بررسی دز رسیده به بافت‌ سالم ریه در پرتودرمانی تومورهای ریوی به دو روش پرتودرمانی گیتد و معمولی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشگاه علوم پزشکی تهران

3 سازمان انرژی اتمی ایران

10.22052/6.2.53

چکیده

در پرتودرمانی تومورهای ریوی، حرکت تنفسی موجب جابه­ جایی بافت‌های‌ هدف شده و برای پوشش آن مارژین بزرگ­تری نیاز است. در روش گیتد اندازه میدان نسبت به روش معمولی کوچک‌‌‌تر و بنابراین حجم کم­تری از بافت سالم ریه مورد تابش قرار گرفته و عوارض درمان کاهش می‌یابد. هدف از این مطالعه مقایسه‌ی دز رسیده به بافت سالم ریه در دو روش پرتو‌درمانی گیتد و معمولی با استفاده از فانتوم دیجیتال NCAT و بررسی تأثیر اندازه تومور، مکان قرارگیری آن و حرکت دیافراگم در آسیب بافت سالم ریه در هر دو روش پرتودرمانی است. برای انجام کار، با استفاده از فانتوم دیجیتال NCAT و نرم‌افزار متلب تصاویر سی‌تی به­ صورت مجازی از بیمار تهیه شدند. تومور در سه اندازه مختلف به قطرهای 3، 4 و 5 سانتی‌متر در چهار بخش لوب بالا و پایین سمت راست و چپ ریه به تصاویر سی‌تی اضافه شدند. برای بررسی اثر دامنه حرکت دیافراگم در مارژین بهCTV ، میزان جابه­ جایی‌های مختلف دیافراگم از 2 تا 5/3  سانتی­متر با تغییرات 5/0 سانتی‌متر در نظر گرفته شد. به منظور رساندن دز 60 گری در 30 جلسه بهPTV ، از سیستم طراحی درمان PCRT-3D با الگوریتم محاسباتی سوپرپوزیشن، برای هر دو طراحی درمان گیتد و معمولی استفاده شد. در این بررسی 36 نمونه برای هر روش طراحی درمان مورد استفاده قرار گرفت. دز میانگین ریه، V20 در هر دو روش محاسبه و با هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد، تابع اندازه و محل قرارگیری تومور و همچنین میزان جابه ­جایی دیافراگم، حفظ بافت سالم ریه متفاوت است. به‌علاوه دز رسیده به بافت سالم ریه در روش گیتد نسبت به روش معمولی به ویژه برای تومورهای واقع در لوب پایین ریه کم­تر بوده و دز میانگین و V20 ریه به­ترتیب تا 5 گری و 37% کل جلسات کاهش می‌یابد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of lung normal tissue doses in lung tumors radiation therapy using both gated and conventional radiotherapy

نویسندگان [English]

  • sara shahzadeh 1
  • seyed mahmood reza aghamiri 1
  • somayeh gholami 2
  • hojjat mahani 3
  • mansoureh nabavi 2
چکیده [English]

In radiation therapy of lung tumors, respiratory motion causes target moving, so a larger margin is needed to cover the CTV. With the margin increasing, a larger volume of normal tissue will be exposed to high-dose. In this study, dosimetric parameters of normal lung tissue were compared between gated and conventional radiotherapy (RT), using the NCAT digital phantom.
Different series of CT images of sample patients were created, using the NCAT digital phantom and MATLAB software. Lesions with diameters of 3, 4 and 5cm were located in different positions of lung (left upper and lower lobes, right upper and lower lobes) in the CT images. Appropriate margins were applied to the CTVs depending on the radiation therapy technique and respiratory cycles. To evaluate the effect of diaphragm extension on the margins to CTV, different diaphragm motions were considered from 2 to 3.5 cm with 0.5 cm intervals. PCRT treatment planning system with superposition computational algorithm was used to deliver a dose of 60Gy in 30 fractions to the PTVs. Totally, 36 treatment plans were evaluated for each RT technique and mean lung dose (MLD) and V20 were calculated for both conventional and gated RT techniques.
In all cases, gated RT has a superior advantage compared to conventional RT. A significant impact on MLD and V20 reduction was seen in lung normal tissue in gated RT up to 5Gy and 37%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radiation Therapy
  • Lung tissue
  • Absorbed Dose
  • NCAT digital phantom
  • Gated treatment planning
  • Conventional treatment planning
L. Dunn. Assessing the impact of motion on treatment planning during stereotactic body radiotherapy of lung cancer. RMIT University, Australia, (2013). [2] I. Buzurovic, Y. Yu, M. Werner‐Wasik, T. Biswas, P. Anne, A. Dicker. Implementation and experimental results of 4D tumor tracking using robotic couch. Medical physics, 39(11) (2012) 6957–6967. [3] R. W. Underberg, J. R. v. S. de Koste, F. J. Lagerwaard, A. Vincent, B. J. Slotman, and S. Senan. A dosimetric analysis of respiration-gated radiotherapy in patients with stage III lung cancer. Radiation Oncology, 1(1) (2006) 8. [4] P. Giraud, E. Morvan, L. Claude, F. Mornex, C. Le Pechoux, J.-M. Bachaud. Respiratory gating techniques for optimization of lung cancer radiotherapy. Journal of thoracic oncology, 6(12) (2011) 2058–2068. [5] R. Muirhead, C. Featherstone, A. Duffton, K. Moore, S. McNee. The potential clinical benefit of respiratory gated radiotherapy (RGRT) in non-small cell lung cancer (NSCLC). Radiotherapy and Oncology, 95(2) (2010) 172–177. [6] W. P. Segars, B. Tsui, D. Lalush, E. Frey, M. King, and D. Manocha. Development and application of the new dynamic Nurbs-based Cardiac-Torso (NCAT) phantom. Journal of Nuclear Medicine, 42(5) (2001) 23. [7] C. P. Pokhrel and E. Heath. A Robust 4D Treatment Planning Approach for Lung Radiotherapy. Medical Physics, 40(6) (2013) 341. [8] H. H. Liu, P. Balter, T. Tutt, B. Choi, J. Zhang, C. Wang. Assessing respiration-induced tumor motion and internal target volume using four-dimensional computed tomography for radiotherapy of lung cancer. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics, 68(2) (2007) 531–540. [9] P. Giraud, Y. De Rycke, B. Dubray, S. Helfre, D. Voican, L. Guo. Conformal radiotherapy (CRT) planning for lung cancer: analysis of intrathoracic organ motion during extreme phases of breathing. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics, 51(4) (2001) 1081–1092. [10] S. Shahzadeh, S. Gholami, S. M. R. Aghamiri, H. Mahani, M. Nabavi, F. Kalantari. Evaluation of normal lung tissue complication probability in gated and conventional radiotherapy using the 4D XCAT digital phantom. Computers in biology and medicine, 97(1) (2018) 21–29. [11] R. McGurk, J. Seco, M. Riboldi, J. Wolfgang, P. Segars, and H. Paganetti. Extension of the NCAT phantom for the investigation of intra-fraction respiratory motion in IMRT using 4D Monte Carlo. Physics in medicine and biology, 55(5) (2010) 1475. [12] V. L. Clark and J. A. Kruse. Clinical methods: the history, physical, and laboratory examinations. JAMA, 264(21) (1990) 2808–2809. [13] P. ICRU. electron, proton and neutron interaction data for body tissues, Report 46. International Commission on Radiation Units and Measurements, Bethesda, MD, (1992). [14] A. Ahmad and S. M. Gadgeel, Lung cancer and personalized medicine: novel therapies and clinical management. Springer, (2016). [15] I. Prescribing. recording and reporting photon beam therapy (supplement to ICRU report 50). ICRU report, 62 (1999). [16] G. Videtic, J. Chang, K. Oliver. A Randomized Phase ii Study Comparing 2 Stereotactic Body Radiation Therapy (SBRT) Schedules for Medically Inoperable Patients with Stage I Peripheral Non-Small Cell Lung Cancer. Radiation Therapy Oncology Group, 915 (2012). [17] K. Asnaashari, M. R. G. Nodehi, S. R. Mahdavi,S. Gholami, H. R. Khosravi. Dosimetric comparison of different inhomogeneity correction algorithms for external photon beam dose calculations. Journal of Medical Physics/Association of Medical Physicists of India, 38(2) (2013) 74.