放射学和肿瘤学杂志》上

ISSN:2573 - 7724

研究文章

自适应规划和毒性的统一的扫描质子治疗的肺癌患者

Yuanshui郑^{1 *}Hardev辛格²Suresh Rana³,加里拉尔森²,您正在Kiran²,卢修斯哎²和詹姆斯·黄¹

¹大西洋卫生系统,麦迪逊大街100号,是美国新泽西州07960。莫里斯
²获得质子治疗中心,5901 W纪念Rd,俄克拉荷马城,好73142年,美国
³迈阿密癌症研究所,质子治疗,8900年北肯德尔开车,迈阿密,高度层33176,美国

*通信地址:Yuanshui郑、大西洋卫生系统,俄克拉何马州立大学,美国电话:405-248-8929 (C);电子邮件:yuanshuizheng@yahoo.com

日期:提交:09年8月2018;批准:2018年9月12日;发表:2018年9月13日

本文引用:郑y自适应规划和毒性的统一的扫描质子治疗的肺癌患者。J Radiol杂志。2018;2:055 - 061。DOI:10.29328 / journal.jro.1001023

版权:©2018郑y是一个开放的这篇文章在知识共享归属许可下金博宝app体育发布的,它允许无限制的使用,分布,在任何介质,和繁殖提供了最初的工作是正确引用。

关键词:统一扫描;质子治疗;肺癌;自适应放射治疗

肺癌是癌症死亡的主要原因,在美国有超过154000肺癌死亡人数估计在2018年https://www.cancer.org/cancer/non-small-cell-lung-cancer/about/key-statistics.html [1]。质子束疗法(PBT)被越来越多地用于肺癌,主要是因为它的剂量优于常规放射治疗等三维适形放射治疗(3 dcrt)和调强放射治疗(IMRT),和增加数量的质子治疗中心变得可用。基于质子束如何展开横向和深度,有三个主要类型的质子传递技术:被动散射质子治疗(PSPT),统一扫描质子治疗(USPT),和铅笔光束扫描(PBS) [1 - 3]。

相比之前的研究表明,三维适形或强度调制光子辐射,质子束流可以更好地闲了肺癌、食道癌、心,线,和其他正常组织而提供相同或高剂量治疗目标,可能导致更好的肿瘤控制,减少毒性(4 - 12)。使用PSPT、张等人报道,正常组织的剂量和剂量到患者积分非小细胞肺癌(NSCLC)应承担的3 d CRT和IMRT相比显著降低[11]。Kadoya et al .,报道称PSPT显著降低肺剂量相比,立体定向放射治疗(SBRT)阶段我非小细胞肺癌[10]。SBRT规定剂量66 Gy,平均剂量,V5, V10, V15,和V20 7.8 Gy, 32%, 21.8%, 15.3%, 11.4%, SBRT,但减少到4.6 Gy, 13.2%, 11.4%, 10.1%, 9.1%,质子治疗,分别。除了剂量减少肺癌、霍等人报道,PSPT少剂量(D0.1cc和D5cc)交付给心脏,食道和支气管SBRT [9]。对于第三局部晚期NSCLC患者,吴等人发现,质子束疗法是可行的并将多余的肺、心脏和脊髓比3 dcrt [5]。因为它少近端剂量和更好的优化能力,IMPT可以进一步减少正常组织的剂量,如肺癌、脊髓,心,和食道,相比PSPT希望具有非小细胞肺癌和IMRT广泛的阶段,据Zhang et al。[13]。Stuschke et al ., IMPT是有利的肺爱惜而Tomotherapy和IMRT [7]。USPT剂量测定法的肺癌是类似于PSPT,据郑[14]。

而质子束流提供一个优越的剂量分布由于其有限的范围,剂量优势可以妥协由于不确定性和变化范围从日常设置变化和解剖变化。这是肺癌治疗的特别关注,因为进步解剖学变化(如肿瘤收缩和位置的变化往往是观察(向自适应,第一段)。回族et al .,发现国际米兰的部分运动和解剖变化可能导致的结果减少8%的CTV覆盖率和平均4.4 CGE最大剂量增加脊髓[20]。荞头et al .,报道说,没有自适应规划、目标覆盖可能降至60%以下一些肺癌病例接受质子治疗[21]。占剂量扰动由于解剖学变化,自适应规划通常是需要确保最优目标覆盖率和正常组织保留在质子治疗的全过程。

统一扫描质子治疗(USPT)已经在我们的质子中心用于肺癌病人治疗。使用自适应规划肺癌患者及其毒性已经很少报道。本研究的目的是为了说明我们的工作流程,在自适应策略和实际考虑规划使用USPT肺癌。此外,肺癌患者的急性和晚期毒性在我们中心也进行了分析。

治疗技术

模拟仿真:每个病人使用通用CT扫描仪(Lightspeed 16,威斯康辛州)和一个RPM系统(瓦里安,Palt, CA)运动监测。病人通常说谎仰卧,用真空袋固定,这是最重要的一个索引固定框架(翼板),并且他们的手臂,手拿着钉子在翼板上。病人扫描片厚度在2.5毫米。如果使用对比,一个电脑断层摄影术(CT)扫描对比注射前应采取除了一个接一个的注入。与静脉注射对比CT数据将主要用于目标描述,和CT数据集没有对比将用于剂量计算。肿瘤运动是由物理评估团队。如果运动的大小太大(例如,大于1厘米),要么运动管理应用,如压缩带的使用,或传统的光子治疗可用于治疗而不是质子治疗。

治疗计划:基于4 d CT扫描,内部总目标体积(IGTV)是波状外形的最大像素强度(MIP)图像和扩大7 - 10毫米生成临床靶体积(CTV)。CTV进一步扩大了5毫米获得规划目标体积(PTV)。治疗计划和剂量计算进行平均CT,使用XiO TPS(5.0版本,Elekta Inc .,圣路易斯,密苏里州)。占质子束的组织密度变化路径在肿瘤运动的存在,IGTV被覆盖一个质子停止功率比的肿瘤组织,约1.01基于抽样的超过肺癌患者在我们的中心。此外,10毫米的污点是用于补偿器计算所有肺癌治疗计划。2 - 4字段是用于治疗计划。目标覆盖率和剂量等正常组织脊髓,心脏和肺部,进行评估优化波束角和梁体重的最佳剂量分布。大多数病人服用2 CGE(钴灰色等效)每一部分从60到74 CGE总剂量。一小部分患者接受hypo-fractionation,如10 CGE 3分数,10 CGE 4分数,12.5 CGE 4分数。

治疗交付。每个病人被完全使用统一的扫描质子束流在我们中心。质子治疗装置是由IBA (Louvain-La-Neuve、比利时)。在治疗期间,患者使用相同的设置固定装置CT模拟和定位尽可能模拟。正交x射线图像被用来调整和验证病人治疗前定位和设置每一天。质子束与最深的层是一层一层地交付。光束交货时间通常是1分钟或更少的每束和总病人房间的时间约为半小时或更少的设置和梁交付。

自适应规划

自适应治疗计划执行,确保最优目标覆盖率和正常组织保留当病人解剖或肿瘤运动过程中改变了治疗肺癌患者。对于每一个病人,重复4 d CT扫描患者接受大约14 CGE后,执行30 CGE, 50个CGE。新的CT图像集注册初始CT数据,使用VelocityAI软件系统(版本3.1.0,瓦里安医疗系统,帕洛阿尔托,CA)。轮廓从初始CT复制到新CT,并根据需要修改。质量保证(QA)计划由应用相同的质子束流在原计划注册新的CT数据集。物理学家和医生将QA计划进行评估,确定是否需要计划适应基于几个临床和实际问题:PTV覆盖率和QA计划中正常组织剂量,剂量偏离原计划,分数的数量,实现自适应和努力和成本计划(例如,新硬件制造是否涉及)。如果计划变化是必要的决定,计划适应应用为特定的光束,通过调整质子范围调整梁的重量,或重新规划与新重复4 d CT。改编计划将用于治疗患者后尽快必要QA和硬件制造。治疗的过程中,QA CT, QA计划和计划适应会重复,直到病人完成疗程。临床工作流的适应性规划治疗肺癌在我们中心是如图1所示。

病人和毒性

总的来说,我们分析了165例患者,在我们的质子治疗中心治疗。其中,62%的患者为男性,28%为女性。14%的患者有小细胞肺癌,和86%的癌症患者非小。这种疾病阶段包括阶段IA四期。病人从49岁到91岁不等,平均年龄为70.8岁。

毒性数据从研究数据库,获得由质子协作维护组(PCG)。毒性分析是基于143年的165名患者的首选协议。患者进行自适应规划手动识别和他们的毒性数据分别进行了分析比较患者没有自适应计划。

自适应规划

总共32个自适应计划(19%),一个病人经历计划适应两次。的主要原因导致计划适应包括肿瘤收缩(17),肿瘤的生长(6)、胸腔积液(3),减肥(2),和其他(3)。该计划只适应策略还包括范围变化(18)和调制变化范围(3),范围,调制,和重量变化(2),重新规划(9)(图2)。

的时候计划适应了31日分数范围从1日分数,平均约3周从治疗开始,即。大约在17分数。从QA CT扫描的时候1自适应治疗计划的范围从1到2的日子不需要新的硬件,和3 - 4天的时候重新计划新的硬件,即。补偿器、光阑和/或范围。

毒性

肺癌患者的毒性和不适应性规划是如图3所示。皮炎患者来说都是最常见的毒性和不适应的计划,其次是食管炎、声音嘶哑和便秘患者自适应规划、和疲劳,咳嗽、食管炎患者没有自适应计划。大多数的毒性是1级和2级。三年级发生非常罕见的三年级,没有发现4级毒性。

在这项研究中,我们提出了我们的研究自适应规划使用USPT肺癌治疗,包括临床工作流程、实际问题和毒性。据我们所知,该研究是第一个报道这些发现使用USPT适应性肺癌治疗。约19%的病人在研究中进行了自适应规划使用USPT,这类似于使用其他质子治疗技术报告。肺癌治疗与PSPT Koay等人报道,20.5%的肺癌患者进行了自适应规划[16]。PBS或IMPT,张等人报道,26.5%患者计划[17]。请注意策略用于计划适应在很大程度上取决于制度实践和梁交付技术用于肺癌的治疗。重新计划基于新的CT数据是一种比较直接的方法通常用于自适应治疗PSPT和PBS也可以用于USPT。然而,USPT均匀放射目标地区,和质子范围可以很容易地调整,所以我们可以调整计划通过调整质子范围(和/或调制宽度)保持类似的剂量范围为某些情况下由于解剖变化。

标准是否适应不同计划可以从机构机构以及个人的物理学家或医生评论QA计划。在我们的中心,有几个因素被认为是决定一个计划改变:1)目标剂量覆盖和正常组织剂量是否符合剂量约束;2)目标的变化是多少剂量覆盖和正常组织剂量之间的QA计划和初步计划;3)有多少分数;4)如何轻松快速适应一个计划,例如,无论它是一个简单的范围/调制变化或重新计划,需要新的硬件制造;和5)的性能状态和治疗病人的目标和潜在的临床病人的影响。虽然计划适应通常改善治疗计划的剂量测定的分布,这也是某些相关的成本,如硬件制造、额外的努力使计划适应,和潜在的治疗错误和安全问题相关的任何计划改变。因此,我们建议考虑其他临床和实践因素除了逆向端点当我们决定制定一个计划是否适应。

完全理解的局限性是至关重要的计划适应过程和软件工具在评估一个QA计划。病人设置在QA CT可能不同于最初的CT扫描,图像配准的软件可能是不准确的,和QA计划生成可能是不正确的。例如,我们的治疗计划系统不占病人俯仰和滚当QA计划应用于新的CT数据。同时,梁等深点的QA计划是由一个放射剂量测试员手动放置图像配准的基础上,这可能是错误的,特别是当不同等深点用于初始和提升计划。这些限制或图像配准和QA计划过程中的错误可能导致人工剂量偏差无关的解剖学变化,导致不必要的或不正确的计划适应。因此,我们的实践是总是分析解剖学变化和剂量之间的相关性和解剖学改变当我们评估QA计划及其剂量分布。如果明显的剂量改变QA计划但没有相关病人解剖/运动改变或设置差异,剂量的变化很可能是人为的结果的软件限制或人为错误,应该保证和进一步的调查。

排名前三的毒性对肺癌治疗使用USPT皮炎,食道、和疲劳,没有4级毒性被发现在我们的研究中。这些发现是类似患者使用PSPT (16、18)。肺炎是罕见的病人在研究;然而,它没有进入在PCG数据库中,因此不包括在我们的毒性分析。总而言之,我们相信USPT是一种有效和安全的治疗肺癌患者。

目前,离线适应被使用在我们的中心和大多数其他的质子中心,主要是因为缺乏在CT成像,房间的长转变制造业患者特定的设备如光阑和补偿器,和缺乏更好的工具生成和QA计划剂量积累。然而,铅笔质子束扫描在新建一个主流中心,房间的锥束CT或CT on rails变得可用(12、15、19),和更好的工具正在开发在图像配准中,剂量积累,适应计划。这些进步将使质子治疗网络适应可能的未来。

总之,USPT是一个安全的治疗肺癌患者。自适应规划是必要的质子治疗占解剖学变化及其影响质子治疗过程中穿透深度。重要的是要考虑实际问题,充分理解计划的适应过程和工具的局限性做出明智决定自适应计划。