Abstract
Formål
For å sammenligne effekten av behandlingen med robust optimalisert Intensitet modulert Proton Therapy (minimax impt) med dagens foton Intensity modulert strålebehandling (IMRT) og PTV-baserte impt for hodet og halskreft (HNC) pasienter. Den kliniske nytte kvantifiseres i form av både normalt vev komplikasjon Probability (NTCP) og målet dekning i tilfelle av oppsett og rekkevidde feil.
Metoder og materialer
For 10 HNC pasienter, PTV- basert imrt (7 felter), minimax og PTV-baserte impt (2, 3, 4, 5 og 7 felt) planer ble testet på robusthet. Robuste optimaliserte planer skilte seg fra PTV-baserte planer ved at de er rettet mot CTV og straffe mulige feilscenarier, i stedet for å bruke den statiske isotrop CTV-PTV margin. Opprørt dose fordelinger av alle planer ble kjøpt ved å simulere totalt 8060 oppsett (± 3,5 mm) og avstandsfeil (± 3%) kombinasjoner. NTCP modeller for xerostomia og dysfagi ble brukt til å forutsi effekten av behandlingen impt versus IMRT.
Resultater
robusthet kriteriet var oppfylt i IMRT og minimax impt planer i alle feilscenarier, men dette var bare tilfelle i en av 40 PTV-baserte impt planer. Seven (av 10) av pasientene hadde relativt store NTCP reduksjoner i minimax impt planer i forhold til IMRT. For disse pasientene ble xerostomia og dysfagi NTCP verdiene redusert med 17,0% (95% KI; 13,0 til 21,1) og 8,1% (95% KI; 04.09 til 11.02) i gjennomsnitt med minimax impt. Økende antall felt bidro ikke til å planlegge robusthet, men forbedret organ sparing.
Konklusjoner
Den estimerte klinisk nytte i form av NTCP av robust optimalisert (minimax) impt er større enn IMRT og PTV-baserte impt i HNC pasienter. Videre er målet dekning av minimax impt planer i nærvær av feil var sammenlignbar med IMRT planer
Citation. Van Dijk LV, Steenbakkers RJHM, ti Haken B, van der Laan HP, van «t Veld AA, Langendijk JA, et al. (2016) Robust Intensity modulert Proton Therapy (impt) Øker Estimert klinisk nytte i hode- og halskreft pasienter. PLoS ONE 11 (3): e0152477. doi: 10,1371 /journal.pone.0152477
Redaktør: Shian-Ying Sung, Taipei Medical University, TAIWAN
mottatt: 04.11.2015; Godkjent: 15 mars 2016; Publisert: 31 mars 2016
Copyright: © 2016 van Dijk et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet:. All relevant data er i avisen og dens saksdokumenter filer
finansiering:.. forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
konkurrerende interesser:. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
i Head and Neck Cancer (HNC) pasienter, stråling-indusert bivirkninger, spesielt xerostomia og dysfagi, har en stor innvirkning på livskvaliteten [1-3]. I de siste tiårene har Intensity modulert Proton Therapy (impt) utviklet som en behandlingsform for å redusere disse bivirkningene i HNC pasienter [4-8]. Dessverre kan impt være mer følsomhet for usikkerhet i pasientoppsettet, CT verdier og pasientens anatomi enn intensitet modulert strålebehandling (IMRT) som radiologisk banen endres lengde medføre forskyvninger av den bratte Bragg peak fall-off. Spesielt gående feil, som oppstår fra feil i planleggingen CT og CT Hounsfield-enheter-til-bremsekraft kalibreringskurve, er et problem i protonterapi [9-11]. For tiden, både imrt og impt Disse usikkerhetene er vanligvis tatt hensyn til ved å utvide den kliniske mål-volum (CTV) til planlegging target volum (PTV) for å sikre dekning tilstrekkelig dose av CTV [12,13]. Imidlertid kan de fysikalske egenskaper for protoner i konflikt med denne tradisjonelle CTV-PTV-konseptet, som feil kan resultere i sentralisert mål volum under-dosering, til syvende og sist å risikere tumorresidiv [11,14-19]. Derfor krever protonterapi en annen tilnærming for å oppnå robusthet, som refererer til korrespondanse av planlagte og faktiske dosefordelinger i nærvær av feil og uventede endringer. Park et al. [20] viste at en feltspesifikk PTV var gunstig for enkelt felt uniform dose (SFUD), hvor hvert felt gir jevn dose til målvolumet. Imidlertid krever impt en mer kompleks integrasjon for å oppnå robusthet.
Inkludert robusthet i optimalisering har blitt foreslått som strategi av flere forfattere for å redusere virkningen av potensielle feil [14,15,21]. Fredriksson et al. [22] har utviklet et worst case scenario optimalisering (dvs. minimax optimalisering), som straffer forstyrrede dosefordelinger som er mest ugunstig ved minimalisering av de verste målfunksjonen som tilsvarer et scenario. Håndteringen av verste tilfelle fysisk realiserdosefordelinger, gjør denne tilnærmingen mindre konservativ [10] og beregningsmessig mer krevende enn andre robuste optimalisering implementasjoner [14].
Flere studier har vist de potensielle fordelene ved impt for HNC pasienter ved å sammenligne proton behandling med foton modaliteter [4,5]. Men disse sammenligningene ble potensielt ikke rettferdig, fordi de benyttede impt planene ble PTV-baserte og kan derfor manglende robusthet. I hode og nakke regioner tilstedeværelsen av flere nærliggende organer at Risk (årer) som fortrinnsvis spart så mye som mulig gjør HNC planer kompleks. Det er derfor spesielt viktig i disse pasientene å innlemme robusthet i optimaliseringsprosessen [23]. Men like viktig er evalueringen av robusthet av disse planene ved å undersøke målet dekning i nærvær av oppsett og rekkevidde feil. Ingen anatomiske deformasjoner ble inkludert i vår studie.
Vår studie er den første til å vurdere IMRT, PTV-baserte impt og robust optimalisert impt planer ikke bare i form av dose til årer og anslått klinisk nytte i form av normalt vev komplikasjoner sannsynligheter (NTCP), men også på robusthet i forhold til målet dekning og NTCP. Videre ble alle behandlingsplaner generert ved hjelp av samme behandling planlegging. Dette tillater sammenligning av de forskjellige modaliteter uten å innføre forspenner knyttet til bruk av forskjellige planleggings systemer [19]. Siden antall felt i robust planlegging kan påvirke dosen til årer [18] eller robusthet impt planer [11,14,17], var dette aspektet også inkludert i vår studie.
Metoder og materialer
pasienter og inklusjonskriterier
For denne studien ble 10 HNC pasienter med varierende svulst nettsteder, utvidelser og regional lymfeknute status inkludert (tabell 1). Alle pasientene ble behandlet bilateralt med parotid og svelge sparsom IMRT [24].
Etikk erklæringen
Alle pasienter gitt skriftlig informert samtykke før du starter behandling som sine data kan brukes innenfor avdelingens forskningsprogram. Noen av forfatterne var direkte involvert i behandling av pasienter og hadde tilgang til å identifisere pasientopplysninger. Alle data ble anonymisert ved en av forfatterne (LD) og samlet inn som en del av en potensiell dataregistrering program innenfor rammen av rutinemessig klinisk praksis. Den nederlandske medisinsk forskning som omfatter mennesker loven gjelder ikke for datainnsamling som en del av rutinemessig klinisk praksis og derfor sykehusets etikkomité gitt oss en waiver fra trenger etisk godkjenning for gjennomføring av studier basert på disse dataene. Behandlingen planlegging rapportert i denne retrospektive studien ble ikke brukt til selve pasientbehandlingen. Alle pasientene fikk standard klinisk praksis for behandling med IMRT.
IMRT og impt planlegge detaljene
De kliniske 7-felt imrt planene ble optimalisert i RaySearch behandling planlegging (RayStation versjon 3.99) for 6 MV fotonstråler av en Elekta lineær akselerator utstyrt med en MLC med 10 mm blad bredde. Alle IMRT behandlinger brukes samtidig integrert boost (SIB).
impt planene ble bygget ved hjelp av 4 forskjellige felt konfigurasjoner (tabell 2) i RaySearch behandling planlegging. Den første strålen energi varierte mellom 70 og 230 MeV for en IBA dedikert gantry med punktstørrelse i luften av 3 mm på høyeste energi (en sigma). Range shifters av 40 mm vannekvivalent tykkelse var tilgjengelig.
PTV-baserte imrt planer.
I de kliniske planer pasientene i denne studien CTV til PTV marginen var 5mm . Med on-line cone beam CT oppsett korreksjon strammere marginer er mulig så for denne studien kriteriet ble brukt som planer for å være robust mot feil under konfigureringen av 3,5 mm og PTVs ble redusert tilsvarende [25]. Foreskrevne doser av 70 Gy og 54.25 Gy ble forvandlet til mål PTV henholdsvis
54.25
70 og PTV. Minste måldose kravet var 95% av foreskrevet dose i ≥ 98% av PTVs. Videre, i tillegg til kritiske strukturer slik som hjerne og ryggmarg vev, parotid gland og svelge tilhørende organer (S1) ble spart Fig så mye som mulig, [24].
PTV-baserte impt planer.
PTV-baserte impt planene ble konstruert med identiske åre målsettinger som IMRT planer, som beskrevet tidligere [4]. Men som dose kan bedre dannet PTVs i proton terapi, åre målene kan settes til lavere doser eller høyere vekter (S1 Table), mens du holder tilstrekkelig mål dekning. Videre ble en PTV margin på 5 mm som brukes til i stedet for 3,5 mm, fordi dette kan potensielt utgjøre både rekkevidde og konfigureringsfeil i proton planer. PTV-baserte optimaliseringsinnstillingene ble holdt identisk for alle felt konfigurasjoner per pasient, for å forhindre skjevheter i robusthet analyse som funksjon av felt kvantitet.
MiniMax impt planer.
MiniMax optimalisering mål å skape robuste impt planer ved å innlemme robusthet i optimaliseringsprosessen [22]. Herved CTVs er målrettet i stedet for PTVs. Minimax impt planene ble konstruert med identiske åre målsettinger som for PTV-baserte impt planer i alle 5 felt konfigurasjoner, men igjen de kunne bli satt på lavere doser eller vekter. Siden disse planene målrette CTV i stedet for PTV, ble alle relaterte mål erstattes. Minste CTV dosekravene ble økt med ca 1,5-2 Gy. Dette var nødvendig for å oppnå tilsvarende dekning av CTV i minimax impt planer i forhold til PTV-baserte IMRT og impt planer i den nominelle situasjon. Potensielle feil ble tatt hensyn til ved å simulere forskjellige feilscenarier. Range feil ble simulert ved proporsjonalt endre CT verdier med ± 3% [9,26]. Konfigureringsfeil ble innlemmet ved fast skiftende isomidtpunktet av bjelkene i seks isotrope ortogonale retninger. For å etterligne PTV margin på 3,5 mm, ble en forskyvning på 3,5 mm brukes som en styrke på systematiske feil under konfigureringen for robusthet innstillinger. De simulerte feilscenarier inkludert kombinasjoner av rekkevidde og oppsett scenarier og resultere i 21 feilscenarier. Robusthet er innarbeidet i planene ved å optimalisere den maksimale målfunksjonen feilscenarier inkludert mål- og årer målene i disse feilscenarier. For å unngå konvergens problemer på grunn av brudd på graderingen av objektivfunksjonen, blir verdiene til de andre (ikke worst case) feil scenarier som følger med små vekter [27].
Evaluering av robusthet.
for å evaluere planer for robusthet, ble flere mulige rekkevidde og oppsett feilkombinasjoner simulert for å undersøke stor variasjon av feilscenarier hos pasienter. Ingen anatomisk deformasjon ble inkludert i vår analyse. Range feil er simulert ved forholdsmessig endring CT intensitetsverdier (+/- 3%). Effekten av konfigureringsfeil ble vurdert ved å forskyve isomidtpunktet isotropically i 26 retninger på radius av en kule med en radius på 3,5 mm. Det bør bemerkes at i evalueringen av robusthet flere skift ble vurdert enn i minimax optimalisering, hvor bare seks ikke-diagonale skift ble vurdert. Robust kriteriet er bare oppfylt dersom ingen av alle feil scenarier fører under-dose til CTV.
For alle 10 pasienter, de samlede systematiske oppsett og utvalg feil til slutt resulterte i 6240 og 260 perturbed dosefordelinger av impt og IMRT planer, henholdsvis. Disse var alle i forhold til deres tilsvarende planlagt, dvs. nominell dose distribusjon.
Evalueringstiltak
For å møte den robusthet kriteriet, ble CTVs testet for å motta akseptabelt mål dekning i alle forstyrrede dosefordelinger. CTV dekningen var akseptabelt dersom dosen at 98% av volumet (D
98) fikk var minst 95% av den foreskrevne dose (CTV
70: D
98 66,5 Gy, CTV
54.25: D
98 51,5 Gy). Videre målrette homogenitet (D
5- D
95) og hotspots (D
2 og D
5) ble vurdert.
For å estimere den kliniske fordelen med å bruke MiniMax impt i forhold til konvensjonell IMRT, ble normalt vev komplikasjon Probability (NTCP) modeller for xerostomia og dysfagi brukes. Risikoen for xerostomia ble beregnet ved hjelp av modellen beskrevet av Houweling et al. [28]. I den studien, ble xerostomia definert som en minimal reduksjon i spyttstrøm (ml /min) til 25% av basislinjenivå. For dysfagi, ble en multivariat regresjon NTCP modell for å estimere grad 2-4 RTOG svelge dysfunksjon 6 måneder etter RT [29]. Begge gjennomsnittlige doser av supraglottic strupehode og overlegen svelget constrictor muskel var enkelte input-variabler for denne modellen. I tillegg ble NTCP verdier av IMRT og minimax impt forhold i verste fall feil scenario.
Resultater
Nominell CTV dekning
I de nominelle (ikke-feil) scenarier, alle CTVs ble tilstrekkelig dekket i alle PTV-baserte planer og minimax planer. Gjennomsnittlig nominell CTV D
98 av alle pasienter og felt konfigurasjoner var sammenlignbare for alle undersøkte modaliteter (Tabell 3). Nominell måldose homogenitet var sammenlignbare i IMRT og minimax impt planer og noe mer homogen i PTV-baserte impt planer (Tabell 3). Den nedre måldose homogenitet i nominell scenario minimax impt planer skyldes hovedsakelig en D
5 økning for CTV
70. Men ingen tvils hotspots ble opprettet i CTV
70 i planer med mer enn 2 felt (D
5 73,6 Gy og D
2 74,2 Gy hos alle pasienter). I feilscenarier, PTV-baserte planer ble mer homogen i forhold til IMRT og minimax impt. I minimax planer med 2 felt maksimaldosen var generelt høyere (D
5 73,9 Gy og D
2 75,4 Gy). ble observert Maksimal dose i CTV
70.
Plan robusthet for target dekning
Som forventet, alle imrt planer møtt robust kriterium, som minimal opprørt D
98 s () av alle pasientene holdt seg over terskelen til robusthet kriterium i nærvær av systematiske feil (figur 1A og 1C). Det samme gjelder for minimax impt planer for alle felt konfigurasjoner (figur 1B og 1D). Gjennomsnittlig opprørt «s av minimax og IMRT var sammenlignbare (tabell 3). I motsetning til dette en stor fraksjon av den perturberte for PTV-baserte impt planer mislyktes i å møte kriteriet. Akseptabel målet dekning av CTV
70 og CTV
54.25 ble bare sikret i fire og ni av 40 planer, henholdsvis. Videre, for begge CTVs, dette var bare i ett av 40 planer. Dette tilsvarer gjennomsnittsverdier som var under den robusthet kriteriet (tabell 3). Utilstrekkelig robuste PTV-baserte planene ble sett hos pasienter med HNC i alle inkluderte anatomiske sekundære områder som er oppført i tabell 1. Videre visuell vurdering av de forstyrrede dosefordelinger viste sentraliserte kalde flekker i CTV
70 (fig 2). I tillegg er ønsket dose homogenitet var mer stabil i minimax enn i PTV-baserte impt planer, som de forstyrrede homogenitetsverdier () var lavere i minimax planene.
Nominell D
98 (blå) og worst case scenario (rød) fra PTV-baserte (a, c) og minimax impt planer (b, d) for CTV
70 (ab) og CTV
54,25 (cd). Heltrukne linjer koble gjennomsnitt og boksplott, er fordelingen av disse parameterne for alle pasienter per plan type. De horisontale blå linjene representerer CTV dose kriteriet som markerer 95% av den foreskrevne dose (66,5 Gy og 51,5 Gy).
Dose distribusjoner av IMRT (a, d), PTV-baserte impt (b , e) og minimax optimalisert impt planer (c, f) i nominell (ac) og en feil scenario (df) med en registreringsfeil på x = 0,25, y = 0, z = 0.25cm og et avstandsfeil på 3%. Både CTV
70 (blå linje) og CTV
54.25 (svarte linjer) er vist i alle dosefordelinger. Impt planene ble konfigurert med 3 felt.
Videre, mens økende felt nummer har ikke mye effekt på plan robusthet i minimax planer, i PTV-baserte impt planer om det syntes å ha en noe negativ effekt på CTV
54.25 dekning (figur 1).
fordel av minimax impt forhold til IMRT
Sammenligning minimax impt til IMRT, det er en potensiell klinisk nytte i form av estimerte xerostomia og dysfagi NTCP verdier hos alle pasienter. Men omfanget av denne fordelen varierte mellom de enkelte HNC pasientene i denne studien (figur 3). Sju pasienter hadde relativt store estimerte forbedringer (ΔNTCP) med 5 felt konfigurasjoner. Disse pasientene hadde en reduksjon på 10% i minst ett av de evaluerte komplikasjoner sannsynlighetene og mer enn 15% reduksjon av xerostomi og dysfagi NTCP verdier sammen. Summering av NTCP av de individuelle pasienter er vist i figur 3. I gjennomsnitt, NTCP reduksjoner var 17,0% (95% CI; 13,0 til 21,1) for xerostomia og 8,1% (95% CI; 04/09 til 11/02) for svelgeproblemer i disse syv pasienter.
NTCP verdier av xerostomia (øverst) og dysfagi (lavere) vises per pasient for IMRT (blå), 3-felt minimax impt (grå) og 5-feltet minimax impt (grønn). ΔNTCP verdier sammenligne IMRT og 3 (øvre tabell) eller 5 felt (nedre tabell) av xerostomia og dysfagi er vist for hver pasienter. En summering av disse ΔNTCP er også gitt, og pasienter sorteres deretter. Feilfelt angir NTCP verdier i verste og beste fall feilscenarier
De resterende 3 pasienter hadde en gjennomsnittlig estimert reduksjon på 6,5% (95% KI, 04.02 til 08.08). For xerostomia og 5,0% (95% CI, 01.02 til 08.08) for dysfagi. De NTCP verdier for xerostomia var allerede lavt med IMRT i de to pasienter med strupekreft og pasienten med en T1N0 orofaryngeal kreft. Derfor er den absolutte reduksjon av disse verdier holdt seg relativt liten.
Anvendelse av en 5-felt i stedet for en 3-felt konfigurasjon resulterte i lavere NTCP verdier i alle pasienter (figur 3). Det kan ses fra figur 4 at økning av antallet av feltet forbedrer sparsom av friskt vev, men at fordelen ikke øker lineært. Med andre ord, den estimerte fordel i form av ΔNTCP likevel forbedrer går fra 5 til 7 felter, men ikke i samme omfang går fra 2 til 3 eller 3 til 5 felt.
ΔNTCP og 95% konfidens- intervall er gitt som en funksjon av antall minimax-optimalisert impt felt for xerostomia (til venstre), dysfagi (til høyre), for alle pasienter (øvre) og 7 pasienter med kombinert NTCP reduksjon større enn 15% (lavere).
Estimerte NTCP reduksjoner i de verst tenkelige scenarier av minimax impt sammenlignet med IMRT for xerostomia og dysfagi var 17,1% (95% KI; 11,4 til 22,7) og 8,2% (95% KI; 06.01 til 10.04) i mest gunstige 7 pasienter, henholdsvis. Disse reduksjonene var veldig sammenlignbare med de i den nominelle scenario. Pasienten individuelle NTCP forskjeller i IMRT, tre felt og fem felt minimax impt planene er også sammenlignbare i begge verste og beste fall feilscenarier, som er avbildet ved feilfelt i figur 3.
Diskusjoner
Våre resultater viser at utvalgte HNC pasienter kan ha stor nytte av robust optimalisert impt sammenlignet med IMRT i form av estimerte xerostomia og dysfagi NTCP verdier. Videre vår studie viste at minimax optimalisering for impt er relativt robust for systematiske oppsett og utvalg feil som vanligvis brukes PTV konsept for IMRT. MiniMax impt planer hadde tilstrekkelig target dekning (D
98 95% av foreskrevet dose) av CTVs i alle 3120 simulerte feil scenarier av disse planene. I tillegg er NTCP fordelen av impt til imrt forble uendret under verst tenkelige feilscenarier, noe som viser at de undersøkte årene ikke er mer følsomme overfor feil med impt.
I motsetning til dette PTV konsept for impt viste dårlig ytelse robusthet i HNC pasienter, ble som akseptabelt mål dekning i nærvær av feil bare oppnås i en av 40 PTV-baserte impt planer. Siden utvide PTV margin til 5 mm kunne ikke forhindre coldspots i grense og sentrum av CTVs, synes en margin konsept utilstrekkelig for impt. Disse PTV robusthet resultatene utfylle tidligere studier indikerer ugunstig bruk av PTV konsept for impt [14,15,17]. Imidlertid har drastisk dårlig robust utførelse av det som kan sees fra vårt resultat så vidt vi vet aldri vært vist i en slik grad i HNC. Denne forestillingen ble ikke bedre ved bruk av ulike felt konfigurasjoner.
Selv om IMRT og minimax impt er sammenlignbare når det gjelder robusthet, de er som regel ikke er sammenlignbare i form av estimerte NTCP verdier. De fleste av pasientene i denne studien kan ha stor nytte av impt, på grunn av de relativt store NTCP endringer. Men dette var ikke tilfelle for alle HNC pasienter. Dette argumenterer for et nøye utvalg prosedyre for HNC pasienter som har nytte av impt. Derfor vurderer vi individualisert analyse for å være avgjørende for valg av HNC pasienter for protonterapi [30]. Selv om terskelen 15% kombinert xerostomia og dysfagi NTCP reduksjon for å velge de beste HNC pasienter ble tilfeldig valgt, mener vi at gjennom en slik metode pasienter kan velges som kan ha mest nytte av protonterapi [31]. Det er verdt å merke seg at bruken av forskjellige NTCP modeller kan resultere i forskjellige estimerte fordeler. utvikles Nåværende NTCP modeller på pasientgrupper som utstrålte med IMRT, og de kan være annerledes når dosen ble levert med impt.
Den estimerte effekten av behandlingen impt som ble vist av studier som sammenlignet IMRT og PTV-baserte impt planer [5,32] kunne ha potensielt vært større ved hjelp av robuste optimalisering i stedet for PTV-baserte impt planer. Dette ble vist ved studiet av Stuschke et al. [23]; robust impt plan optimalisering kan føre til en reduksjon i dose til kroppen volum og årer (ipsilaterale tinninglappen, lillehjernen og hjernestammen) i HNC pasienter. Våre funn suppleres dette, men ble holdt utenfor beskrivende omfanget av denne studien.
Øke antall felt retninger var ikke signifikant bedre robusthet for PTV-baserte impt, som er i tråd med funn av Kraan et al. [17]. Faktisk økende felt nummer resultert i færre pasienter med akseptabel opprørt CTV
54.25 dekning. Dette er sannsynligvis på grunn av den økte samsvar dose til mål-volumet. Minimax impt planer viste ikke bestemt felt avhengighet av planen robusthet vurderer begge mål volumer. I stedet ble det observert en sammenheng mellom økende feltnummer og en nedgang i gjennomsnittlig dose til årer, noe som også oversatt til redusert NTCP anslår. Spesielt øker to til tre felt nummer senket dosen til årer betydelig, noe som også ble sett av Hopfgartner et al. [18].
Vi tar sikte på en realistisk valg av oppsett og utvalg feil i robust optimalisering og evaluering i denne studien, men det kan likevel hevdes at de er for små eller for store. Teknikker som kjegle bjelke CT og dual energi CT ikke er allment tilgjengelig i proton klinikker, men kan forventes å være standard praksis i nær fremtid [33]. I dette arbeidet, valg av oppsett og utvalg feil i robust planlegging er derfor noe vilkårlig og kan endres avhengig av utvikling av tilgjengelige bilde og verifikasjon teknikker ved protonbehandling klinikker. For det andre ble PTV margin for proton planene utvidet med 1,5 mm, i et forsøk på å ta hensyn til avstandsfeil, som følge av unøyaktigheter CT. Selv om dette også er vilkårlig valgt, mener vi at utvidelse av PTV margin ikke ville forbedre resultatene i tilstrekkelig grad, som i impt planer feil vil fremdeles forekomme i midten av CTV. Ved siden av CTV sentralt plassert feil, også feilene er ofte plassert på grensen av målvolumet. Derfor tror vi at å redusere PTV vil påvirke robusthet enda mer.
Selv om begge IMRT og minimax impt modaliteter er robuste, ikke inkludert robust optimalisering for imrt planer og ved å bruke en 10 mm blad bredde i stedet for 5 mm kan ha overvurdert fordel i form av NTCP verdier av impt noe [34]. Likevel forventer vi at robust optimalisering for IMRT ikke vil eliminere den estimerte betydningen av impt for godt utvalgte HNC pasienter, fordi også MiniMax impt planer kan forbedres. I motsetning til IMRT, er optimalisering tiden av minimax impt lang (~ 1 time), noe som gjør det praktisk mulig å gjenta optimalisering prosedyren for å finne den optimale plan. Videre er ikke inkludert i robusthet optimalisering og evaluering er tilfeldige feil under konfigureringen, som visker dosefordelinger ved å endre inter fractionally. I PTV konseptet blir tatt tilfeldige feil i betraktning ved å forstørre margin litt [35], forventer vi at det samme kan gjelde for bruk av en litt forstørret setup feil som innspill til den robuste optimalisering. Videre forskning er nødvendig for å undersøke om faktisk effekten av tilfeldige feil for impt er lik som for IMRT i HNC pasienter. Det samme gjelder for rotasjons forskyvninger og anatomiske deformasjoner. Vi tror at noen av disse ikke-stive fortrengning feil kan delvis forklares med robust optimalisering, siden festeteknikker (termomaske og nakkestøtte) sikrer et minimum variasjon i nakken tilt og disse feilene kan bli etterlignet av stive skift som er simulert ved den robuste optimalisering. Imidlertid kan noen anatomiske endringer krever en annen robusthet tilnærming, slik som deformasjon modellering innen robust optimalisering eller online adaptive behandling [17].
Konklusjon
Minimax optimalisert impt og IMRT planer var forholdsvis robust i tilstedeværelsen av alle simulerte kombinasjoner av systematiske utvalg og konfigureringsfeil, men PTV-baserte impt planer var ikke. Den estimerte klinisk nytte i form av tilstrekkelig mål dekning og minimal NTCP av minimax impt var i alt HNC større enn IMRT, men i syv særlig betydelig. Den NTCP fordel for impt forhold til IMRT tilsvarende i worst-case feilscenarier. Økende felt nummer bidro ikke til å planlegge robusthet, men bidro til organ sparing. Derfor konkluderer vi at minimax impt med et tilstrekkelig antall felt gir mulighet til å skape robuste planer med økt anslått klinisk nytte sammenlignet med IMRT.
Hjelpemiddel Informasjon
S1 Fig. Target volumer og orgel på risiko mål
doi:. 10,1371 /journal.pone.0152477.s001 plakater (docx)
S1 Table. Gjennomsnittlig optimalisering dose mål som brukes for IMRT og minimax impt
doi:. 10,1371 /journal.pone.0152477.s002 plakater (docx)
Takk
Den gode planleggingen hjelp fra Patrick Kalk og Herman Credoe er mye verdsatt. Vi takker Albin Fredriksson for hans verdifull støtte.
