komitea (Aerztekammer des Saarlandes) ja kaikki potilaat antoivat tietoon suostumus myöhempää tieteellisiä tutkimuksia. Toistaiseksi tutkimuksessa nimettömiksi edellisen tutkimuksen käytettiin, eikä uutta vuorovaikutusta potilaiden.

Riippumatta todellisen sijainnin potilaiden kasvaimet ääriviivat laadittiin hypoteettisen yhtenäisiä tuumorikohdat (kerroksessa suu, nielu ja hypopharynx).

Tässä tutkimuksessa kaikki suunnitelmat perustuvat PTV on hypopharynx syöpämuodon lukien molemminpuolisella kaula- ja supraclavicular imusolmukkeet (taso II-V, ks. 1), kun taas vauhtia -contours otettu huomioon. Viittaus annos 50 Gy määrättiin sen isocenter, annettuna 2 Gy jakeet.

2. Hoidon suunnittelu

hoidon suunnittelu suoritettiin Philips Pinnacle

3 hoidon suunnittelu järjestelmä v9.2 ja 9.4 perustuvat CT tietojen Philips Brilliance CT BigBore (Philips Healthcare, Amsterdam, Alankomaat). IMRT inversio tehtiin käyttämällä suoraa koneparametri optimointi (DMPO). Lopullinen annos jakauma laskettiin romahtanut kartio algoritmi annos verkkoon 0,4 cm resoluutio.

kolme erilaista lastauslaiturin kokoonpanoja käytettiin: ”yksinkertainen” IMRT suunnitelman 7 palkit, parannettu IMRT suunnitelman 11 palkit ja usean säteen suunnitelma tarkoitus jäljitellä pyörivän hoitoja (18 palkit) – katso taulukko 1 yhteenvedon suunnitelman ominaisuuksia.

ensimmäinen osa tämän tutkimuksen tavoitteena oli löytää joukko inversio tavoitteiden /rajoitukset, joita voidaan käyttää yhtä hyvin sekä 6 x ja 7XU suunnitelmia, jotta saadaan yksinkertainen ”resepti” voidaan käyttää suunnittelussa. Tämä tuntui pakollista standardointia ja vertailukelpoisuus suunnitelmien molempien säteen linjat. Tämä lähestymistapa on helpottanut koska Pinnacle

3 TPS käyttää kaltevuus-pohjainen inversio menetelmällä, niin että kaksi kaltaiset rajoitteet toistettavasti johtaa hyvin samankaltaisia ​​suunnitelmia. Alaryhmän osalta 3 potilasta, erilaista käännellen tavoitteiden ja rajoitusten testattiin suunnitelma kokoonpanon kanssa 7 palkit ja 70 segmenttiä, standardin pään ja kaulan IMRT asetus meidän laitoksen tuolloin tutkimus käynnistynyt. Aloitimme optimoitu ”in-house” tavoitteiden ja rajoitusten käytetään 6 x palkit. Kun hyvä 6 × suunnitelmat luotiin, samaa mallia oli optimoitu 7XU energia. Olemme muuttaneet valikoima käännellen tavoitteet /rajoitteet kolmen ensimmäisen potilaita iteratiivisesti kokeilemalla ja erehdyksen kunnes hyvät suunnitelmat saavutettiin sekä 6 × ja 7XU näitä kolmea potilasta; Näiden tavoitteiden /rajoitteet sitten pidettiin kaikkien kahdeksan potilasta ja kaikki valot ja segmentti skenaariot muuhun tutkimukseen.

Vertaamalla useita eri vaihtoehtoja käännellen tavoitteiden /rajoitteet, todettiin, että suurin osa tavoitteista käytetään rutiininomaisesti meidän laitos 6 × suunnitelmia voitaisiin soveltaa varten 7XU palkki. Suurin ero tuloksena suunnitelmien oli alennettu PTV homogeenisuus varten FFF suunnitelmista, mikä edellytti sisältyy uusi rajoitus pakottaa 5% PTV homogeenisuus. Tämä rajoitus tuskin vaikutti 6 × suunnitelmia, jotka yleensä noudattanut sitä, vaikka se ei nimenomaisesti (itse asiassa se on sisällytetty PTV maksimi, minimi ja yhtenäinen annos tavoitteet). Koska tavoitteenamme oli löytää joukko tavoitteita /rajoitteita, jotka voitaisiin soveltaa yhtä hyvin kuin 6 x ja 7XU palkit, tasalaatuisuus rajoitus oli mukana. Lopullinen valinta tavoitteiden /rajoitteita, jotka tuottivat suunnitelmat riittävän laadukkaita esitetään taulukossa 2; Esimerkiksi annos jakaumat on esitetty kuvioissa 2-3. Erilaisia ​​valintoja tavoitteiden /rajoitteet voivat varmasti käyttää luomaan laadukkaita suunnitelmia; me täällä hetkellä yksi esimerkki jota käytämme meidän laitoksen luotettavasti tuota riittäviä suunnitelmia useimmille potilaille.

Käyttämällä tätä valintaa rajoitteita, jokaiselle potilaalle kolmessa eri lastauslaiturilla ja kollimaattorin kokoonpanot käytettiin (sekä energiat, vastaavasti): ”simple” IMRT suunnitelman 7 palkit, parannettu IMRT suunnitelman 11 palkit, ja 18 säteen suunnitelman tarkoitus jäljitellä rotaatio hoitoja. Kaikki suunnitelmat tarkistettiin kokenut sädehoitolääkäri ja pidetty kliinisesti hyväksyttäviä. Edustaja DVH lähtöaineen suunnitelma 11 palkkien on esitetty kuvassa 4.

Kiinteä linja: 6 MV, katkoviiva: FFF 7 MV. Oikea parotid putosi sisällä PTV, joten se sai paljon annoksia verrattuna vasemman korvasylkirauhasen, joka säästyi niin paljon kuin mahdollista.

Koska ”alkaa” suunnitelmia arvostellaan riittävän laadukkaita, numero segmenttien sallittu optimointi väheni 70-25 on useita vaiheita (50, 40, 35, 30, 25) kunkin suunnitelman lajikkeita. Tämä johti 36 eri suunnitelman skenaariot, laskemalla kaikki palkki järjestelyt, energioita, ja segmentti numerot.

3. Plan arviointi

Seuraavat toimenpiteet suunnitelman laatua pidettiin [10] – [12]: Paddick vaatimustenmukaisuusjärjestelyjen index

kuin tuote on yliannostuksen suhteen OR ja liian alhaisiin suhde UR, missä

liittyy tilavuus PTV sisältyvät reseptiä isodose (TV

PIV) kokonais- reseptiä isodose tilavuus PIV = V (95%) ja

liittyy kohdetilavuudesta sisällä määrätty isodose kohteeseen kokonaismäärä PTV tilavuus (TV).

PTV homogeenisuus mitataan tasalaatuisuus indeksin

.

annos putoamisesta saadaan kaltevuus indeksin

.

Yhdessä laatu indeksit, enimmäisannos selkäytimeen, keskimääräinen korvasylkirauhasen annos ja suurin annos PTV pidetään. Yhdessä nämä arvot pitäisi antaa hyvä käsitys sekä PTV kattavuuden ja annos ulkopuolella PTV. Arviointi Suunnitelman laadun perusteella DVH, erityisesti annos elimiä vaarassa, pohjautuu QUANTEC suosituksia [13] – [15].

4. Tilastollinen analyysi

Kun yksittäisen suunnitelman skenaariot verrattiin (esim 7 palkit, 70 segmenttiä, 6 x vs. 7XU), normaalijakaumaa oletettiin ja T-testi tulospareille käytettiin; kun se kootaan suunnitelmat verrattiin (esim kaikki ohjelmat käyttäen 6 × vs. kaikki suunnitelmia 7XU), normaalijakaumaa ei voida olettaa, ja Wilcoxonin allekirjoitettu-rank testi pariksi tietoja käytettiin. 5%: n merkitys on sovellettu. Yleinen vertailu kaikkien suunnitelmien suoritti Friedmann testi ja yksisuuntainen ANOVA, joka suoritettiin ollessa sama varianssiin edellytys joka tarkastettiin käyttämällä Brown-Forsythe testi.

Tulokset

1. 7 palkit IMRT järjestelyissä käytetään tasainen ja FFF palkit 70 segmenttiä

Kun verrataan kahden palkin energiat alkuperäisen suunnittelun 7 palkit ja 70 segmenttiä, visuaalinen tarkastus annosjakauman osoittaa, että molemmat suunnitelmat ovat kliinisesti hyväksyttävissä kaikilla potilailla, joilla on hyvin samanlainen laatu (varten esimerkki, ks. 2). Sekä palkki säännöt, ei ole tilastollisesti merkittävää eroa kaikkiin laatutoimenpiteiden harkita (CI, HI, GI, PTV max, parotid keskiarvo, selkäydin max). Molemmat palkki energiat tarjota laadukkaita suunnitelmia saman valinnan käännellen parametreja, jotka vastedes säilytetään muualla tutkimuksen.

2. Vaikuttaa lastauslaiturilla kulmien ja segmentin numero alennus suunnitelma laatua tasainen ja FFF palkit

a) Suunnitelmat 70 segmenttiä.

Ensimmäisessä vaiheessa, aikoo 7, 11 ja 18 lastauslaiturin kulmat olivat verrataan toisiinsa 6 × ja 7XU alkaen taas 70 segmenttiä. Kaikki kuusi skenaariota verrattiin ANOVA (tarkistettuaan, että Brown-Forsythe testi että edellytyksenä yhtäläisen varianssien täyttyy). Mitään merkittäviä eroja havaittu suhteessa CI, GI, HI, keskimääräinen parotid annos D

keskiarvo (korvasylkirauhasen) ja PTV enimmäisannos D

PTV (max). Vain suurin annos selkäydin D

max (selkäydin) on parantunut 6 ×, 11 palkki ja 18 säteen suunnitelmat suhteessa 7 säde suunnitelma, mutta kaikki muut erot eivät ole merkittäviä (kuva 5). Erityisesti mitään merkittävää eroa ei havaittu laadun indeksit 6 × vs. 7XU suunnitelmia yhtäläisen palkin järjestelyn. Se siis siltä, ​​että kaikki suunnitelma skenaariot (molemmat energiat ja kaikki kolme lastauslaiturin skenaariota) tarjoavat hyviä tuloksia, kunhan segmenttinumero on riittävän korkea.

piirtää, ovat keskiarvo eroja; merkittäviä poikkeamia nollasta ovat sinisiä, ei-merkitsevä arvot ovat vihreitä.

Vuodesta visuaalisen analyysin, 11 palkki järjestely tarjoaa hieman parantunut suunnitelman laatua yli 7 palkin skenaario useimmissa tapauksissa molemmat näkökulmasta näkymä PTV kattavuuden ja säästäviä elinten vaarassa ja kudoksen ulkopuolella PTV (esim kuviot. 2-3). Siirtyminen 18 palkit, laatu on toisinaan parantunut (erityisesti 6 x), joskus pienentää (lähinnä 7XU) suhteessa 11 palkit, mutta yleensä parempi kuin 7 säteen järjestely. Niissäkin tapauksissa, joissa 18 palkki suunnitelmat ovat parempia kuin 11 säde suunnitelmia, parannus on – parhaimmillaan – marginaalisten kliinistä merkitystä. Kliinisessä ympäristössä, sitä lyhyempi käsittelyaika 11 säteen suunnitelmat aina johtanut päätös hoitaa näitä suunnitelmia. Riippuen potilaasta, joko 6 × tai 7XU suunnitelmat (11 palkit) ovat edullisia – kaikissa tapauksissa, erot ovat vähäisiä.

b) vähentäminen segmentin numeron.

ulkoasun vertailun suunnitelman laatu heikkenee pienemmällä segmentin numero (kts. 6 on esimerkki). On ilmeistä, että 70 segmentti suunnitelmat ovat parempia. Monissa tapauksissa eroa 50 segmentti suunnitelma on vain vähäinen, joissakin tapauksissa hieman huonompi annosjakauma tulokset 50 segmentti suunnitelmat – mutta kaikki 50 segmenttiä suunnitelmat ovat edelleen erittäin hyvä. 40 segmentit suunnitelmat ovat aina selvästi huonompi kuin 70 segmenttiä suunnitelmia. Vuonna määrä potilaita, nämä suunnitelmat olisi silti hyväksyttävä, vaikkakin yleensä maksimi on suurempi, PTV kattavuus huonompi, ja annos ulkopuolella PTV korkeampi (esim suuremmat V (80%), joskus saavuttaa takana selkäydin). Nämä vaikutukset selvempiä pienempi osa numeroita. Täällä erot potilaiden kasvaa – jotkut potilas suunnitelmat ovat vielä hyväksyttäviä alas 25 segmenttejä, kun taas toiset ovat jo kohtuuttomia alkaa klo 35 (tai jopa 40) segmentit, riippuen sekä potilaan, energia, ja valinta lastauslaiturin näkökulmista.

näiden vaikutusten tutkimiseen järjestelmällisesti ja määrällisesti, laatu toimenpiteitä pidetään. Brown-Forsythe testi havaitsee ole merkittäviä eroja varianssit kaikkien toimenpiteiden laatua paitsi D

max (selkäydin), niin yksisuuntainen ANOVA voidaan suorittaa. Vuonna homogeenisuus ja kaltevuus indeksi, suunnitelma versiot eivät osoita merkittäviä eroja, vaikka kaltevuus indeksi näyttää laskevan hieman pienemmällä segmenttinumero. Vaatimustenmukaisuuden indeksi järjestelmällisesti laskee alemman segmentin numero kaikissa skenaarioissa, ja merkittäviä eroja löytyy välillä suunnitelma versioita, jotka analysoidaan tarkemmin seuraavassa. Muutos laatu toimenpiteet segmentin numero erilaisia ​​suunnitelmia näkyy kuvassa 7.

CI: yhdenmukaisuus index, HI: homogeenisuus index, GI: kaltevuus index. Kussakin suunnitelma skenaariossa segmenttinumero pienenee vasemmalta oikealle (näkyy 6 MV, 7 palkit).

Jos haluat vertailla suunnitelmien välillä skenaarioita, haimme Tukey testin listalla suunnitelmien mukaan CI ja löytää suunnitelmia, jotka voidaan ryhmitellä (taulukko 3). Tämä sijoitus ja ryhmittymä voi vain antaa ensimmäinen alustava arvio suunnitelman laatu, mutta käytämme sitä ensimmäisenä askeleena soittaa kolmiportainen suunnitelmien ”hyvä laatu”, ”medium laatu” ja ”huonolaatuista”, sillä verrattuna muihin toimenpiteiden laatu. Itse asiassa tämä ryhmittymä vahvistaa visuaalinen vaikutelma, että kaikki 70 segmenttiä suunnitelmat ja enintään 50 segmentin suunnitelmia yhdessä muutaman 40 segmentin skenaarioita, antaa hyviä tuloksia, kun taas suunnitelmia 25-35 segmenttien toimivat yleensä huonosti. Samanlainen ryhmittely olisi saatu yksinkertainen ”cut off” arvojen CI. Meidän ryhmittely vastaa arvoja noin 0,81 ja 0,78; yksinkertaisempi vaihtoehto voi olla 0,8 ja 0,75, mikä asettaisi kaikki suunnitelmia 50 ja 70 segmenttiä yhdessä kolme 40 segmentin 6 × suunnitelmia ”hyvä” ryhmä ja kuusi pahin CI suunnitelmia ”huono” ryhmä.

Ei ole väliä miten ryhmät on määritelty, suhteellinen määrä 7XU suunnitelmista näyttää kasvavan huonompilaatuista ryhmät – hypoteesi testaamme kokoamalla kaikki suunnitelmia 6 × ja 7XU vastaavasti: jokainen 6 × suunnitelma, kaikilla potilailla, palkki järjestelyt ja segmentti numerot, verrataan vastaavaan 7XU jossa käytetään Wilcoxonin allekirjoitettu-rank testi pariksi tietoja. Tuloksena on erittäin merkittävä huonompi yleistä suorituskykyä 7XU suunnitelmien (p = 2e-12). Tämä tarkoittaa sitä, että kaikkien suunnittelun skenaarioissa 7XU tulokset näkyvät huomattavasti huonompi verrattuna 6 ×, vaikka olemme nähneet, että tämä ei päde 70 segmentin suunnitelmia. Tarkistamme jossa laatu eroa 6 × ja 7XU suunnitelmat tulee merkittäväksi suorittamalla pariksi T-testit yhdistetyn skenaarioiden (7, 11, 18 palkit) segmenttikohtainen (Fig. 8). Emme löydä mitään merkittävää eroa 6 × ja 7XU suunnitelmat 70 ja 50 segmenttiä, mutta merkittäviä eroja vähemmän segmenttejä. Tämä on fyysisesti ymmärrettävää, koska FFF palkki ehkä enemmän segmenttejä saavuttaa yhtenäinen PTV kattavuus – suunnitelman laatu on siten alentunut, jos vain muutama segmentteihin (40 tai vähemmän) ovat sallittuja.

Tämä ilmiö on myös Näkyviä kuvassa. 7, jossa lasku CI alhaisempi segmentin numero on ilmeisesti selvempää 7XU suunnitelmia kuin 6 × suunnitelmia. Siksi 7XU suunnitelmia saavuttaa yhtä laadukkaita korkean segmentin numeroita, mutta jäävän alemmilla segmentti numeroita. Poikkeuksena näyttää olevan 18 palkki skenaario, joka on huomattavasti parempi kuin 11 tai 7 palkkien ollessa kyseessä 7XU, ja ei näytä niin vahva laadun heikkeneminen alhaisempi segmenttiin numeroita. Vuodesta näkökulmasta CI arvoista, parhaan suunnitelmat pieni segmentin numerot saavutetaan 6 ×, 11 tai 18 palkit, tai 7XU, 18 palkit. Samanlainen käyttäytyminen on löytynyt enimmäisannos selkäytimeen ja keskimääräinen korvasylkirauhasten annoksen. Tämä on hieman yllättävää, sillä odotimme 18 säteen aikoo selviytyä huonompi muutamia segmenttejä, kun otetaan huomioon, että yksittäisen kentän modulaatio vähenee, kun pieni määrä segmenttien jaetaan monissa palkit. Sillä 18 säteen suunnitelmia 25 segmenttiä, vain 7 palkit voidaan intensiteettimoduloitua ollenkaan, valtaosa on vain yksi segmentti. Silti annosjakauman (sekä vaatimustenmukaisuuden indeksi ja annos elimiä vaarassa) parannetaan näissä suunnitelmissa.

Tämä visuaalinen tulos tarkistetaan jälleen tilastollisesti pariksi testauksen 7, 11 ja 18 säteen suunnitelmat pieni osa numerot. Ensimmäisessä vaiheessa, otamme yhdessä 6 × ja 7XU suunnitelmia. 70 ja 50 segmenttiä, mitään merkittävää eroa ei havaittu välillä lastauslaiturin kulma skenaarioissa; 30 ja 25 segmenttiä, 18 palkki suunnitelmat ovat merkittävästi paremmat kuin 7 ja 11 säteen suunnitelmat (Fig. 9). Erottaa vaikutuksia energian ja lastauslaiturilla kulmat, testaamme 6 × ja 7XU erikseen (Fig. 10). 30 ja 25 segmenttiä, 6 × suunnitelmia 11 ja 18 palkit ovat huomattavasti paremmin CI kuin 7 palkin suunnitelmat (p = 0.037 ja p = 0,019), mutta eivät eroa toisistaan. Sillä 7XU, 7 ja 11 palkki suunnitelmat eivät eroa merkittävästi toisistaan, mutta molemmat huonompi verrattuna 18 säteen suunnitelma (p = 6,1 e-6 ja p = 0,017). 18 säde suunnitelmat selviytymään parhaiten alennettua segmenttien lukumäärä, jäljellä yhtä laadukkaita kuin 6 × suunnitelmat vaikka 7 ja 11 säteen suunnitelmat ovat huomattavasti huonompi.

Ei merkittävää eroa ei löytynyt kolme skenaariota 70 ja 50 segmenttiä. 25 ja 30 segmenttiä, mitään merkittävää eroa ei nähty välillä suunnitelmia 7 ja 11 palkit. 18 säde suunnitelma on merkittävästi suurempi CI kuin sekä 7 ja 11 säteen suunnitelmat (p = 1,38 e-6 ja p = 0,0106, vastaavasti).

3. Yhteenveto tuloksista – Plan laatu

useita segmenttejä (70 tai 50, meidän tapauksessamme), eri lastauslaiturilla kulma järjestelyjä voidaan käyttää luomaan laadukkaita suunnitelmia, joilla ei ole merkittäviä laatueroja 6 × tai 7XU energiat. Kuitenkin, jos määrä segmenttien vähenee, tämä on selvempi vaikutus suunnitelmien muutamia portaalin suuntiin ja FFF energioita. 6 × suunnitelmia, sekä 11 ja 18 säteen suunnitelmat selviytymään suhteellisen hyvin pienempi määrä segmenttejä (silti huonompi suunnitelman laatu kuin suurempien segmentin numeroita, mutta parempi kuin 7 palkki skenaario); at 7XU vain 18 säde järjestely on melko vakaa vähentäminen segmentin numero, jäljellä yhtä laadukkaita kuin analoginen 6 x suunnitelmia. Sillä 7XU suunnitelmia, joissa 7 tai 11 lastauslaiturilla kulmia, peräti 40 segmenttiä olisi käytettävä ihmisarvoista laatu, verrattavissa 6 x suunnitelmia.

4. Aika, joka tarvitaan säteilyttää suunnitelmien

ensimmäisessä lähestymisessä, säteilytys aika voidaan arvioida segmenttien lukumäärä, lastauslaiturilla kulmat, ja valvoa yksikköä (MU) tietylle annosnopeuksilla, jos keskiarvo kertaa MLC liikkeitä segmenttien välinen ja lastauslaiturin välisen liikkeen kulmat oletetaan. Kokeellisesti on havaittu, että laskettaessa joiden keskimääräinen segmentin aika 7 sekuntia segmentti ja keskimääräinen portaalin aikaa 13 sekuntia, ennustettu säteilytysaikoja sopia hyvin yhteen todellisen säteilytys aika (poikkeamat yleensä vaihtelevat alle minuutin), ja luottaa tähän lähentäminen arvioinnissa hoitoajat. MLC liikkeet ovat yleensä nopeammin kuin portaalin kierrosta, joten ei ole mitään ylimääräistä segmentti aikaa saavuttaa ensimmäisen segmentin kunkin palkin. Kaava säteilytys aika siten becomeswhere on määrä lastauslaiturin kulmia, on määrä segmenttejä, ja

d

on annosnopeus. Tällä Artiste Linac, suurin käytettävissä annosnopeus 6 × on 300 MU /min, sillä 7XU on 2000 MU /min.

määrä näytön yksiköitä tarvitaan suunnitelmia ei rajoiteta ennalta, että suunnittelu. Loogisesti, löydämme alempi MU vähemmän segmentissä suunnitelmia, ja enemmän MU FFF säteen suunnitelmia, joka on yhtäpitävä aiempien tutkimusten kanssa. Riippuen potilaasta ja segmenttien lukumäärän, 6 × suunnitelmia käyttää välillä 900 ja 450 MU (kuvio 11), 7XU suunnitelmia on 1200-550 MU. Tämä lisäys MU kompensoituu huomattavasti korkeampi annosnopeus, jotta 7XU suunnitelmat vaativat yleensä lyhyempiä hoitoajat (3,5-10 min) verrattuna vastaaviin 6 × suunnitelmat (5-12 min riippuen segmentin numero). Yleensä vähemmän gantry kulmat johtaa lyhyempiin hoitoa kertaa saman määrän segmenttejä, mikä johtuu siitä, että MLC liike on nopeampi kuin gantry kierrosta.

Oikea: lineaarinen sovitus lasketaan hoidon aikaan kuin funktio segmenttinumero kunkin skenaarion.

keskustelu

1. Suunnitteluskenaarioissa

Olemme esittäneet herkkyys tutkimuksen tasainen ja FFF IMRT suunnitelmat 7, 11, ja 18 palkkien suhteen väheneminen segmentin numero 70 25. On tunnettua, että suunnitelma laatu yleensä heikkenee kanssa segmenttinumero; kuitenkin, vaikutus tasainen tai FFF palkkien ja palkki määrä ei ole tähän mennessä tutkittu. Sisältää skenaariossa 18 palkit voivat näkyä hieman epärealistinen, koska IMRT suunnitelmia, joissa on enemmän kuin 11 tai 13 palkkien harvoin syntyy. Valitsimme tämän skenaarion kahdesta syystä: ensinnäkin laajentaa herkkyys analyysi useita palkit. On joskus taipumus kliinisessä käytännössä lisätä keilojen lukumäärän ja vähentää segmenttinumero, valita, esimerkiksi, 13 palkit 33 segmenttiä. Tutkimuksen tavoitteena on arvioida, missä määrin tämä ajatus voidaan toteuttaa, ja kuinka FFF palkki energiat reagoida tähän. Toiseksi, 18 palkit ovat ensimmäinen askel kohti kaari käsittely, joka ei sisälly tähän työhön. Vertailu IMRT suunnitelmat VMAT olisi mielenkiintoista, mutta sitä ei voida saavuttaa, että Artiste Linac, joka ei kykene VMAT. Vertailu eri Linac olisi puolueellinen sekä eri säteen energialähteitä ja toinen MLC. Toisaalta, läheisesti samanlaiset dosimetriset ominaisuudet tasainen 6 MV ja FFF 7 MV energiat ovat ihanteellisia suunnittelun tutkimus, jopa ilman VMAT tekniikoita. Siksi mukana 18 palkit kuin ”alustava kaari”, jossa suunnitelma laatu ei ole rajoitettu pieni määrä portaalin kulmat, mutta hyötyy suhteellisen tasaisen säteilyn palkit toisistaan ​​20 ° välein.

On ehdotettu että hienompia säännöllinen väli tulisi käyttää vähentämään diskreetillä virheitä [16]. Toistaiseksi yhteydessä suuri määrä suunnitelmia potilasta kohden ja suuren PTV koko tekevät hienompi välit vaikea käsitellä; Sitä paitsi, monet klinikat luottavat 4 mm ruudukko rutiini potilaiden hoidossa. Tietäen rajoituksista, me siis valinnut 4 mm: n verkossa ja tarkistanut tulokset 6 suunnitelmia potilasta kohden arvioida eroja käytettäessä hienompaa väli on 2,5 mm. Itse joitakin eroja voidaan havaita, kun annos jakeluun, mutta ne ovat pieniä verrattuna erot yksittäisten suunnitelma skenaarioita. Laatuvaatimukset ovat muuttuneet vähemmän kuin puolet leveydestä potilaiden välillä vaihtelevat, eivätkä muuttaa tuloksia suunnitelman vertailun.

2. Laajentaminen tavoite volyymi

Tämä tutkimus keskittyy päälle hypopharynx syöpä, joka on ääritapaus harkitsee PTV laajennus superior-huonompi suuntaan (suuruusluokkaa 15 cm). Tämä skenaario maksimoi vaikutuksen palkin tasaisuus. 10 cm: n etäisyydellä keskiakselista annos FFF 7 MV palkki on pudonnut pois noin 50% maksimista, joten ei ole ihme, että FFF 7 MV suunnitelmat vaativat enemmän segmenttejä ja valvoa yksikköä saavuttaa hyvä annos kattavuus n PTV kaukana isocenter. Tämä tarkoittaa FFF 7 MV suunnitelmia muutaman segmentit ovat epäedullisessa asemassa verrattuna 6 MV suunnitelmia; samaan aikaan, tämä vaikutus tulee vähemmän merkitystä pienempi tavoite määriä. Johtopäätökset tästä esimerkkinä hypopharynx syöpä ei siis ole voimassa pieni tavoitevolyymeja jossa tasaisuus ovat vähäisempiä: erityisesti, että hyvin pieni kenttä käytetyllä stereotaktisia hoidossa, FFF palkit voidaan usein soveltaa juuri mitään eroa litteä palkit (vertaa esimerkiksi [17]). Suurten kenttä kokoja, mutta odotamme tuloksia esitellään tässä paperissa olevan edustavia.

3. Hoitoaika

Vaikka lyhyet säteilytysaikoja (5 minuuttia tai vähemmän) voidaan saavuttaa käyttämällä 7XU suunnitelmia 25-35 segmentteihin ja 7 tai 11 palkit, on muistettava, että nämä suunnitelmat ovat huonommat kuin enemmän segmenttejä tai useampaa palkkia. Mitä suurempi määrä segmenttejä tarvitsemien 7XU aikoo saavuttaa suunnitelmien riittävän laadukkaita kompensoidaan korkeamman annosnopeus. Esimerkiksi 7XU, 18 palkit, 50 segmentti suunnitelma on yhtä laadukkaita kuin 6 x 7 säde, 40 segmentti suunnitelma, ja kestää noin samaan aikaan hoitoon. Silti useimmat hyvälaatuisen 7XU suunnitelmia kanssa, esimerkiksi 50 segmentit voidaan säteilyttää kuluessa 6,6-7,8 minuuttia, joka on vielä hieman nopeampaa kuin useimmat 6 × suunnitelmia 35-40 segmenttien (6,8-8,0 minuuttia) tai enemmän.

4. Choice esimääritettyjä inversio tavoitteet

Tämä suunnittelu tutkimus perustuu soveltamisesta ennalta määritellyistä tavoitteiden ja rajoitusten optimointiin useita suunnitteluskenaarioissa, jonka tarkoituksena on varmistaa vertailukelpoisuus kaikki suunnitelmia. Vuonna hoitopaikassa, suunnitelmat saattavat olla edelleen kullekin potilaalle yksilöllisesti.