Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2021. Том 66. № 3.  С. 68–75

Е.С. Сухих^1,2, Л.Г. Сухих², А.В. Вертинский^1,2,
П.В. Ижевский³, И.Н. Шейно³, В.В. Верхотурова²

Анализ физической и радиобиологической эквивалентности рассчитанных и измеренных дозовых распределений для стереотаксической терапии предстательной железы

¹ Томский областной онкологический диспансер, Томск.

² Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск. 

³ Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва.

Контактное лицо: Андрей Владимирович Вертинский: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Реферат

Цель: Анализ физической и радиобиологической эквивалентности дозовых распределений, полученных при планировании гипофракционированного стереотаксического облучения предстательной железы и верификации трехмерным цилиндрическим дозиметром.

Материалы и методы: На основе анатомических данных 12 пациентов с диагнозом карциномы предстательной железы, стадии T2N0M0 с низким риском разработаны планы стереотаксической лучевой терапии с объемно-модулированным облучением (VMAT) в режиме облучения РОД 7,25 Гр за 5 фракций (СОД = 36,25 Гр) при номинальной энергии фотонного излучения 10 МВ. Разработанные планы верифицированы с использованием трехмерного цилиндрического фантома ArcCHECK. При этом измеряли трехмерное распределение дозы в фантоме, на основе которого с помощью программного обеспечения 3DVH рассчитывались значения трехмерного гамма-индекса и гистограммы доза–объём оконтуренных анатомических структур.

Следуя рекомендациям AAPM TG-218, критерием физической сходимости рассчитанного и измеренного дозового распределения было выбрано значение гамма-индекса γ (3 %, 2 мм, глобальная нормализация – ГН) при пороге, равном 20 % от дозового максимума плана и при совпадении точек не менее 95 %. Для анализа радиобиологической эквивалентности рассчитанного и измеренного дозового распределения использовались критерии вероятности локального контроля (TCP) и вероятности осложнений для нормальных тканей (NTCP), полученные на основе рассчитанных и измеренных гистограмм доза–объём. Для анализа использовались контуры мишени (PTV) и передней стенки прямой кишки. Для расчёта значений критериев TCP, NTCP использовался подход A. Niemierko, основанный на концепции равномерной однородной дозы (equivalent uniform dose, EUD).

Результаты: Результаты физической сходимости планов для всех пациентов по контуру «все тело» оказались выше 95% при критерии γ (3%, 2 мм, ГН). Сходимость по контуру PTV лежит в диапазоне (75,5-95,2)%. Величины TCP и NTCP, полученные на основе измеренных гистограмм доза–объем, оказались для всех пациентов выше запланированных значений. Показано, что в действительности ускоритель доставляет несколько более высокую дозу на контур PTV и переднюю стенку прямой кишки, чем планируется первоначально.

Заключение: Возможности современного дозиметрического оборудования позволяют перейти к верификации планов лечения на основе анализа радиобиологической эквивалентности на основе критериев TCP / NTCP с учётом индивидуальных особенностей пациента и возможностей оборудования для лучевой терапии.

Ключевые слова:3D гамма-анализ, гистограмма доза–объем, локальный контроль опухоли, вероятность лучевых повреждений нормальных тканей

Для цитирования: Сухих Е.С., Сухих Л.Г., Вертинский А.В., Ижевский П.В., Шейно И.Н., Верхотурова В.В. Анализ физической и радиобиологической эквивалентности рассчитанных и измеренных дозовых распределений для стереотаксической терапии предстательной железы // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2021. Т.66. №3. С. 68–75.

DOI: 10.12737/1024-6177-2021-66-3-68-75

Список литературы / References

1. Lo SS, Teh. BS, Lu JJ, et al. Stereotactic Body Radiation Therapy. Berlin Heidelberg, Springer-Verlag, 2012. 434 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-25605-9.
2. Ezzell GA, Burmeister JW, Dogan N, et al. IMRT Commissioning: Multiple Institution Planning and Dosimetry Comparisons. A Report from AAPM Task Group 119. Med. Phys. 2019;36 (XI):5359–5373. 
3. Smilowitz JB, Das IJ, Feygelman V, et al. AAPM Medical Physics Practice Guideline 5.a.: Commissioning and QA of Treatment Planning Dose Calculations— Megavoltage Photon and Electron Beams. J Appl Clin Med Phys. 2015,16(V):14-34. DOI: 10.1120/jacmp.v16i5.5768.
4. Miftena M, Olch A, Mihailidis D. Tolerance Limits and Methodologies for IMRT Measurement-Based Verification QA: Recommendations of AAPM Task Group No.218. Med. Phys. 2018;45(IV):e53-83.
5. Nelms BE, Opp D, Robinson J, et al. VMAT QA: Measurement-Guided 4D Dose Reconstruction on a Patient. Med. Phys. 2012;39(8):4228-4238.
6. Olch AJ. Evaluation of the Accuracy of 3DVH Software Estimates of Dose to Virtual Ion Chamber and Film in Composite IMRT QA. Med. Phys. 2012;39(1):81-86. 
7. Вертинский А.В., Сухих Е.С., Сухих Л.Г. Верификация терапевтических планов с объёмной модуляцией интенсивности излучения // Медицинская физика. 2018. Т.78. №2. Т. 78. С. 12-20  [Vertinskiy AV, Sukhikh ES, Sukhikh LG. Verification of Therapeutic Plans with Volume Modulation of Radiation Intensity. Medical Physics. 2015;78(2):12-21 (In Russian)].
8. Gay HA, Niemierko A. A Free Program for Calculating EUD-based NTCP and TCP in External Beam Radiotherapy. Phys Med. 2007;23(3-4):115-25. DOI: 10.1016/j.ejmp.2007.07.001.
9. Paudel NR, Narayanasamy G, Han EY, et al. Dosimetric and Radiobiological Comparison for Quality Assurance of IMRT and VMAT Plans. Radiation Oncology Physics. 2017;18(5):237-244. https://doi.org/10.1002/acm2.12145.
10. Sumida I, Yamaguchi H, Kizaki H. Novell Radiological Gamma Index for Evaluation of 3-Dimentional Predicted Dose Distribution. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2015;92(4):779-86. DOI: 10.1016/j.ijrobp.2015.02.041.
11. Sukhikh ES, Sukhikh LG, Taletsky AV, et al. Influence of SBRT Fractionation on TCP and NTCP Estimations for Prostate Cancer. Physica Medica. 2019;62:41–46. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.ejmp.2019.04.017.
12. Levegrün S, Jackson A, Zelefsky M, et al. Risk Group Dependence of Dose-Response for Biopsy Outcome after Three-Dimensional Conformal Radiation Therapy of Prostate Cancer. Radiother Oncol. 2002;63(1):11–26. https://doi.org/10.1016/ S0167-8140(02)00062-2.
13. Dasu A, Dasu I. Prostate Alpha/Beta Revisited an Analysis of Clinical Results from 14168 Patients. Acta Oncol. 2012;51(8):963–74. https://doi.org/10.3109/0284186X.2012. 719635.
14. Cheung R, Tucker SL, Lee AK, et al. Dose-Response Characterictics of Low- and Intermediate-Risk Prosate Cancer Treated with External Beam Radiotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2005;61(4):993-1002.
15. Rana S, Cheng C, Zhao L, et al. Dosimetric and Radiobiological Impact of Intensity Modulated Proton Therapy and Rapidarc Planning for High-Risk Prostate Cancer with Seminal Vesicles. J Med Radiat Sci. 2017;64(1):18–24. https://doi.org/10.1002/ jmrs.175.
16. Deasy J, Mayo C, Orton C. Treatment Planning Evaluation and Optimization should be Biologically and not Dose / Volume Based. Med Phys. 2015;42(6):2753-6. DOI: 10.1118/1.4916670

 PDF (RUS) Полная версия статьи

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.

Поступила: 23.12.2020.

Принята к публикации: 20.01.2021.