1. گروه انکولوژی اشعه ، انستیتوی سرطان پیتسبورگ ، پیتسبورگ ، پنسیلوانیا ، ایالات متحده. 2. گروه انکولوژی اشعه ، دانشگاه کیس وسترن رزرو ، کلیولند ، OH ، ایالات متحده آمریکا 3. گروه انکولوژی پرتودرمانی ، مرکز تحقیقات و تحقیقات سرطان یادبود MD Oswal ، Ludhiana (PB) ، هند.

Kehwar TS ، Akber SF ، Passi K. ارزیابی کیفی و رادیوبیولوژیک کیفی کاشت براکی تراپی بینابینی بالا - دوز. Int J Med Sci 2008 ؛5 (1): 41-49. doi: 10. 7150/ijms. 5. 41. https://www. medsci.org/v05p0041. htm

چکیده

شاخص های کیفیت تابش (QI) ، احتمال کنترل تومور (TCP) و احتمال عارضه بافت طبیعی (NTCP) برای ایمپلنت های بینابینی HDR تک و دو صفحه ای ایده آل مورد بررسی قرار گرفت. در تجزیه و تحلیل ، برنامه های درمانی هندسی بهینه سازی شده در حجم (GOV) برای مقادیر مختلف موجود در بین منبع (ISS) در سوند ، بین کاتتر (ICS) و فضای بین هواپیما (IPS) تولید شد. برای ایمپلنت های یک و دوتایی. هیستوگرام حجم دوز (DVH) برای هر طرح تولید شد و حجم پوشش 100 ٪ ، 150 ٪ و 200 ٪ برای محاسبه QIS ، TCP و NTCP بدست آمد. فرمول های دوز یکنواخت معادل بیولوژیکی مؤثر (Beeud) ، برای تومور و بافت های طبیعی ، برای محاسبه TCP و NTCP بدست آمد. مقادیر بهینه QIS ، به جز شاخص حجم خارجی (EI) ، و TCP در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر ، برای ایمپلنت های یک هواپیما و ISS = 1. 0 سانتی متر ، ICS = 1. 0 سانتی متر و IPS = 0. 75 به دست آمدبه 1. 25 سانتی متر ، برای ایمپلنت های دوبل - هواپیما. از این مطالعه ، ارزیابی شده است که ISS = 1. 0 سانتی متر ، ICS = 1. 0 سانتی متر ، برای کاشت یک هواپیما و IPS بین 0. 75 سانتی متر تا 1. 25 سانتی متر انطباق و یکنواختی دوز بهتری را ارائه می دهد.

واژه های کلیدی: ایمپلنت های بینابینی HDR ، شاخص های کیفیت ، فاصله بین منبع ، فاصله بین کاتتر ، هندسی-بهینه سازی در حجم ، دوز یکنواخت معادل بیولوژیکی مؤثر.

مقدمه

استفاده از واحدهای براکی تراپی رایانه ای ، کنترل شده از راه دور ، با دوز بالا (HDR) ، و سیستم های برنامه ریزی درمانی ، پوشش دوز کنفورمی را به حجم هدف و حداقل دوز ممکن برای بافت های طبیعی / اندام های بحرانی اطراف می دهد. با این حال ، اصول اساسی سیستم های دزیمتری [1 - 4] هنوز هم بر معیارهای قرارگیری منبع (توزیع فعالیت) و توزیع دوز در کاربردهای براکی تراپی تأثیر می گذارد. در کاربردهای Brachytherapy HDR ، مانند درمان سرطان دهانه رحم (ca. cx.) ، قوانین اساسی سیستم منچستر [1] هنوز در بسیاری از کلینیک ها در سراسر جهان دنبال می شود. در براکی تراپی بینابینی HDR (ISBT) هیچ یک از سیستم دزیمتری کلاسیک [1 - 4] دنبال نمی شود. این امر به این دلیل است که واحدهای HDR مدرن دارای یک منبع پله مینیاتوری از نوع مینیاتوری با فعالیت بالایی هستند که مزیت موقعیت های مختلف منبع (موقعیت های ساکن) و زمان (زمان ساکن) را به یک موقعیت خاص ساکن برای به دست آوردن توزیع دوز مناسب و هندسه ایزودوز ارائه می دهد. برای ایمپلنت HDR ، یک سیستم دزیمتری جدید ، معروف به سیستم دزیمتری منبع پله (SSDS) [5] ، ابداع شده است که در آن قوانین توزیع منبع و دوز با استفاده از قوانین اساسی انتخاب شده پاریس و سیستم های دزیمتری منچستر با برخی اصلاحات تشکیل شده است. واد

Kwan et al [6] یک مطالعه دوزیمتریک رایانه ای برای تعیین منبع بهینه و جداسازی روبان برای ایمپلنت های یکپارچه و هواپیما انجام داده اند ، و جداسازی روبان و هواپیما برای ایمپلنت های دوتایی با توجه به همگن دوز ، برای یکتایی - و دو برابر مورد بررسی قرار گرفت- هواپیمای Iridium - 192 (IR - 192) کاشت. در یک مطالعه دیگر از کاشت پستان از نوع Quimby ، فاصله بین لوله ای ، بر اساس اندازه کاشت ، مورد بررسی قرار گرفت [7]. هیچکدام از این مطالعه تاکنون قادر به بهینه سازی این پارامتر برای کاشت هواپیمای HDR و دوتایی HDR نیست. در این کار ، ما یک مطالعه دوزیمتریک رایانه ای از ایمپلنت های HDR انجام دادیم تا مقادیر بهینه از بین منبع - فاصله (ISS) ، در سوند و فاصله بین کاتتر (ICS) ، در حجم هدف (تلویزیون) ، پیدا کنیم. برای کاشت هواپیمای منفرد ایده آل. این کار با محاسبه شاخص های مختلف کیفیت تابش (QI) برای بهینه سازی هندسی در برنامه های درمانی حجم (GOV) انجام شد. حالت بهینه سازی GOV به دلیل سادگی آن انتخاب شد ، در غیر این صورت خواننده می تواند هر روش مناسب دیگری را در عمل انتخاب کند. فاصله بین هواپیما - فاصله (IPS) برای ایمپلنت های دوتایی هواپیمای ایده آل نیز با استفاده از مقادیر بهینه ISS و ICS ، به دست آمده از ایمپلنت های هواپیما منفرد ، با محاسبات فوق در برنامه های درمانی GOV تعیین شده است. مفهوم دوز یکنواخت معادل بیولوژیکی مؤثر (Beeud) برای محاسبه احتمال کنترل تومور (TCP) [8 ، 9] و احتمال عوارض بافت طبیعی (NTCP) [10] برای این برنامه های HDR معرفی شده است.

روش ها و مواد

پارامترهای دوزاری

برای بررسی مقادیر ایده آل ISS ، ICS و IPS در کاشت بینابینی HDR ، که برای آن توزیع دوز تقریباً ایده آل در حجم هدف و حداکثر کمبود بافت ها / اندام های طبیعی اطراف ، قابل دستیابی است ، یک تجزیه و تحلیل کمی از ایمپلنت های صفحه ای تک و دوگانه ایده آلبرای مقادیر مختلف ISS و ICS انجام شده است. تجزیه و تحلیل با محاسبات و مقایسه QIS ، TCP و NTCP مختلف برای برنامه های درمانی GOV این ایمپلنت ها انجام می شود. شاخص های کیفیت مورد استفاده در این مطالعه عبارتند از: شاخص پوشش (CI) ، شاخص حجم خارجی (EI) ، شاخص همگن دوز نسبی (DHI) ، شاخص مصرف بیش از حد (ODI) و نسبت غیر یکنواختی دوز (DNR)، و به عنوان:

1. شاخص پوشش (CI): کسری از حجم هدف که یک دوز برابر یا بیشتر از دوز مرجع دریافت می کند [11].

2. شاخص حجم خارجی (EI): نسبت حجم بافت طبیعی که یک دوز برابر یا بیشتر از دوز مرجع به حجم هدف دریافت می کند [11].

3. شاخص همگن دوز نسبی (DHI): این به عنوان نسبت حجم هدف تعریف می شود که در محدوده 1. 0 تا 1. 5 برابر دوز مرجع به حجم هدف که یک دوز برابر یا بیشتر دریافت می کند ، دوز دریافت می کند. از دوز مرجع [11].

4- شاخص حجم مصرف بیش از حد (ODI): این نسبت حجم هدف است که یک دوز برابر یا بیش از 2. 0 برابر دوز مرجع به حجم هدف دریافت می کند که یک دوز برابر یا بیشتر از دوز مرجع دریافت می کند[11]

5- نسبت غیر یکنواختی دوز (DNR): این نسبت حجم هدف است که دوز برابر یا بیشتر از 1. 5 برابر دوز مرجع را به حجم هدف دریافت می کند که یک دوز برابر یا بیشتر از آن دریافت می کنددوز مرجع [12].

شرایط برای کاشت ایده آل جایی است که مقادیر QIS باید به شرح زیر باشد

برای محاسبه QI های تعریف شده در بالا ، برای ایمپلنت های یک صفحه ، اهداف ایده آل از حجم هدف از ابعاد طول (L = 6. 0 سانتی متر) × عرض (W = 5. 0 سانتی متر) × ضخامت (T = 1. 0 سانتی متر) در نظر گرفته شده است. در حالی که مقادیر ISS و / یا ICS را تغییر می دهد ، گاهی اوقات طول و عرض اضافی حجم هدف نیز اضافه می شود تا فاصله ثابت بین سطح هدف و موقعیت های ساکن محیطی و / یا سطح هدف و کاتترهای محیطی را حفظ کند. کاتترها و موقعیتهای ساکن محیطی در فاصله 0. 5 سانتی متر از مرز حجم هدف قرار گرفتند. برنامه های درمانی با استفاده از سیستم برنامه ریزی درمانی 3 - D با استفاده از افلاطون (Nucletron BV ، Veenendaal ، هلند) تولید شد. نقاط دوز بر روی سطح حجم هدف نسبت به موقعیت های ساکن فعال قرار گرفتند. تمام نقاط دوز ، در کاشت ، برای عادی سازی دوز برای دوز کل 42 Gy با 3. 5 Gy در هر کسری استفاده شد. DVH تجمعی (CDVH) برای برنامه های درمانی GOV برای مقادیر مختلف ISS و ICS تولید شد. مقادیر IC از 0. 5 سانتی متر تا 2. 0 سانتی متر ، در مراحل 0. 25 سانتی متر متفاوت است. برای هر مقادیر ICS ، ISS از 0. 25 سانتی متر تا 2. 0 سانتی متر در مراحل 0. 25 سانتی متر متفاوت است. در هر برنامه درمانی ، سطوح ایزودوز 100 ٪ (42 Gy) ، 150 ٪ (63 Gy) و 200 ٪ (84 Gy) برای یافتن حجم پوشش دوز مربوطه تولید شدند. با مقایسه QIS برای کلیه برنامه های درمانی ، مقادیر بهینه ISS و ICS به دست آمد که QIS نزدیکترین مقادیر یک کاشت ایده آل است.

برنامه های درمانی GOV همچنین با استفاده از مقادیر بهینه ISS و ICS ، برای ایمپلنت های مضاعف تولید شد ، که از آنالیز QI کاشت هواپیمای منفرد بدست آمده است. CDVH ها برای فاصله بین هواپیما (IPS) از 0. 5 سانتی متر تا 2. 0 سانتی متر در مراحل 0. 25 سانتی متر و حجم پوشش برای سطوح ایزودوز 100 ٪ ، 150 ٪ و 200 ٪ از CDVH ها بدست آمد ، همانطور که محاسبه شد. برای ایمپلنت های یک طرح ، برای محاسبه QI های ذکر شده فوق برای هر برنامه درمانی با مقدار IPS مختلف.

مدل های رادیویی

مدل درجه دوم خطی (LQ) یک روش ساده برای توصیف دوز - پاسخ از طرح های مختلف کسری ، از نظر دوز بیولوژیکی مؤثر (BED) فراهم می کند [13]. تختخواب برای HDR ISBT [9] برای دوز کل D (Gy) که با دوز D (GY) در هر کسری تحویل داده می شود

در جایی که نسبت α/ß پارامتر خاص بافت است و نسبت ضرایب آسیب کشنده به آسیب زیرزمینی است ، و G عاملی است که برای ترمیم ناقص آسیب زیرزمینی در طی فاصله متقابل بین کسری است. در این مطالعه فرض بر این است که فاصله زمانی بین کسری به اندازه کافی کافی است تا امکان ترمیم کامل آسیب زیرزمینی فراهم شود ، از این رو G به عنوان 1 گرفته می شود.

احتمال کنترل تومور (TCP) [8 ، 9] برای توزیع دوز یکنواخت در حجم هدف توسط

جایی که ρ ، v ، α و تختخواب_tچگالی سلول کلونوژنیک ، حجم هدف ، ضریب آسیب کشنده (رادیو - حساسیت آسیب کشنده) و بستر برای هدف است. توزیع دوز ISBT HDR در حجم هدف بسیار غیر یکنواخت است و دارای شیب دوز بالایی است ، از این رو معادله (7) نمی تواند به طور مستقیم برای محاسبه TCP دقیق اعمال شود. از این رو ، برای به دست آوردن بیان مناسب TCP برای کاشت HDR ISBT مناطق مختلف کاشت ISBT HDR در نظر گرفته شده است (شکل 1). همچنین نشان داده شده است که حجم هدف به چهار منطقه تقسیم می شود که (1) منطقه ای که دوز کمتر از دوز مرجع دریافت می کند ، (2) منطقه ای که در محدوده 1. 0 تا 1. 5 برابر از دوز مرجع دریافت می کند، (3) منطقه ای که در محدوده 1. 5 تا 2. 0 برابر از دوز مرجع ، دوز دریافت می کند ، و (4) منطقه ای که دوز برابر یا بیش از 2. 0 بار از دوز مرجع دریافت می کند. هر منطقه از حجم هدف دارای زنبور عسل خاص خود است. بیان Beeud ، برای تومور ، در Apendix - A مشتق شده است ، جایی که در نظر گرفته می شود که توزیع دوز غیر یکنواخت در حجم هدف وجود دارد. حجم هدف به تعداد وکسل های "N" با حجم کافی تقسیم می شود. بنابراین می توان فرض کرد که توزیع دوز در وکسل یکنواخت است. عبارت Beeud ، که در معادله (ه) ضمیمه - A آورده شده است - A به صورت نوشته شده است

جایی که V حجم هدف است ، v_iآیا حجم وکسل اول حجم هدف و تختخواب است_tiبستر وکسل اول حجم هدف است. اشتراک "T" نشانگر حجم هدف است. با استفاده از Beeud از هر منطقه ، که در شکل 1 نشان داده شده است ، TCP ممکن است به عنوان نوشته شود

جایی که اصطلاحات TCP₁، TCP₂، TCP₃، و TCP₄TCP از مناطق تعریف شده فوق به ترتیب از حجم هدف هستند. عبارات این اصطلاحات به شرح زیر آورده شده است

1. TCP برای منطقه حجم هدف که دوز کمتر از دوز مرجع دریافت می کند

با تنظیم مجدد و استفاده از مقدار معادله (1) ، ممکن است بنویسیم

2. TCP برای منطقه حجم هدف که دوز در محدوده 1. 0 تا 1. 5 برابر از دوز مرجع دریافت می کند

با استفاده از مقدار معادله (3) ، ممکن است بنویسیم

3. TCP برای منطقه حجم هدف که در محدوده 1. 5 تا 2. 0 بار از دوز مرجع دوز دریافت می کند

با تنظیم مجدد و استفاده از مقادیر معادلات (4) & (5) ، ممکن است بنویسیم

4- TCP برای منطقه حجم هدف که دوز برابر یا بیشتر از 2 برابر دوز مرجع دریافت می کند

با استفاده از مقدار معادله (4) ، ممکن است شکل TCP4 را داشته باشیم

اکنون معادلات ضرب و تنظیم مجدد 9 (الف) - 9 (د) ، بیان TCP خالص ممکن است توسط

احتمالاً سه پارامتر رادیوبیولوژیکی ، که در فرمولاسیون TCP در نظر گرفته شده است ، مانند چگالی سلول کلونوژنیک (ρ) ، حساسیت به رادیو (α) و میزان تکثیر سلولی (T_p) بر پدیدارشناختی TCP تأثیر می گذارد و وابسته به وکسل است. در این کار فرض بر این است که دو پارامتر اول در کل حجم هدف ثابت هستند و تأثیر نرخ تکثیر سلولی ناچیز است.

بیان مبتنی بر رادیوبیوئولوژیک از احتمال عارضه بافت طبیعی (NTCP) برای توزیع دوز یکنواخت در بافت / اندام طبیعی ، در ابتدا توسط کالمن و همکاران [14] پیشنهاد شد و توسط زیدر و آمول اصلاح شد [15]. Kehwar و Sharma [16] و Kehwar [10] به ترتیب این مدل را برای مدل های چند مؤلفه (MC) و مدلهای درجه دوم خطی (LQ) گسترش داده اند. این اشکال گسترده ، از مدل NTCP برای مدلهای MC و LQ ، به دوزهای تحمل بافت طبیعی گزارش شده توسط Emami و همکاران [17] در TD تعبیه شده است_5/5و TD_50/5برای حجم جزئی از بافت ها / اندام های مختلف طبیعی. معادله Kehwar's [10] NTCP مدل LQ ممکن است به عنوان نوشته شود

جایی که V و تختخواب_nحجم جزئی کسری است (V = V/V₀، اینجا v و v₀حجم جزئی و حجم مرجع بافت / اندام طبیعی به ترتیب) و بستر بافت / اندام طبیعی است. سپس₀و K پارامترهای قابل تنظیم غیر منفی خاص بافت هستند. توزیع دوز خارج از حجم هدف در بافت طبیعی مجاور بسیار یکنواخت است ، از این رو معادله (11) برای محاسبه NTCP برای چنین شیب دوز بالا قابل استفاده نیست. برای این منظور ، کل حجم بافت / اندام طبیعی به دو منطقه تقسیم می شود ، یعنی (1) منطقه ای که دوز کمتر از دوز مرجع دریافت می کند ، و (2) منطقه ای که یک دوز برابر یا بیشتر از آن را دریافت می کنددوز مرجعهر ناحیه از بافت طبیعی دارای زنبور عسل خاص خود است. بیان Beeud برای بافت طبیعی در Apendix-B مشتق شده است ، جایی که در نظر گرفته می شود که توزیع دوز غیر یکنواخت در بافت طبیعی وجود دارد ، و به تعداد "N" زیر حجم های بسیار کوچک تقسیم می شود (وکسل ها). همچنین فرض بر این است که توزیع دوز در زیر حجم یکنواخت است. از معادله (11) مشاهده می شود که معادله NTCP یک اصطلاح افزودنی از حجم نیست ، به عنوان TCP برای تلویزیون ، بنابراین NTCP وکسل ها نمی توانند NTCP خالص کل بافت طبیعی را ارائه دهند. بنابراین ، معادله (11) برای افزودن حجم وکسل ها اصلاح شده است ، و اصطلاح جدید به عنوان فاکتور NTCP (NTCPF) شناخته می شود که به عنوان نوشته شده است

جایی که v₀حجم مرجع بافت / اندام طبیعی و V است_iحجم ith voxel در بافت / اندام طبیعی است. بیان Beeud ، از ضمیمه - B ، برای بافت طبیعی توسط نوشته شده است

با استفاده از Beeud از هر منطقه از بافت / اندام طبیعی ، NTCPF ممکن است به عنوان نوشته شود

جایی که اصطلاحات ntcpf_n1، و ntcpf_n2NTCPF های فوق به ترتیب دو منطقه بافت طبیعی تعریف شده است. عبارات این اصطلاحات به شرح زیر آورده شده است

1. NTCPF برای ناحیه بافت / اندام طبیعی که دوز کمتری از دوز مرجع دریافت می کند

جایی که ، V ، حجم طبیعی بافت بافت / اندام طبیعی است. با تنظیم مجدد و استفاده از مقدار معادله (2) ، ممکن است بنویسیم

2. NTCPF برای ناحیه بافت / اندام طبیعی که دوز برابر یا بیشتر از دوز مرجع دریافت می کند

با استفاده از مقدار معادله (3) ، ممکن است بنویسیم

با افزودن و تنظیم مجدد معادلات (14a) و (14b) ، NTCPF خالص به صورت نوشته خواهد شد

NTCP خالص از معادله (15) توسط نوشته شده است

برای مقایسه آماری ، دو آزمون t دانشجویی بدون جفت دم در نتایج برنامه های NO و GOV استفاده می شود.

نتایج

تجزیه و تحلیل دوزاری

الف) کاشت صفحه تک

منحنی ها برای ایمپلنت های تک صفحه بین ISS و IQ ترسیم شدند که در شکل های 2 تا شکل 6 نشان داده شده اند. شکل 2 نشان می دهد که CI از 0. 98 به 0. 97 برای مقادیر ISS کاهش می یابد، که ممکن است تقریباً ثابت در نظر گرفته شود. شیب خطوط خطی برای تمام مقادیر IC S-0. 006 است. CI در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر 0. 98 این طرح ها هستند.

شکل 3 نشان می دهد که مقدار EI در یک روند خطی برای همه مقادیر ICS و برای هر مقدار ISS به طور غیر قابل توجهی افزایش می یابد. در این طرح ها، شیب تمام خطوط خطی با میانگین 0. 0012 (0. 0012، 0. 0013) تقریبا ثابت می ماند.

از شکل 4 مشخص است که در ابتدا مقدار DHI با افزایش ISS و ICS افزایش می یابد و در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر به حداکثر مقدار می رسد و سپس با ISS کاهش می یابد. مقادیر DHI در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر برای این طرح ها 0. 851 است.

رابطه بین ODI و ISS برای مقادیر مختلف ICS در شکل 5 نشان داده شده است. به نظر می رسد که مقدار ODI با افزایش ISS و ICS کاهش می یابد و در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر به حداقل می رسد و پس از آن شروع به افزایش می کند. ISS و ICS. مقادیر ODI در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر برای این طرح ها 0. 079 است. شکل 6 رابطه مشابه بین DNR و ISS را بین ODI و ISS نشان می دهد.

QI محاسبه شده برای ایمپلنت HDR ایده آل نشان می دهد که در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر، مقادیر DHI، ODI و DNR به سطح بهینه می رسند. در این مطالعه، مقادیر QIs برای ایمپلنت تک صفحه در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر CI = 0. 98 است. EI = 0. 062; DHI = 0. 851; ODI = 0. 079 و DNR = 0. 149، به ترتیب.

نمودار شماتیک حجم هدف (TV)، بخشی از حجم هدف (TVD) را نشان می دهد_مرجع) که دوز برابر یا بیشتر از دوز مرجع D را دریافت می کند_مرجعسطح ایزودوز که 1. 5 زمان از دوز مرجع (1. 5 D_مرجع، و 2. 0 برابر دوز مرجع (2. 0 D_مرجع).

مقایسه کمی CI محاسبه شده برای مقادیر مختلف ISS و ICS برای طرح های NO و GOV برای ایمپلنت های بینابینی تک صفحه HDR ایده آل.

مقایسه EI محاسبه شده برای ISS و ICS مختلف برای طرح های GOV، ایمپلنت های بینابینی تک صفحه HDR ایده آل.

مقایسه DHI محاسبه شده برای ISS و ICS مختلف برای طرح های GOV، ایمپلنت های بینابینی تک صفحه HDR ایده آل.

مقایسه ODI محاسبه شده برای ISS و ICS مختلف برای طرح های GOV، ایمپلنت های بینابینی تک صفحه HDR ایده آل.

مقایسه DNR محاسبه شده برای ISS و ICS مختلف برای طرح های GOV، ایمپلنت های بینابینی تک صفحه HDR ایده آل.

ب) ایمپلنت Double Plane

برای سادگی مطالعه، بهترین مقادیر مناسب ISS و ICS (ISS = 1. 0cm & ICS = 1. 0cm) که برای آن ها DHI، ODI و DNR به مقادیر بهینه در ایمپلنت های تک صفحه دست می یابند، برای ساخت ایمپلنت دو صفحه استفاده شد. این مقادیر ISS و ICS ممکن است برای ایمپلنت های هواپیمای دوبل بهینه نباشند. طول و عرض ایمپلنت ثابت نگه داشته شد در حالی که جداسازی بین هواپیما (IPS) اجازه داشت از 0. 5 سانتی متر تا 2. 0 سانتی متر در مراحل 0. 25 سانتی متری تغییر کند. طرح های GOV برای هر IPS ایجاد شد و برای کشف پوشش حجمی برای سطوح ایزودوز 100، 150 و 200 درصد، DVH ها تولید شدند. از حجم های تعیین شده در بالا، QI ها محاسبه شدند و دریافتند که تغییرات QI با IPS شبیه به IQ با ISS است. برای IPS = 0. 75 سانتی متر تا 1. 25 سانتی متر، QI ها برای درمان هدفی با ضخامت از 1. 75 تا 2. 25 سانتی متر بهینه هستند. مقادیر QI برای IPS = 1. 0 سانتی متر CI = 0. 978، EI = 0. 08، DHI = 0. 88، ODI = 0. 09 و DNR = 0. 29 است. اگر IPS بیشتر از 1. 25 سانتی متر افزایش یابد، DHI کاهش می یابد و ODI افزایش می یابد و یک نقطه سرد بین دو صفحه ایجاد می شود.

نمودارهای بین QI و IPS، برای هر دو نوع پلان، مشابه ایمپلنت های تک پلان بود، از این رو برای جلوگیری از تکرار ارقام، در این مقاله لحاظ نشده است.

تجزیه و تحلیل رادیو بیولوژیکی

BEEUD ها با استفاده از رابطه (8) برای بخش های مختلف تلویزیون با استفاده از α/β = 10 گری، α = 0. 35 گ ی-1 [13]، و تراکم سلول کلونوژنیک ρ = 10 7 [18] برای محاسبه محاسبه شده اند. ارزش خالص TCP با استفاده از معادله (10) برای کل تلویزیون. در محاسبه BEEUD، برای یک منطقه خاص از تلویزیون، حجم آن ناحیه به حجم های فرعی بسیار کوچک تقسیم می شود و فرض می شود که توزیع دوز یکنواخت در هر زیر حجم وجود دارد. نمودارهای بین TCP های خالص و ISS در شکل 7 نشان داده شده است، که در آن TCP برای ایمپلنت ICS = 1. 0 سانتی متر و ISS = 1. 0 سانتی متر در مقایسه با سایر تنظیمات ICS و ISS بالاتر است.

مقایسه TCP محاسبه شده، بر اساس معادله LQ، برای متغیر ISS و ICS برای طرح های GOV، ایمپلنت های بینابینی تک صفحه HDR ایده آل.

برای محاسبه NTCP برای بافت نرمال، بافت / اندام طبیعی به دو ناحیه تقسیم می شود: (1) ناحیه ای که دوز کمتر از دوز مرجع دریافت می کند و (ب) ناحیه ای که دوز برابر یا بیشتر از دوز دریافت می کند. دوز مرجعبرای هدف نشان دادن و شبیه سازی عوارض ریوی در ایمپلنت های HDR پستان، مقادیر BEEUDs برای هر ناحیه از بافت / اندام طبیعی با استفاده از مقادیر مشتق شده از پارامترهای [10]، N محاسبه شد.₀= 3. 93، k = 1. 03، برای مجموعه ترکیبی داده های تحمل ریه، و α = 0. 075 G y-1، برای داده های تحمل ریه امامی و همکاران [17] و مقادیر منتشر شده α/β = 6. 9 گری [19، 20]. نمودارهای NTCP و ISS برای تنظیمات مختلف ICS در شکل 8 نشان داده شده است، که در آن مشاهده می شود که مقدار NTCP با افزایش ICS و ISS افزایش می یابد و بالاترین مقدار در ICS = 2. 0 سانتی متر و ISS = 2. 0 سانتی متر است. نتایج مشابهی برای ایمپلنت های دابل پلان به دست آمد، اما برای جلوگیری از تکرار، ارقام درج نشده است.

مقایسه NTCP محاسبه شده، بر اساس معادله LQ، برای طرح های ISS و ICS GOV مختلف، ایمپلنت های بینابینی تک صفحه HDR ایده آل.

بحث

تعدادی از شاخص های کیفیت برای ارزیابی ایمپلنت های بینابینی LDR و HDR پیشنهاد شده است، مانند DHI و DNR پیشنهاد شده توسط Saw و Suntharalingam [21، 22] و Saw و همکاران [12] برای براکی تراپی بینابینی LDR و توسط Meertens و همکاران به تصویب رسید.[11] برای ارزیابی ایمپلنت های بینابینی HDR. از این رو، در این مطالعه از مقادیر QI همانطور که توسط Meertens و همکاران [11] تعریف شده است استفاده کردیم.

عبارات TCP و NTCP که QIهای تعریف شده در بالا را شامل می شوند در این کار مشتق شدند و اثرات تغییر در ISS و ICS در طرح های GOV ایمپلنت های بینابینی HDR ایده آل مورد بررسی قرار گرفت. شکل - 7 و 8 اثر تغییر در ISS و ICS را بر TCP و NTCP نشان می دهد. محاسبات TCP و NTCP، توسط اکثر محققین [8، 9، 10، 14، 15، 16]، بر اساس کل حجم بافت هدف یا طبیعی با یک دوز واحد یا با تقسیم کل حجم به وکسل های کوچک انجام می شود. در این کار، ما رویکرد متفاوتی را انتخاب کرده ایم، که در آن تلویزیون و NTV به ترتیب به 4 و 2 قسمت برای تعریف QIهای مرتبط با بافت هدف و طبیعی تقسیم می شوند. عبارات BEEUD برای این بخش های تلویزیون و NTV مشتق شده اند و در بیان TCP و NTCP گنجانده شده اند.

در سیستم دزیمتری پاریس که برای سیم ها و روبان های Ir-192 طراحی شده است، پیشنهاد می شود که برای داشتن پوشش بهتر تلویزیون، باید طول فعال کاتترها را افزایش داد و کاتترهای محیطی باید خارج از حجم هدف قرار گیرند. اما با انجام این کار، EI را نیز افزایش می دهد که در نتیجه NTCP را افزایش می دهد. بسیاری از محققان این جنبه را بررسی کردند و اظهار داشتند که با بهینه سازی مناسب ایمپلنت می توان طول فعال کاتترها را در مقایسه با پلان های غیربهینه با زمان ماندگاری یکنواخت کاهش داد [5، 23، 24، 25]، زیرا در بهینه سازی زمان ماندن موقعیت های سکونتدر انتهای کاتترها و کاتترهای محیطی برای جبران کمبود مکان منبع فراتر از بیرونی ترین موقعیت ها افزایش می یابد.

کوان و همکاران [6] گزارش کرده اند که با توجه به همگنی دوز، در داخل ایمپلنت ها، منبع و جداسازی روبان بهینه برای ایمپلنت های تک صفحه 1. 0 سانتی متر و فاصله روبان و صفحه 1. 5 سانتی متر برای ایمپلنت ها به دست آمد. ایمپلنت های هواپیمای دوبل، با حفظ فاصله 1. 0 سانتی متری از منبع. Zwicker و همکاران [7] دریافتند که فاصله بین صفحه ای در ایمپلنت های سینه نوع Quimby وابسته به اندازه ایمپلنت است.

Major و همکاران [26] اثر اندازه گام منبع و جداسازی کاتتر بر DNR را برای ایمپلنت های HDR بینابینی پستان غیربهینه و بهینه مورد مطالعه قرار داده اند. در مطالعه آنها، کمترین مقدار DNR برای اندازه گام منبع 10 میلی متر گزارش شده است. اثر جداسازی کاتتر در اندازه گام منبع 5 میلی متر مورد مطالعه قرار می گیرد. جداسازی کاتتر از 10 به 20 میلی متر افزایش یافت که برای آن مقدار DNR از 0. 15 به 0. 22 افزایش یافته است. در حالی که در مطالعه حاضر، QIها برای مقادیر ذکر شده در ISS و ICS مورد ارزیابی قرار گرفتند و کمترین DNR در ISS = 1. 0 سانتی متر و ICS = 1. 0 سانتی متر یافت شد، که در آن ISS = 1. 0 سانتی متر همان اندازه گام منبع 10 میلی متر است.

از نتایج مطالعه حاضر ، می توان نتیجه گرفت که در کاشت های HDR ISBT ، GOV نتیجه مطلوب را با توجه به QIS ، TCP و NTCP ارائه می دهد و به بهترین وجه توزیع دوز تقریباً یکنواخت در حجم کاشته شده است. در حالی که ایمپلنت های ISBT HDR با استفاده از سیستم های دزیمتری کلاسیک یا فرآیند غیر بهینه سازی منجر به نتایج رضایت بخش می شوند. همچنین مشاهده می شود که بر اساس توطئه های CI ، EI و NTCP ، هیچ نتیجه گیری نمی توان در مورد مقادیر ICS و ISS (و IPS) برای بهینه سازی کاشت HDR تک و دو صفحه ای استفاده کرد. در حالی که DHI ، ODI ، DNR و TCP به وضوح نشان می دهند که مقادیر بهینه آنها در ICS = 1. 0 سانتی متر و ISS = 1. 0 سانتی متر است ، برای کاشت صفحه و ICS = 1. 0 سانتی متر ، ISS = 1. 0 سانتی متر و IPS = 0. 75 تا 1. 25 سانتی متر ، برایایمپلنت های هواپیمای دوتایی همانطور که در مطالعه نشان داده شده است.

تضاد منافع

نویسندگان اعلام کرده اند که هیچ تضاد منافع وجود ندارد.

منابع

1. پیترسون R ، پارکر HM. سیستم دوز برای درمان با اشعه گاما. Br J Radiol. 1934 ؛7: 592- 632

2. Quimby EH. گروه بندی لوله های رادیوم در بسته ها و طاعون برای تولید توزیع مورد نظر تابش. Am J Roentgenol. 1932 ؛27: 18

3. Quimby EH. توسعه دزیمتری در رادیوم درمانی. در: (ویرایش) Hilaris Bs. بارگذاری: 20 سال تجربه ، 1955 - 1975 ؛مجموعه مقالات دومین سمپوزیوم بین المللی در مورد پرتودرمانی. نیویورک: مرکز سرطان یادبود Sloan-Kettering. 1975: 1-6

4- Pirequin B ، Dutreix A ، Paine Ch. و همکارانسیستم پاریس در پرتودرمانی بینابینی. Acta Radiol Oncol. 1978 ؛17: 33-48

5. Van der Laarse R. سیستم دزیمتری منبع پله به عنوان پسوند سیستم پاریس. در: (ویرایش) قالب RF ، Batterma JJ ، Martinez AA ، Speiser BL. براکی تراپی از رادیوم تا بهینه سازی. Veenendaal ، هلند: Nucletron Inteational. 1994: 352-372

6. Kwan DK ، Kagan AR ، Olch AJ ، Chan Pym. و همکارانIRIDIUM یک و دوتایی - هواپیمایی - 192 کاشت بینابینی: دستورالعمل های کاشت و دزیمتری. مدفیزیک1983 ؛10 (4): 456- 461

7. Zwicker RD ، Schmidt R ، Schiller B. برنامه ریزی IR - 192 کاشت بذر برای تقویت تابش به پستان. Int J Radtiat Oncol Biol Phys. 1985 ؛11: 2163- 2170

8. Nahum AE ، Tait DM. حداکثر رساندن کنترل با نسخه دوز سفارشی برای تومورهای لگن. در: (ویرایش) پرتودرمانی پیشرفته: نظارت بر پاسخ تومور و برنامه ریزی درمانی. Breit A (هایدلبرگ: اسپرینگر) 1992. 425-431

9. Visser AG ، Van Den Aardweg GJMJ ، PC Levendag. میزان دوز پالس و براکی تراپی با میزان بالا با دوز بالا: انتخاب برنامه های براکی تراپی برای جایگزینی درمان با دوز پایین. Int J Radtiat Oncol Biol Phys. 1996 ؛34 (2): 497- 505

10. Kehwar Ts. رویکرد تحلیلی برای برآورد احتمال عارضه بافت طبیعی با استفاده از بهترین تناسب دوزهای تحمل بافت طبیعی در معادله NTCP مدل درجه دوم خطی. J Cancer Res Ther. 2005 ؛1 (3): 168-179

11. Meertens H ، Borger J ، Steggerda M ، Blom A. ارزیابی و بهینه سازی توزیع دوز براکی تراپی بینابینی. در: (ویرایش) قالب RF ، Batterma JJ ، Martinez AA ، Speiser BL. براکی تراپی از رادیوم تا بهینه سازی. Veenendaal ، هلند: Nucletron Inteational. 1994: 300-306

12. اره CB ، Suntharalingam N ، Wu A. مفهوم عدم یکنواختی دوز در براکی تراپی بینابینی. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1993 ؛26 (3): 519- 27

13. Fowler JF. فرمول خطی-کوادراتیک و پیشرفت در رادیوتراپی کسری. Br J Radiol. 1989 ؛62: 679- 694

14. Kallman P ، Agren A ، Brahme A. تومور و پاسخ بافت طبیعی به زایمان دوز غیر یکنواخت. Int J Radiat Biol. 1992 ؛62: 249- 62

15. Zaider M ، Amols HI. ملاحظات عملی در استفاده از احتمالات عارضه سالم محاسبه شده برای درمان - بهینه سازی برنامه. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1999 ؛44: 439- 47

16. Kehwar TS ، Sharma SC. بهترین تناسب داده های تحمل بافت طبیعی به مدل چند مؤلفه. Polish J Med Phys Eng. 2003 ؛9 (4): 239- 269

17. Emami B ، Lyman J ، Brown A. et al. تحمل بافت طبیعی به تابش درمانی. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1991 ؛21: 109- 122

18. Webb S ، Nahum AE. مدلی برای محاسبه احتمال کنترل تومور در رادیوتراپی از جمله اثرات توزیع ناهمگن دوز و تراکم سلول کلونوژنیک. Phys Med Biol. 1993 ؛38: 653- 666

19. Overgaard M. پیامدهای بالینی کسری غیر استاندارد. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1985 ؛11: 1225-1226

20. Overgaard M. شکستگی دنده ناشی از پرتودرمانی خود به خود در بیماران مبتلا به سرطان پستان تحت درمان با تابش پس از ماستکتومی. Acta Oncologica. 1988 ؛27: 117-122

21. اره CB ، Suntharalingam N. ارزیابی کمی کاشت بینابینی. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1990 ؛20: 135- 139

22. اره CB ، Suntharalingam N. میزان دوز مرجع برای ایمپلنت های تک هواپیما و دو هواپیما Iridium-192. پزشکی پزشکی. 1988 ؛15: 391- 396

23. Baltas D ، Kolotas C ، Geramani K. et al. یک شاخص کنفورما (سکه) برای ارزیابی کیفیت کاشت و مشخصات دوز در براکی تراپی. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1998 ؛40: 515- 524

24. Anacak Y ، Esassolak M ، Aydin A. et al. تأثیر بهینه سازی هندسی بر حجم درمان و همگن دوز ایمپلنتهای براکی تراپی بینابینی دوتایی. Radoth Oncol. 1997 ؛45: 71- 76

25. Kolkman-Deurloo IKK ، Visser AG ، Niel CGJH. و همکارانبهینه سازی کاشت حجم بینابینی. Radioth Oncol. 1994 ؛31: 229- 239

26. Major T ، Polgar C ، Somogyi A. et al. ارزیابی یکنواختی دوز برای کاشت پستان بینابینی با دوز دوز بالا با استفاده از نقاط مرجع دوز و نسبت غیر یکنواختی دوز. Radioth Oncol. 2000 ؛54: 213- 220

27. Stavreva NA ، PV Stavrev ، دور WH. نظرات در مورد مقاله "الگویی برای محاسبه احتمال کنترل تومور در رادیوتراپی از جمله تأثیر توزیع ناهمگن دوز و چگالی سلول کلونوژنیک". Phys Med Biol. 1995 ؛40: 1735-1738

28. Webb S ، Evans PM ، Swindell W ، Deasy JO. اثبات این که دوز یکنواخت بیشترین TCP را برای دوز انتگرال ثابت در حجم هدف برنامه ریزی می دهد. Phys Med Biol. 1994 ؛39: 2091-2098

ضمیمه - A. دوز یکنواخت معادل بیولوژیکی مؤثر (Beeud) برای تومورها

احتمال کنترل تومور (TCP) برای توزیع دوز یکنواخت در حجم هدف (تومور) توسط معادله (7) در متن ارائه شده است. برای به دست آوردن حداکثر قتل سلول تومور در تومور با چگالی سلول کلونوژنیک یکنواخت و جلوگیری از نکروز بافت طبیعی موجود در حجم هدف ، توزیع دوز در حجم هدف باید یکنواخت باشد [18 ، 27 ، 28]. با این حال در کاشت بینابینی HDR توزیع دوز یکنواخت به ندرت حاصل می شود. از این رو دوز بیولوژیکی مؤثر (بستر) یا TCP بر اساس دوز که مربوط به سطح ایزودوز است که شامل حجم هدف یا میانگین یا دوز هدف متوسط است ، یک نماینده مناسب برای پیش بینی نتیجه دقیق درمانی محاسبه می شود. بنابراین ، برای به حساب کردن توزیع دوز غیر یکنواخت ، حجم هدف به تعداد N از زیر حجم (وکسل) تقسیم می شود. تعداد حجم های زیر به حجم هدف و انتخاب کاربر بستگی دارد. هرچه تعداد حجم های زیر بیشتر محاسبات دقیق تر باشد. اگر حجم هر وکسل به اندازه کافی کوچک باشد ، توزیع دوز در وکسل ممکن است یکنواخت تلقی شود. اکنون TCP توسط Voxel وکسل محاسبه می شود ، و TCP خالص برای کل حجم هدف توسط محصول تمام TCP های مبتنی بر وکسل داده می شود ، که می تواند به عنوان نوشته شود

جایی که تختخواب_tiآیا بستر وکسل جلد V است_iاز هدفدر اینجا i = 1 ، 2 ، 3 ، ……… n. معادله (الف) ممکن است به صورت نوشته شود

بگذارید فرض کنیم که دوز یکنواخت معادل بیولوژیکی مؤثر (Beeud) دوز بیولوژیکی است که اثر بیولوژیکی معادل آن را با یک دوز کاملاً یکنواخت تحویل داده شده به کل حجم هدف V. ایجاد می کند. برای چنین نوع دوز TCP توسط

با معادله و تنظیم مجدد معادلات (ب) و (ج) ، ما بیانیه زنبور عسل را برای تومور دریافت می کنیم و ممکن است توسط

جایی که i = 1 ، 2 ، 3 ، ……… n. در محاسبه TCP ، برای توزیع دوز غیر یکنواخت در تومور ، استفاده از Beeud یک اصطلاح مناسب به جای تختخواب است.

ضمیمه - B. دوز یکنواخت معادل بیولوژیکی مؤثر (Beeud) برای بافت های طبیعی

دوز یکنواخت معادل بیولوژیکی مؤثر (Beeud) که در پیوست به دست آمده است - A برای پیش بینی NTCP قابل استفاده نیست زیرا توزیع دوز در بافت / اندام طبیعی و فرمول های NTCP شبیه به تومور نیست. Beeud برای بافت / اندام طبیعی با استفاده از مدل NTCP مشتق شده و در معادله (11) آورده شده است. توزیع دوز در بافت / اندام طبیعی بسیار ناهمگن است. از این رو برای به دست آوردن Beeud برای چنین توزیع دوز ، کل حجم بافت / اندام طبیعی به تعداد N از حجم های زیر (وکسل) ، مشابه با حجم هدف تقسیم می شود. دقت NTCP به تعداد حجم های زیر بستگی دارد. اگر حجم هر وکسل به اندازه کافی کوچک باشد ، توزیع دوز در وکسل ممکن است یکنواخت تلقی شود. در واقعیت ، شیب دوز در بافت / اندامهای مجاور مجاور به حجم هدف بسیار زیاد است ، بنابراین امکان توزیع دوز یکنواخت در هر وکسل امکان پذیر نیست. معادله NTCP برای وکسل I به صورت نوشته شده است

NTCP یک اصطلاح افزودنی از حجم نیست ، بنابراین NTCP های وکسل ها نمی توانند NTCP خالص کل حجم بافت / اندام طبیعی را ارائه دهند. برای این منظور ، معادله (E) ممکن است به شکل افزودنی حجم نوشته شود و اصطلاح جدید به عنوان فاکتور NTCP (NTCPF) شناخته می شود. با گرفتن لگاریتم هر دو طرف معادله (E) ، ما داریم

گرفتن نمایی برای هر دو طرف که ممکن است بنویسیم

L. H. S را با NTCPF بنویسید و ممکن است به عنوان نوشته شود

جایی که v₀حجم مرجع بافت / اندام طبیعی و V است_iحجم وکسل اول بافت /اندام طبیعی است. ممکن است فرض شود که NTCPF برای هر وکسل متقابل است ، از این رو ، NTCPF برای کل حجم بافت / اندام طبیعی می تواند به صورت

بگذارید فرض کنیم که دوز یکنواخت معادل بیولوژیکی مؤثر (Beeud) دوز بیولوژیکی است که به طور یکنواخت به کل حجم اندام V تحویل داده می شود₀که NTCPF معادل آن با معادله (g) تولید می کند ، که ممکن است توسط

با معادله و تنظیم مجدد معادلات (g) و (h) ما یک بیان زنبور عسل برای بافت / اندام طبیعی داریم ، که ممکن است توسط

در محاسبه NTCP ، استفاده از Beeud ، برای بافت / اندام طبیعی با توزیع دوز بسیار یکنواخت ، رادیوبیولوژیکی بهتری را در سایت ها فراهم می کند.

تماس نویسنده

مکاتبات با: T. S. Kehwar ، D. Sc. ، DABR ، گروه انکولوژی پرتودرمانی ، انستیتوی سرطان پیتسبورگ ، رابرت E. Eberly Pavilion ، مرکز سرطان UPMC ، 51 Brewer Drive ، Uniontown ، PA 15401. تلفن: (724) 437 25033؛نمابر: (724) 437 8846 ؛ایمیل: Drkehwarcom

دریافت 2007-9-3 پذیرفته شده 2008-2-16 منتشر شده 2008-2-19

سبک های استناد

Kehwar ، T. S. ، Akber ، S. F. ، Passi ، K. (2008). ارزیابی کیفی دوزیمتریک و رادیوبیولوژیک کاشت براکی تراپی بینابینی بالا - دوز. مجله بین المللی علوم پزشکی ، 5 (1) ، 41-49. https://doi.org/10. 7150/ijms. 5. 41.

Kehwar ، T. S. ؛Akber ، S. F. ؛Passi ، K. ارزیابی کیفی و ارزیابی رادیویی و رادیوبیولوژیک از کاشت براکی تراپی بینابینی بالا - میزان. int. J. Med. علمی2008 ، 5 (1) ، 41-49. doi: 10. 7150/ijms. 5. 41.

Kehwar TS ، Akber SF ، Passi K. ارزیابی کیفی و رادیوبیولوژیک کیفی کاشت براکی تراپی بینابینی بالا - دوز. Int J Med Sci 2008 ؛5 (1): 41-49. doi: 10. 7150/ijms. 5. 41. https://www. medsci.org/v05p0041. htm

Kehwar TS ، Akber SF ، Passi K. 2008. ارزیابی کیفی دوزیمتریک و رادیوبیولوژیک کاشت براکی تراپی بینابینی بالا - دوز. Int J Med Sci. 5 (1): 41-49.< Pan> دریافت 2007-9-3 پذیرفته شده 2008-2-16 منتشر شده 2008-2-19