Krooninen sairaus

tiivistelmä

Tarkoitus

Jos haluat vertailla kliinistä hyötyä vankan optimoitu intensiteettimoduloitua Proton Therapy (minimax impt) nykyisen fotoni intensiteettimoduloitua Sädehoito (IMRT) ja PTV-pohjainen impt pään ja kaulan alueen syöpä (HNC) potilasta. Kliininen hyöty on määrällisesti kannalta sekä normaali Tissue Komplikaatio todennäköisyys (NTCP) ja kohde kattavuus tapauksessa asennuksen ja erilaisia ​​virheitä.

Menetelmät ja materiaalit

10 HNC potilaalla, PTV- pohjainen IMRT (7 kentät), minimax ja PTV-pohjainen impt (2, 3, 4, 5 ja 7 kentät) suunnitelmat testattiin kestävyyttä. Tukeva optimoitu suunnitelmat poikkesivat PTV-pohjainen suunnitelmat, että ne kohdistuvat CTV ja rangaista mahdollinen virhe skenaarioita, käyttämisen sijaan staattista isotropic CTV-PTV marginaali. Levoton annos jakaumat kaikkien suunnitelmien hankittiin simuloimalla yhteensä 8060 setup (± 3,5 mm) ja alue virhe (± 3%) yhdistelmiä. NTCP malleja kserostomia ja nielemisvaikeudet käytettiin ennustamaan kliininen hyöty impt vs. IMRT.

Tulokset

häiriönsiedolla kriteeri täyttyi vuonna IMRT ja minimax impt laatinut kaikissa virhe skenaarioissa, mutta tämä vasta tapauksessa 1 40 PTV-pohjainen impt suunnitelmia. Seitsemän (10) potilaista oli suhteellisen suuri NTCP vähennyksiä minimax impt suunnitelmiin verrattuna IMRT. Näille potilaille, kserostomiasta ja nielemisvaikeudet NTCP arvot vähenivät 17,0% (95% CI, 13,0-21,1) ja 8,1% (95% CI; 4,9-11,2) keskimäärin kanssa minimax impt. Lisääminen kenttien määrä ei vaikuttanut suunnitella kestävyyttä, mutta parani urut tarpeessa.

Johtopäätökset

Arvioitu kliinistä hyötyä NTCP vankan optimoitu (minimax) impt on suurempi kuin IMRT ja PTV-pohjainen impt in HNC potilailla. Lisäksi tavoite kattavuus minimax- impt suunnitelmien läsnä virheiden oli verrattavissa IMRT suunnitelmia.

Citation: van Dijk LV, Steenbakkers RJHM kymmenen Haken B, van der Laan HP, van ’t Veld AA, Langendijk JA et ai. (2016) Kestävä intensiteettimoduloitua Proton Therapy (impt) Parantaa Arvioitu kliinistä hyötyä pään ja kaulan alueen syöpäpotilailla. PLoS ONE 11 (3): e0152477. doi: 10,1371 /journal.pone.0152477

Editor: Shian-Ying Sung, Taipei Medical University, Taiwan

vastaanotettu 4 marraskuuta 2015 Hyväksytty: 15 maaliskuu 2016; Julkaistu: 31 maaliskuu 2016

Copyright: © 2016 van Dijk 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.

Data Saatavuus: Kaikki asiaankuuluvat tiedot ovat paperi- ja sen tukeminen Information tiedostoja.

rahoitus: kirjoittajat eivät tuki ja rahoitus raportoida.

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

Johdanto

pään ja kaulan alueen syöpä (HNC) potilaat, säteilyn aiheuttamien sivuvaikutusten, erityisesti Kserostomia ja nielemisvaikeudet, on suuri vaikutus elämänlaatuun [1-3]. Viime vuosikymmeninä, intensiteettimoduloitua Proton Therapy (impt) on kehitetty hoitomuotoa vähentää näitä sivuvaikutuksia HNC potilailla [4-8]. Valitettavasti impt voi olla herkempi epävarmuutta potilaan setup, CT arvot ja potilaan anatomian kuin intensiteettimoduloitua sädehoidon (IMRT) kuin radiologisten reitin pituus muutosten tuloksena siirtymiä jyrkkä Bragg huippu putoamisesta. Erityisesti alue virheet, jotka johtuvat epätarkkuudet suunnittelusta CT ja CT Hounsfield yksiköt-to-jarrutus kalibrointikäyrän, ovat ongelman protonin terapiassa [9-11]. Tällä hetkellä sekä IMRT ja impt nämä epävarmuudet ovat yleisesti huomioitu laajentamalla kliinisen kohdetilavuudesta (CTV) suunnitteluun kohdetilavuudesta (PTV) varmistaa riittävä annos kattavuus CTV [12,13]. Kuitenkin fysikaaliset ominaisuudet protonit voivat olla ristiriidassa tämän perinteisen CTV-PTV käsite, koska virheet voivat johtaa keskitettyyn kohdetilavuudesta alle annoksen, lopulta vaarantaen kasvaimen uusiutumisen [11,14-19]. Siksi protoni-hoito vaatii erilaisen lähestymistavan saavuttaa kestävyyttä, mikä viittaa kirjeenvaihto suunnitellun ja todellisen annoksen jakaumat läsnä virheiden ja odottamattomia muutoksia. Park et al. [20] osoitti, että oman alan PTV oli hyötyä yhden maastopuku annos (SFUD), jossa kunkin kentän tuottaa yhtenäisen annosta kohdetilavuudesta. Kuitenkin impt vaatii monimutkaisempaa integraation saavuttamiseksi kestävyyttä.

lukien kestävyys optimoinnissa on ehdotettu strategia Useat kirjoittajat vähentää mahdollisten virheiden [14,15,21]. Fredriksson et ai. [22] on kehittänyt pahimmassa tapauksessa optimointi (ts minimax- optimointi), joka rankaisee häirityn annos jakaumat jotka ovat epäedullisimmassa minimoimalla pahin kohdefunktion arvo, joka vastaa yhtä skenaariota. Kaupankäynti pahimmassa tapauksessa fyysisesti realisoitavissa annos jakaumat, tekee tästä lähestymistavasta vähemmän konservatiivinen [10] ja laskennallisesti vaativampaa kuin muut vankka optimointi toteutuksia [14].

Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että mahdolliset hyödyt impt varten HNC potilaille vertaamalla protoni-hoidon fotonin tavoin [4,5]. Nämä vertailut olivat mahdollisesti ole oikeudenmukainen, koska käytetty impt suunnitelmat PTV-pohjainen ja voi niin ollen puuttuu kestävyys. Pään ja kaulan alueen läsnäolo useiden lähistöllä Organs At Risk (Airot), jotka ovat edullisesti säästyvät mahdollisuuksien tekee HNC suunnitelmia monimutkainen. Siksi on erityisen tärkeää näillä potilailla sisällyttää kestävyyden optimointiin prosessissa [23]. Kuitenkin yhtä tärkeää on arvioinnin luotettavuutta näiden suunnitelmien tutkimalla kattavuustavoitteeseen läsnäollessa setup ja valikoima virheitä. Ei anatominen muodonmuutokset olivat mukana tutkimuksessamme.

tutkimus on ensimmäinen arvioida IMRT, PTV-pohjainen impt ja vankka optimoitu impt suunnittelee paitsi kannalta annoksen airoja ja arvioidun kliinistä hyötyä normaalista kudoksesta komplikaatio todennäköisyydet (NTCP), mutta myös kestävyyttä kannalta Kattavuustavoite ja NTCP. Lisäksi kaikki hoitosuunnitelmia luotiin käyttäen samaa hoidon suunnittelussa järjestelmä. Tämä mahdollistaa vertailun eri säännöt tuomatta harhat käyttöön liittyvien erilaisten suunnittelu- järjestelmien [19]. Koska kenttien määrä vankan suunnittelussa saattavat vaikuttaa annoksen airot [18] tai kestävyydestä impt suunnitelmien [11,14,17], tämä näkökohta on myös mukana meidän tutkimuksessa.

menetelmät ja materiaalit

potilaille ja kriteereillä

tätä tutkimusta varten 10 HNC potilaat vaihtelevalla kasvain sivustoja, laajennuksia ja alueelliset imusolmuke tila sisällytettiin (taulukko 1). Kaikkia potilaita hoidettiin kahdenvälisesti korvasylkirauhasen ja nielemisvaikeuksia säästävien IMRT [24].

Ethics lausunto

Kaikki potilaat edellyttäen kirjallinen lupa ennen hoidon aloittamista, että niiden tietoja voidaan käyttää sisällä osaston tutkimusohjelmassa. Jotkut kirjoittajat olivat suoraan mukana potilaiden hoidossa ja oli pääsy tunnistamiseen potilastietoja. Kaikki tiedot on anonymisoidaan mukaan yksi kirjoittajista (LD) ja kerättiin osana mahdollisille tietojen rekisteröintiä ohjelman puitteissa rutiinia kliinistä käytäntöä. Alankomaiden Medical Research ihmiseen kohdistuvan laki ei sovelleta tiedonkeruu osana rutiinia hoitokäytäntöjä ja siksi, sairaalan eettisen komitean antanut meille waiver tarvitsevat eettistä hyväksyntää varten tutkimusten suorittamisessa näiden tietojen pohjalta. Hoito suunnittelu raportoitu tässä retrospektiivinen tutkimus ei käytetty varsinaisen potilaan hoitoon. Kaikki potilaat saivat standardin kliinisen käytännön hoidon IMRT.

IMRT ja impt suunnitelman yksityiskohtia

Kliiniset 7-kentän IMRT suunnitelmat optimoitu RaySearch hoidon suunnittelussa järjestelmä (RayStation versio 3,99) varten 6 MV fotoni palkit sellaisen Elekta lineaarikiihdyttimellä varustettu MLC 10 mm lehden koon. Kaikki IMRT käsittelyjä samanaikaisesti integroitu vauhtia (SIB).

impt suunnitelmat rakennettiin käyttäen 4 erilaista kenttä kokoonpanoissa (taulukko 2) RaySearch hoidon suunnittelussa järjestelmä. Alkuperäinen Säteen energia vaihteli 70 ja 230 MeV varten IBA omistettu portaalin kanssa pisteen koko ilmassa 3 mm korkein energia (yksi sigma). Range shifters 40 mm vettä vastaava paksuus oli saatavilla.

PTV-pohjainen IMRT suunnitelmiin.

Kliinisissä suunnitelmissa potilaiden mukana tässä tutkimuksessa väritelevision ja PTV marginaali oli 5mm . On-line kartiokeila CT setup korjaus tiukemmat marginaalit ovat mahdollisia niin tätä tutkimusta varten kriteeriä käytettiin että suunnitelmat tarpeen olla vankka vastaan ​​setup virheitä 3,5 mm ja PTVs alennettiin vastaavasti [25]. Määrätty annokset 70 Gy ja 54.25 Gy oli sopeutui tavoitteiden PTV

70 ja PTV

54,25, vastaavasti. Pienin kohdeannoksen vaatimus oli 95% määrätty annos in ≥ 98% PTVs. Lisäksi lisäksi kriittisiä rakenteita kuten aivojen ja selkäytimen kudosta, korvasylkirauhasessa ja nielemiseen liittyvien elinten (S1 kuvio) säästyivät mahdollisimman paljon [24].

PTV-pohjainen impt suunnitelmiin.

PTV-pohjainen impt suunnitelmat rakennettu samanlainen OAR tavoitteiden IMRT suunnitelmia, kuten aiemmin on kuvattu [4]. Kuten annos voidaan paremmin mukautuko PTVs protoni terapiassa, OAR tavoitteet voitaisiin asettaa pienemmillä annoksilla tai suurempia painoja (S1 taulukko), pitäen samalla riittävän Kattavuustavoite. Lisäksi PTV marginaali 5 mm käytettiin sijasta 3,5 mm, koska tämä saattaa selittää sekä valikoima ja asennuksen virheitä protoni suunnitelmia. PTV-pohjainen optimointiasetuksissa pidettiin sama kaikille alan kokoonpanoissa potilasta kohden, jotta puolueellisuudesta kestävyys analyysi funktiona kentän määrästä.

Minimax impt suunnitelmia.

Minimax optimoinnin tavoitteena on luoda vankka impt suunnitelmat sisällyttämällä kestävyyden osaksi optimointiprosessia [22]. Täten Väritelevisioita kohdennettu sijasta PTVs. Minimax impt suunnitelmat rakennettu samanlainen OAR tavoitteita kuin PTV-pohjainen impt laatinut kaikissa 5 alan kokoonpanoissa, mutta jälleen ne voitaisiin asettaa pienempiin annoksiin tai painoja. Koska nämä suunnitelmat kohdistaa CTV sijasta PTV, kaikki siihen liittyvät tavoitteet uusittiin. Pienin CTV annostarve nousivat noin 1,5-2 Gy. Tämä oli välttämätöntä saavuttaa samanlaisia ​​kattavuus väritelevision minimax impt suunnitelmiin verrattuna PTV-pohjainen IMRT ja impt suunnitelmat nimellisen tilanteessa. Mahdolliset virheet otettiin huomioon simuloimalla eri virhe skenaarioita. Range virheet simuloitiin suhteellisesti muuttamalla CT-arvoja ± 3% [9,26]. Setup virheitä sisällytetty jäykästi siirtämällä isocenter palkkien kuudessa isotrooppinen kohtisuorassa suuntiin. Matkia PTV marginaali 3,5 mm, uppouma on 3,5 mm käytettiin suuruus systemaattinen setup virheitä luotettavuutta asetukset. Simuloitu virhe skenaariotarkastelun yhdistelmiä erilaisia ​​ja käyttöönotto skenaarioita ja johtaa 21 virhe skenaarioissa. Kestävyys on sisällytetty suunnitelmiin optimoimalla suurimman kohdefunktion arvon virheen skenaarioita tavoitepäivämäärineen ja airot tavoitteista näissä virhe skenaarioissa. Välttämiseksi lähentymisen ongelmat johtuvat katkonaisuus gradientin kohdefunktion arvot, muiden (ei pahimmassa tapauksessa) virhe skenaariot ovat mukana pieni painot [27].

arviointi käyttövarmuuden.

arvioimiseksi suunnitelmat kestävyys, useita mahdollisia erilaisia ​​ja setup virhe yhdistelmiä simuloitiin tutkia suurta vaihtelua virhe skenaarioiden potilailla. Ei anatominen muodonmuutosta olivat mukana analyysimme. Range virheet simuloidaan osuudella muuttamalla CT intensiteetin arvot (+/- 3%). Vaikutus setup virheitä arvioitiin siirtämällä isocenter isotrooppinen 26 suuntiin säteen pallo, jonka säde on 3,5 mm. On huomattava, että arvioinnin luotettavuuden lisää muutoksia pidettiin kuin minimax optimoinnin, jossa vain 6 ei-diagonaalinen muutoksia pidettiin. Luotettavuutta kriteeri on voimassa vain, jos yksikään kaikista virhe skenaarioita aiheuttaa alle annostuksen CTV.

Kaikille 10 potilaalla, yhdistetyn järjestelmällinen asennus ja erilaisia ​​virheitä johti lopulta 6240 ja 260 levoton annos jakaumat impt ja IMRT suunnittelee, vastaavasti. Nämä olivat kaikki verrattuna niiden vastaavan suunniteltua, eli nimellinen annosjakauma.

Arviointi toimenpiteiden

Vastatakseen luotettavuutta kriteeri, väritelevisioiden testattiin vastaanottaa taulun kattavuus kaikissa levoton annoksen jakaumat. CTV kattavuus oli hyväksyttävää, jos annos että 98% määrästä (D

98) saivat oli vähintään 95% määrätty annos (CTV

70: D

98 66,5 Gy, CTV

54.25: D

98 51,5 Gy). Lisäksi kohde homogeenisuus (D

5- D

95) ja kuormittajat (D

2 ja D

5) katsottiin.

arvioida kliinistä hyöty käyttämällä minimax impt verrattuna perinteisiin IMRT, Normaali Tissue komplikaatio todennäköisyys (NTCP) mallit kserostomia ja nielemisvaikeudet käytettiin. Riski xerostomia arvioitiin käyttäen mallia kuvanneet Houweling et al. [28]. Tässä tutkimuksessa Kserostomia määriteltiin minimaalinen vähentäminen syljenerityksen (ml /min) 25% perustasolle. Saat dysfagia, Monimuuttuja regressio NTCP mallia käytettiin arvioimaan grade 2-4 RTOG niellä toimintahäiriö 6 kk kuluttua RT [29]. Molemmat keskiarvo annokset supraglottiset kurkunpään ja ylivoimainen nielun constrictor lihas olivat yksittäisiä syötemuuttujia tätä mallia. Lisäksi NTCP arvot IMRT ja minimax impt verrattiin pahimmillaan virhemallien.

Tulokset

Nimellinen CTV kattavuus

nimellinen (ei-error) skenaarioissa kaikki väritelevisiot olivat peitto kaikissa PTV-pohjainen suunnitelmat ja minimax suunnitelmia. Keskimääräinen nimellinen CTV D

98 kaikkien potilaiden ja alan kokoonpanot olivat vertailukelpoisia kaikki tutkitut menettelytavat (taulukko 3). Nimellinen kohdeannoksen tasalaatuisuus oli verrattavissa IMRT ja minimax impt suunnitelmia ja hieman homogeeninen PTV-pohjainen impt suunnitelmiin (taulukko 3). Alempi kohdeannoksen tasalaatuisuus nimellisesti skenaariossa minimax impt suunnitelmia johtui ensisijaisesti D

5 korotus CTV

70. Ei kuitenkaan kyseenalaista kuormittajat luotiin CTV

70 suunnitelmissa yli 2 kentät (D

5 73,6 Gy ja D

2 74,2 Gy kaikilla potilailla). Erehdyksessä skenaarioissa PTV-pohjainen suunnitelmiin tuli inhomogeneous verrattuna IMRT ja minimax impt. Vuonna minimax suunnitelmat 2 kentät suurin annos oli yleensä suurempi (D

5 73,9 Gy ja D

2 75,4 Gy). Suurin annos havaittiin CTV

70.

Plan vahvuutta Kattavuustavoite

Kuten odotettua, kaikki IMRT suunnitelmat täyttivät luotettavuuden kriteeri, koska minimaalinen häirityn D

98: n () kaikista potilaista pysyi yli kynnyksen luotettavuutta kriteerin läsnäollessa systemaattiset virheet (kuvio 1A ja 1C). Sama pätee minimax impt suunnitelmat kaikkien kentän kokoonpanoissa (Kuva 1B ja 1D). Keskimäärin häirityn ’s minimax ja IMRT olivat vertailukelpoisia (taulukko 3). Sen sijaan suuri osa häirityn varten PTV-pohjainen impt suunnitelmiin ei täyttänyt kriteeriä. Hyväksyttäviä Kattavuustavoite väritelevisiotuotannon

70 ja CTV

54.25 vasta varmistetaan 4 ja 9 ulos 40 suunnitelmat, vastaavasti. Lisäksi molemmille väritelevisioiden, tämä oli vain 1 ulos 40 suunnitelmia. Tämä vastaa keskiarvoja, jotka olivat alle luotettavuutta kriteeri (taulukko 3). Riittämätön vankka PTV-pohjainen suunnitelmat potilailla esiintyi HNC kaikissa mukana anatomiset alisivustojen luetellaan taulukossa 1. Lisäksi visuaalinen arviointi häirityn annoksen jakaumat osoitti keskitetty kylmiä pisteitä CTV

70 (kuvio 2). Lisäksi tavoite annos homogeenisuus oli vakaampaa minimax- kuin PTV-pohjainen impt suunnitelmiin, koska häirityn homogeenisuus arvot () olivat pienemmät minimax suunnitelmissa.

Nimellinen D

98 (sininen) ja huonoimman skenaario (punainen) PTV-pohjainen (a, c) ja minimax impt suunnitelmat (b, d) CTV

70 (ab) ja CTV

54,25 (cd). Kiinteät viivat yhdistävät keskiarvoja ja boxplots edustavat jakautuminen näiden parametrien kaikista potilaista per suunnitelman mukaan. Vaakasuorat siniset viivat edustavat CTV annos kriteeri, joka merkitsee 95% määrätty annos (66,5 Gy ja 51,5 Gy).

Annos jakaumien IMRT (a, d), PTV-pohjainen impt (b , e) ja minimax optimoitu impt suunnitelmia (c, f) nimellisesti (ac) ja virheen skenaario (df), jonka setup virhe x = 0,25; y = 0; z = 0,25 cm ja erilaisia ​​virhe 3%. Molemmat CTV

70 (siniset viivat) ja CTV

54,25 (mustat viivat) esitetään kaikissa annoksen jakaumat. Impt suunnitelmat määritetty 3 kenttiä.

Lisäksi, kun taas yhä Kenttien numerot ei ole paljon vaikutusta suunnitelma kestävyydestä minimax- suunnitelmien in PTV-pohjainen impt suunnitelmia sillä näytti olevan hieman negatiivinen vaikutus CTV

54.25 kattavuus (kuvio 1).

eduksi minimax impt verrattuna IMRT

Vertaamalla minimax impt on IMRT, on mahdollinen kliininen hyöty mitattuna arvioidaan kserostomia ja nielemisvaikeudet NTCP arvot kaikilla potilailla. Kuitenkin suuruus tämän edun vaihteli yksittäisten HNC potilaiden mukana tässä tutkimuksessa (kuva 3). Seitsemän potilasta oli suhteellisen suuri arvioitu parannukset (ΔNTCP) 5 kentän kokoonpanoissa. Näillä potilailla oli vähennys 10% ainakin yhden arvioidun komplikaatio todennäköisyydet ja yli 15%: n vähennys kserostomia ja dysfagia NTCP arvot yhteen. Summattu NTCP yksittäisten potilaiden kuviossa 3. Keskimäärin NTCP vähennykset olivat 17,0% (95% CI, 13,0-21,1) ja suun kuivumisesta ja 8,1% (95% CI; 4,9-11,2) ja nielemishäiriö näissä 7 potilaita.

NTCP arvot Kserostomia (ylempi) ja nielemisvaikeudet (alempi) on esitetty per potilas IMRT (sininen), 3-kentän minimax- impt (harmaa) ja 5-kentän minimax- impt (vihreä). ΔNTCP vertailu- IMRT ja 3 (ylempi taulukko) tai 5 kenttiä (alempi taulukko) on suun kuivumisesta ja nielemisvaikeudet näkyvät jokaiselle potilaille. Summattu näistä ΔNTCP annetaan myös, ja potilaat lajitellaan sen mukaisesti. Virhe palkit osoittavat NTCP arvot parhaan ja huonoimman tapauksen virhe skenaarioita.

Loput 3 potilailla oli keskimäärin arviolta vähennykset 6,5% (95% CI, 4,2-8,8) ja suun kuivumisesta ja 5,0% (95% CI, 1,2-8,8) ja nielemisvaikeuksia. NTCP arvot xerostomia olivat jo alhainen IMRT kahdessa potilaalla on kurkunpään syöpä ja potilaan kanssa T1N0 nielun syöpä. Siksi absoluuttinen vähennys näiden arvojen pysynyt suhteellisen pieni.

käyttö 5 kentän sijasta 3-kentän konfiguroinnin vähensi NTCP arvoja kaikilla potilailla (kuvio 3). Se voidaan nähdä kuviosta 4, että määrän lisääminen kenttä parantaa säästävä tervettä kudosta, mutta hyöty ei kasva lineaarisesti. Toisin sanoen, arvioitu hyötyä ΔNTCP edelleen parantaa menee 5-7 kenttiä, mutta ei samaa suuruusluokkaa menee 2-3 tai 3-5 kentät.

ΔNTCP ja 95%: n luottamusväli väli annetaan funktiona joukko minimax optimoitu impt kenttiä Kserostomia (vasemmalla), nielemisvaikeudet (oikealla), kaikilla potilailla (ylempi) ja 7 potilaalla on yhdistetty NTCP vähennys suurempi kuin 15% (alempi).

Arvioitu NTCP vähennyksiä pahimmassa tapauksessa skenaarioita minimax impt verrattuna IMRT varten kserostomia ja nielemisvaikeudet oli 17,1% (95% CI, 11,4-22,7) ja 8,2% (95% CI; 6,1-10,4) vuonna edullisin 7 potilaista. Nämä vähennykset olivat hyvin verrattavissa nimellisen skenaariossa. Potilas yksittäiset NTCP eroja IMRT, 3 kenttä ja 5 kenttä minimax impt suunnitelmat ovat myös verrattavissa sekä parhaan ja huonoimman tapauksen virhe skenaarioita, joka esitetään virhepalkeilla kuvassa 3.

Keskustelu

Tuloksemme osoittavat, että valitut HNC potilaat voivat hyötyä suuresti vankka optimoitu impt verrattuna IMRT kannalta arvioitaessa kserostomia ja nielemisvaikeudet NTCP arvoja. Lisäksi meidän tutkimus osoitti, että minimax- optimointia impt on vertailukelpoisella vankka systemaattiseen asetukset ja valikoima virheitä kuin yleisesti käytössä PTV konseptin IMRT. Minimax- impt suunnitelmat oli riittävä Kattavuustavoite (D

98 95% määrätyn annoksen) väritelevisioiden kaikissa 3120 simuloidussa virhe skenaarioita näistä suunnitelmista. Lisäksi NTCP hyöty impt jotta IMRT säilyi samanlainen huonoimman virheen skenaarioita, mikä osoittaa, että tutkimuksen kohteena airot eivät ole herkempiä virheitä impt.

Sen sijaan PTV konsepti impt oli huono kestävyys suorituskyky in HNC potilaille, koska taulun kattavuus läsnäollessa virheiden saatiin vain 1 40 PTV-pohjainen impt suunnitelmia. Koska suurentaminen PTV marginaali 5 mm voinut estää coldspots raja ja keskustan väritelevisioiden, marginaalin käsite tuntuu riittämättömiä impt. Nämä PTV luotettavuutta tulokset Aiempien tutkimusten täydentämiseksi, mikä osoittaa epäsuotuisa käyttö PTV konseptin impt [14,15,17]. Kuitenkin rajusti huono vankka suorituskykyä, se voidaan nähdä myös tulos on tietojemme koskaan osoitettu siinä määrin HNC. Tämä esitys ei parantaa käyttämällä erilaisia ​​alan kokoonpanoissa.

Vaikka IMRT ja minimax impt ovat verrattavissa vakaudesta, ne eivät yleensä ole verrattavissa keskenään arvioidun NTCP arvoja. Suurin osa potilaista tässä tutkimuksessa voisi hyötyä suuresti impt, koska suhteellisen suuri NTCP muutoksia. Tämä oli kuitenkin ei päde kaikkiin HNC potilaille. Tämä puhuu huolellisen valintamenettelyn HNC potilaita, jotka hyötyvät impt. Siksi pidämme yksilöllisen analyysin välttämätöntä valittaessa HNC potilaiden protoni hoito [30]. Vaikka kynnys 15% yhdistettynä kserostomia ja nielemisvaikeudet NTCP vähentäminen valita paras HNC potilaista oli valittu mielivaltaisesti, me uskomme, että tällainen menetelmä potilaille voidaan valita, että voi olla eniten hyötyä protonin hoidon [31]. On huomionarvoista, että on käytetty erilaisia ​​NTCP malleja voi johtaa erilaisiin arvioitu hyöty. Nykyinen NTCP malleja kehitetään potilasryhmiä, jotka säteilytetään IMRT ja ne voivat olla erilaisia, kun annos toimitetaan impt.

arvioitu kliininen hyöty impt joka osoitettiin tutkimuksissa, joissa verrattiin IMRT ja PTV-pohjainen impt suunnitelmat [5,32] olisi mahdollisesti ollut suurempi käyttämällä vankka optimoinnin sijasta PTV-pohjainen impt suunnitelmia. Tämä käy ilmi tutkimuksessa Stuschke et al. [23]; vankka impt suunnitelma optimointi voi johtaa vähenemiseen annos kehon volyymin ja airot (ipsilateral ohimolohkon, pikkuaivot ja aivorungon) in HNC potilailla. Meidän havainnot täydentävät tätä, mutta pidettiin ulkopuolelle kuvaileva soveltamisalan tässä tutkimuksessa.

määrän lisääminen kentän suuntaan ei merkittävästi parantaa kestävyyttä varten PTV-pohjainen impt, joka on sopusoinnussa havaintojen Kraan et al. [17]. Itse asiassa yhä Kenttien numerot johti vähemmän potilailla, joilla on hyväksyttävä levoton CTV

54.25 kattavuus. Tämä johtuu todennäköisesti lisääntyneestä mukainen annoksen kohde tilavuuteen. Minimax impt suunnitelmat eivät osoittaneet erityistä alan riippuvuutta suunnitelman luotettavuuden huomioon sekä tavoitevolyymeja. Sen sijaan suhde kasvaa kentän numero ja lasku keskimääräinen annos Airot havaittiin, mikä johti myös vähentyneeseen NTCP arvioi. Erityisesti lisäämällä kaksi-kolme Kenttien numerot alensi annoksen airot merkittävästi, mikä oli myös nähdä Hopfgartner et al. [18].

, jonka tarkoituksena on realistinen Määritysvaihtoehdot ja valikoima virheitä kestävä optimointi ja arviointi tässä tutkimuksessa, mutta se voidaan silti väittää, että ne ovat liian pieniä tai liian suuria. Tekniikoita, kuten kartiokeila CT ja kaksienergistä CT eivät ole yleisesti saatavilla protoni klinikoilla, mutta voidaan olettaa olevan vakiokäytäntö lähitulevaisuudessa [33]. Tässä työssä, valinta asennuksen ja erilaisia ​​virheitä vankka suunnittelu on siis jossain määrin mielivaltainen ja voi muuttua riippuen kehittämiseen käytettävissä kuvantamisen ja todentaminen tekniikoita protoni hoitoa klinikoilla. Toiseksi PTV marginaali protonin suunnitelmia laajennettiin 1,5 mm, joka yrittää selittää valikoima virhe, joka johtuu CT epätarkkuuksia. Vaikka tämä on myös valittu mielivaltaisesti, uskomme, että laajentuminen PTV marginaali ei parantaisi tulosta riittävästi, kuten impt suunnitelmat virheitä esiintyy edelleen keskellä CTV. Vieressä CTV keskeinen sijainti virheitä, myös virheet sijaitsevat usein rajalla kohdetilavuudesta. Siksi uskomme, että vähentämällä PTV vaikuttaa luotettavuutta entisestään.

Vaikka sekä IMRT ja minimax impt säännöt ovat kestäviä, ei vankka optimointia IMRT suunnitelmia ja käyttämällä 10 mm: n lehden koon sijasta 5 mm saattanut yliarvioi hyötyä NTCP arvojen impt hieman [34]. Odotamme silti, että kestävä optimointi IMRT ei poista arvioitua merkitystä impt reilusti valittujen HNC potilaille, koska myös minimax impt suunnitelmat voitaisiin parantaa. Toisin IMRT optimointi aika minimax impt on pitkä (~ 1 tunti), joten se mahdotonta kerrata optimointitoi- löytää optimaalinen suunnitelma. Lisäksi eivät sisälly luotettavuutta optimointi ja arvioinnissa ovat satunnaisia ​​setup virheitä, mikä hämärtää annos jakaumia muuttamalla välinen aavistuksen. Vuonna PTV käsite satunnainen virheet otetaan huomioon laajentamalla marginaalia hieman [35], odotamme, että sama voi hakea käyttämällä hieman laajentunut setup virhe syötteenä vankka optimointiin. Lisätutkimuksia on tarpeen tutkia, jos todellakin vaikutusta satunnaisvirhetasoja impt on samanlainen kuin IMRT sisään HNC potilailla. Sama koskee rotaatio siirtymien ja anatomiset muodonmuutoksia. Me uskomme, että jotkut näistä kuin jäykkien siirtymä virheet voitaisiin osittain selittyä vankka optimointia, koska kiinnittäminen tekniikoita (termoplastinen maski ja niskatuki) varmistaa vähintään vaihtelua niska kallistus ja nämä virheet voivat jäljitellä jäykkä muutoksia, joita simuloitiin vankka optimointi. Kuitenkin jotkut anatominen muutokset voivat edellyttää erilaista luotettavuutta lähestymistapaa, kuten muodonmuutos mallinnus sisällä vankka optimointi tai online-adaptiivinen käsittely [17].

Johtopäätös

Minimax optimoitu impt ja IMRT suunnitelmat olivat verrattain vahvana läsnä kaikki simuloidun yhdistelmien systemaattisen valikoima ja asennuksen virheitä, mutta PTV-pohjainen impt suunnitelmat eivät olleet. Arvioitu kliinistä hyötyä riittävän Kattavuustavoite ja minimaalinen NTCP on minimax- impt oli kaikissa HNC suurempi kuin IMRT, mutta 7 erityisen merkittäviä. NTCP hyöty impt verrattuna IMRT säilyi samanlainen pahimman virheen skenaarioita. Lisääntyvä Kenttien numerot eivät vaikuttaneet suunnitella kestävyyttä, mutta osaltaan elimen tarpeessa. Tämän vuoksi päättelemme, että minimax impt riittävän määrän alojen tarjoaa mahdollisuuden luoda vankka suunnitelmia lisääntynyt arvioitu kliinistä hyötyä verrattuna IMRT.

tukeminen Information

S1 Kuva. Tavoitevolyymeja ja elin riskeihin tavoitteisiin.

Doi: 10,1371 /journal.pone.0152477.s001

(DOCX) B S1 Taulukko. Keskimäärin optimointi annos tavoitteita käytetään IMRT ja minimax impt.

Doi: 10,1371 /journal.pone.0152477.s002

(DOCX) B

Kiitokset

erinomainen suunnittelu apua Patrick Kalk ja Herman Credoe on ollut suureksi avuksi. Kiitämme Albin Fredriksson hänen arvokkaasta tuesta.