Bài viết Đánh giá ảnh hưởng của góc collimator đến phân bố liều trong xạ trị điều biến thể tích cung tròn ung thư vòm họng trình bày đánh giá ảnh hưởng của góc collimator đến phân bố liều trong kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn.
XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC COLLIMATOR ĐẾN PHÂN BỐ LIỀU TRONG XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN THỂ TÍCH CUNG TRỊN UNG THƯ VỊM HỌNG NGŨN ĐÌNH LONG1, TRẦN BÁ BÁCH1, ĐỒN TRUNG HIỆP2 TÓM TẮT Mục tiêu: Đánh giá ảnh hưởng của góc collimator đến phân bố liều kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn (VMAT - Volumetric modulated arc therapy) Đối tượng, phương pháp: Dữ liệu 05 bệnh nhân ung thư vòm họng có chỉ định điều trị triệt từ 1/2015 đến 1/2017 tại bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City được phân tích hồi cứu Các bệnh nhân đều được xạ trị bằng kỹ thuật VMAT tăng liều tích hợp (SIB: Simultaneous Integrated Boost) 35 phân liều với tổng tương ứng 70Gy (PTV-70), 63Gy (PTV-63) 56Gy (PTV-56) Mỗi bệnh nhân được lập 10 kế hoạch khác bằng việc thay đổi góc collimator lần lượt là: 0-0, 0-90, 10-80, 10-350, 20-70, 20-340, 30-60, 30-330, 40-50, 40-320 độ Tổng số 50 kế hoạch khác cho 05 bệnh nhân đã được phân tích bằng cách sử dụng biểu đồ thể tích liều (Dose Volume Histogram - DVH) Chỉ số độ đồng dạng (Conformal Index - CI), chỉ số đồng nhất (Homogeneity - HI), số MU, liều trung bình (D mean) và liều tối đa (Dmax) của các thể tích PTV và OAR đều được tính toán và phân tích Tất cả các kế hoạch được kiểm tra chất lượng (QA - Quality Assurance) sử dụng thiết bị đầu dò mảng MatriXX (hãng IBA, Đức) bằng phương pháp đánh giá chỉ số gamma index (tỷ lệ đạt ≥ 95%, ∆D/∆d = 3%3mm) Kết quả: Không có sự khác biệt nhiều về D max, Dmean, CI, HI đối với các PTV Liều D max tới tủy sống cao ở góc collimator 40-320 độ, liều Dmax tới thân não cao ở góc collimator 0-90 độ Liều Dmax tới thủy tinh thể và xương hàm ở đều nằm giới hạn liều Liều D mean ở khoang miệng cao ở các góc collimator: 0-360, 10-350, 20-340, 30-330 độ Liều Dmean đối với tuyến nước bọt bên trái cao ở góc 40-50 độ Liều Dmean với tuyến nước bọt bên phải không có nhiều khác biệt Kế hoạch với góc collimator 30-330 có số MU lớn nhất Các kế hoạch với góc collimator: 0-90, 10-80, 20-70 độ cho tỷ lệ đạt cao Kết luận: Nghiên cứu cho thấy các kết quả tính toán và đo đạc phân bố liều của các kế hoạch VMAT ở các góc collimator khác có thể giúp các nhà vật lý xạ trị lâm sàng có sở để lựa chọn góc collimator thích hợp nhằm cải thiện chất lượng kế hoạch Chúng đưa khuyến cáo lựa chọn góc collimator 10-80 hoặc 2070 độ lập kế hoạch VMAT VMAT ung thư vòm họng tại bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City Từ khóa: Góc collimator, Xạ trị điều biến thể tích cung tròn, Ung thư vòm họng ABSTRACT Influence of collimator angles on dose distribution and delivery in the volumetric modulated arc therapy for nasopharynx cancer Purpose: To evaluate the influence of collimator angles in the volumetric modulated arc therapy (VMAT) planning with respect to the dose distribution Methods: Five nasopharynx cancer patients treated from January 2015 to January 2017 were analyzed Patients were treated with VMAT and SIB in 35 fractions for a total dose of 70Gy (PTV_70), 63Gy (PTV_63) and 56Gy (PTV_56), respectively Ten different plans were generated for each patient with different collimator angle at 0-0, 0-90, 10-80, 10-350, 20-70, 20-340, 30-60, 30-330, 40-50, 40-320 degree All plans were analyzed using dose volume histogram The conformity index (CI), homogeneity index (HI), machine monitor units (MUs), mean (Dmean) and maximum (Dmax) dose of the PTVs and OARs were calculated and analyzed To verify the delivery efficiency, the measured fluence on the MatriXX (IBA, Germany) ionization chamber array Kỹ sư Xạ trị - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Times City ThS BS Trưởng đơn nguyên xạ trị - Trung tâm Xạ trị - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Times City 236 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ detector was compared with the TPS dose plan with 2D gamma evaluation Results: There is not much difference in the PTV Dmax, Dmean and CI, HI with respect to the different collimator angles The plan with 40-320 degree collimator showed a higher D max for SpinalCord_PRV and higher Dmax for Brainstem_PRV for collimator angle 0-90 degree No clinically relevant difference was observed among the plans with respect to Lens and mandible Dmax An increase in average of oral cavity Dmean was observed for collimator angle 0-360, 10-350, 20-340, 30-330 degree An increase in D mean of Parotid_L was observed for collimator 40-50 degree Not much difference was observed with respect to Dmean for Parotid_R The plan with 30-330 degree collimator required maximum MU The 2D gamma index (3%/3mm) evaluation of planned and delivered fluence showed passing rate better for plans with collimator angle 0-90, 10-80, 20-70 degree Conclusion: Our study indicates that the dosimetric results provide support and guidance to allow the clinical radiation physicists to make careful decisions in implementing suitable collimator angles to improve the PTV coverage and OARs sparing in Nasopharynx cancer VMAT We recommend selecting the collimator angle at 10-80 and 20-70 degrees at Vinmec International Hospital Times City Keywords: Collimator angles, VMAT - Volumetric modulated arc therapy, Nasopharynx cancer,… GIỚI THIỆU Kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ (IMRT – Intensity Modulated Radiation Therapy) thường sử dụng cho bệnh nhân ung thư đầu cổ có khả cấp liều với độ đồng cao đến mục tiêu đồng thời giảm độc tính đến quan lành xung quanh so với kỹ thuật xạ trị thông thường Một bước tiến kỹ thuật IMRT kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung trịn (VMAT – Volumetric Modulated Arc Therapy) VMAT có khả phân phát liều có độ đồng cao hơn, khoảng thời gian điều trị ngắn lượng MU (Monitor Unit) phát so với kỹ thuật IMRT thơng thường[1-4] Trong trình xạ trị VMAT, máy gia tốc tuyến tính vừa thay đổi suất liều, thay đổi vị trí MLC đồng thời Gantry vừa quay xung quanh bệnh nhân Để đạt phân bố liều tốt nhất, kế hoạch VMAT cần tối ưu hóa (optimization), thay đổi thông số kế hoạch như: số lượng cung (Arc), góc collimator, mức lượng (thường sử dụng chum photon lượng 6MV), góc bàn (Table) thông số khác Isa cộng nghiên cứu thay đổi phân bố liều kế hoạch VMAT cung cho ung thư tiền liệt tuyến góc collimator khác (0, 15, 30, 45, 60, 75 độ) kết phân bố liều tới PTV khác góc collimator khác nhau[5] Giá trị CI HI tốt tìm thấy góc collimator 45 độ trực tràng bảo vệ tốt góc collimator 75 90 độ Yong cộng tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng góc collimator tới kiểm chuẩn kế hoạch VMAT cho ung thư đầu cổ kết cho thấy lựa chọn collimator 15 đến 25 độ cho kết gamma index đạt > 90% với tiêu chí đánh giá 2%/2mm > 97% với tiêu chí đánh giá 3%/3mm [6] Có nhiều yếu tố việc tối ưu hóa kế hoạch VMAT, chúng tơi tập trung vào thay đổi góc TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM collimator kế hoạch VMAT Nghiên cứu nhằm mục đích đánh giá ảnh hưởng góc collimator đến phân bố liều năm bệnh nhân điều trị ung thư vòm họng kỹ thuật xạ trị VMAT hai cung, Đơn nguyên xạ trị - Bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City Kết hợp với kết đo liều xác minh kế hoạch từ đưa khuyến cáo việc lựa chọn góc collimator thích hợp xạ trị VMAT hai cung ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP Đối tượng Dữ liệu 05 bệnh nhân ung thư vòm họng điều trị kỹ thuật xạ trị VMAT Trung tâm xạ trị - Bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City từ tháng 1/2015 đến tháng 1/2017 Kế hoạch VMAT bệnh nhân sử dụng mức lượng MV từ máy gia tốc tuyến tính Clinac iX (hãng Varian, Mỹ) trang bị hệ thống xác minh hình ảnh trước xạ trị OBI (On-Board Imaging) cho phép chụp ảnh 2DkV 3D-CBCT (Cone-Beam CT) hệ thống MLC 120 (lá MLC trung tâm có chiều rộng 5mm) có khả điều trị đồng thời nhiều thể tích lần xạ, hệ số truyền qua MLC < 0.5%, tốc độ tối đa MLC 6.5cm/s khoảng cách dịch chuyển tối đa 15cm so với trục trung tâm, suất liều thay đổi tối đa 600MU/phút Các kế hoạch VMAT lập hệ thống lập kế hoạch Eclipse phiên 13.0 (hãng Varian, Mỹ) sử dụng thuật toán AAA (Analytical Anisotropic Algorithm) Phương pháp Phương pháp nghiên cứu hồi cứu: Tổng số 05 bệnh nhân, bệnh nhân lập 10 kế hoạch VMAT cung với góc collimator thiết lập sau: 0-0°, 0-90°, 10-80°, 10-350°, 20-70°, 20-340°, 30-60°, 30-330°, 40-50°, 40-320°, 237 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ sử dụng tham số tối ưu hóa giống tất kế hoạch chuẩn hóa (normalization) liều 70Gy bao phủ 95% thể tích PTV70 Gatry quay từ 181° đến 179° theo chiều kim đồng hồ (Arc 1) sau Gatry quay từ 179° đến 181° ngược chiều kim đồng hồ (Arc 2) BrainStem_PRV ≤ 54Gy ≤ 60Gy >60Gy Optic Chiasm ≤ 50Gy ≤ 55Gy >55Gy SpinalCord ≤ 45Gy ≤ 45Gy >45Gy SpinalCord_PRV ≤ 45Gy ≤ 50Gy >50Gy Mandible ≤ 70Gy ≤ 70Gy >70Gy ≤ 10Gy (mỗi bên) ≤ 12Gy (mỗi bên) Dmean ≤ 26Gy Dmean ≤ 26Gy V30Gy ≤ 45% (đạt bên) V30Gy ≤ 45% (đạt bên) Dmean ≤ 45Gy (nếu không xâm lấn) Dmean ≤ 45Gy (nếu không xâm lấn) OralCavity Dmean ≤ 40Gy Dmean ≤ 45Gy Thyroid Dmean ≤ 50Gy Dmean ≤ 50Gy Lens Parotid GlotticLarynx Tất kế hoạch phân tích dựa biểu đồ DVH Dmax Dmean Brainstem, Parotid, Oralcavity, Spinal cord, Mandible ghi nhận Các số Dmax, Dmean, CI, HI tính tốn phân tích thể tích điều trị PTV70 Hình Ảnh phân bố liều và góc collimator của cung điều trị một kế hoạch Phương pháp đánh giá kế hoạch Tiêu chuẩn chấp nhận kế hoạch xạ trị ung thư vòm họng RTOG 0225 (Radiation Therapy Oncology Group) ICRU 50, 62, 83 (International Commission on Radiation Units) Thể tích/Cơ quan Tối ưu Chấp nhận được CI HI tính tốn dựa hướng dẫn RTOG ICRU 62 [7,8]: CI D D98% TVRI HI 2% D50% TV Không chấp nhận đó: TVRI = Thể tích chiếu xạ 95% liều định (cc); TV = Thể tích mục tiêu (PTV) (cc); D2% = Thể tích PTV nhận 2% liều định; D98% = Thể tích PTV nhận 98% liều định; D50% = Thể tích PTV nhận 50% liều định Ngoài ra, tổng số MU hoạch ghi nhận so sánh với PTV70 D2% ≤ 77.00 Gy ≤ 80.50 Gy > 80.50 Gy D98% ≥ 65.10 Gy ≥ 63.00 Gy < 63.00 Gy D95% ≥ 68.60 Gy ≥ 66.50 Gy < 66.50 Gy Dmean ≤ 73.50 Gy ≤ 74.90 Gy > 74.90 Gy PTV63 D95% ≥ 61.74 Gy ≥ 59.85 Gy < 59.85 Gy D98% ≥ 58.59 Gy ≥ 56.70 Gy < 56.70 Gy PTV56 D95% ≥ 54.88 Gy ≥ 53.20 Gy < 53.20 Gy D98% ≥ 52.08 Gy ≥ 50.40 Gy < 50.40 Gy Phương pháp QA kế hoạch Tất 50 kế hoạch góc collimator khác bệnh nhân tiến hành QA Quá trình QA thực đầu dò mảng MatriXX (hãng IBA, Đức) với 1020 buồng ion, kích thước matrix 24.4cm x 24.4cm, khoảng buồng ion 7.62mm, kết hợp với cảm biến góc quay (angle sensor) Việc so sánh tính tốn đo đạc thực phần mềm MyQA-OmniPro (hãng IBA, Đức) cách đánh giá số gamma index tỷ lệ đạt ≥ 95% với tiểu chuẩn 3%/3mm cho kế hoạch Liều vào quan nguy BrainStem 238 ≤ 50Gy ≤ 54Gy >54Gy TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Kết tính tốn phân bố liều Bảng Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của giá trị liều cho PTV và các OARs tại các cặp góc collimator khác Structure 0-90 (Gy) 0-360 (Gy) 10-80 (Gy) 10-350 (Gy) 20-70 (Gy) 20-340 (Gy) 30-60 (Gy) 30-330 (Gy) 40-50 (Gy) 40-320 (Gy) PTV70 (Dmax 77.2±1.6 76.7±1.6 76.9±1.5 77.7±1.6 77.4±1.6 77.1±1.5 77.6±1.6 77.3±1.6 77.2±1.6 76.9±1.6 Dmean) 72.6±1.6 72.6±1.6 72.4±1.5 72.9±1.6 72.5±1.6 72.5±1.5 72.8±1.6 72.6±1.6 72.5±1.6 72.3±1.6 PTV63 (Dmean) 65.5±1.9 65.5±2.0 65.4±1.9 65.8±2.0 65.4±1.8 65.4±2.0 65.6±1.8 65.4±1.8 65.5±1.7 65.5±1.8 PTV56 (Dmean) 58.9±1.8 59.0±2.0 58.8±1.8 59.2±2.3 58.9±1.8 58.9±2.3 59.0±1.9 58.9±2.0 58.8±1.9 58.8±2.0 42.5±13 44.4±14 41.9±13 44.7±13 42.4±13 43.6±14 42.7±14 43.0±14 42.7±15 47.0 ±15 Brainstem(Dmax) 54.9±13 53.8±13 52.9±13 53.5±13 53.4±13 52.7±13 53.2±12 52.8±12 53.0±12 52.6±12 Mandible (Dmax) 70.9±11 68.5±10 70.0 ±12 70.3±12 70.0 ±11 71.0±12 71.0±12 71.0±11 71.0±12 70.9±12 Len_L(Dmax) 5.2±0.4 5.0±0.3 5.5±0.4 5.7±0.3 5.7±0.4 5.5±0.4 5.9±0.4 5.4±0.4 5.6±0.4 5.4±0.4 Len_R(Dmax) 4.9±0.4 5.0±0.3 5.1±0.4 5.4±0.3 5.5±0.4 5.2±0.4 6.1±0.4 5.1±0.4 5.5±0.4 5.2±0.4 Oralcavity (Dmean) 39.8±6.2 43.6±6.2 39.8±6.2 42.5±6.6 38.6±6.2 41.2±6.8 38.2±6.7 40.4±6.4 38.3±6.2 37.2±6.2 Parotid_L (Dmean) 25.6±15 25.8±15 25.1±15 25.7±15 25.6±15 25.3±15 25.6±15 25.4±15 26.4±15 25.6±15 Parotid_R (Dmean) 25.1±15 25.4±15 24.5±15 25.7±15 25.0±15 24.9±15 25.0±15 24.9±15 24.9±15 25.4±15 SpinalCord_PRV (Dmax) Nhận xét: Dmax Dmean không khác biệt nhiều thể tích PTV cặp góc collimator khác Điều lý giải q trình tối ưu hóa, trọng số đặt vào PTV thường cao, tiêu chuẩn PTV dễ đạt Dmax Dmean quan nguy có số khác biệt: giá trị bôi đậm Bảng Bảng Giá trị trung bình của CI và HI tại các góc collimator khác Chỉ số 0-90 0-360 10-80 10-350 20-70 20-340 30-60 30-330 40-50 40-320 CI 0.96 0.95 0.96 0.96 0.95 0.96 0.96 0.96 0.96 0.95 HI 0.08 0.08 0.07 0.08 0.09 0.08 0.09 0.08 0.08 0.08 Nhận xét: Giá trị trung bình CI HI khác biệt khơng nhiều thay đổi góc collimator Ở góc collimator 10-80 độ cho kết CI HI tốt TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM 239 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Hình Phân bố liều kế hoạch VMAT của bệnh nhân với các góc collimator khác nhau: a) DVH của PTV70 b) DVH của thân não và tủy sống c) DVH của tuyến nước bọt và khoang miệng d) DVH của các thể tích PTV OAR Nhận xét: Dmax tủy sống kế hoạch với góc collimator 40-320 độ cao so với kế hoạch góc collimator khác Dmax thân não có giá trị cao cao kế hoạch với góc collimator 0-90 độ Khơng có nhiều khác biệt giá trị liều D max thị giác xương hàm tất kế hoạch với góc collimator khác Dmean khoang miệng cao góc collimator 0-360, 10-350, 20-340, 30-330 độ Dmean tuyến nước bọt bên trái cao góc collimator 40-50 độ Riêng với tuyến nước bọt bên phải khơng có nhiều khác biệt Dmean Kết QA kế hoạch Bảng Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của chỉ số gamma index và tổng MU tại các cặp góc collimator khác Chỉ số 0-90 0-360 10-80 10-350 20-70 20-340 30-60 30-330 40-50 40-320 Gamma index 98.0% ± 1.1% 94.2% ± 1.4% 98.2% ± 1.1% 92.6% ± 1.2% 96.9% ± 1.2% 93.7% ± 1.3% 94.9% ± 1.3% 88.1% ± 1.5% 94.3% ± 1.6% 92.5% ± 1.5% Tổng MU 532 ± 25 556 ± 27 532 ± 25 617 ± 29 543 ± 26 602 ± 27 545 ± 25 619 ± 29 550 ± 27 592 ± 27 240 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Hình Kết quả QA kế hoạch sử dụng MatriXX và đánh giá chỉ số gamma index ở góc collimator: 30-330, 0360, 10-80 và 20-340 của một bệnh nhân Nhận xét: Tổng số MU thấp kế hoạch có góc collimator 0-90 độ 10-80 độ, Tổng số MU lớn kế hoạch có góc collimator 30-330 độ Các kế hoạch có số gamma index đạt yêu cầu góc collimator 0-90, 10-80, 20-70 KẾT LUẬN Nghiên cứu cho thấy góc collimator có ảnh hưởng đến kết tối ưu hóa phân bố liều kết QA kế hoạch VMAT ung thư vòm họng bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City Độ phủ tính đồng liều góc collimator khác tương đồng thể tích PTV nhiên có nhiều khác biệt OAR Tại góc collimator 10-80 20-70 độ, kết đánh giá kế hoạch kết QA kế hoạch cho tỷ lệ đạt cao Do chúng tơi khuyến cáo chọn góc collimator 10-80 20-70 độ lập kế hoạch VMAT cung cho ung thư vòm họng sẽ đạt hiệu phân liều tốt thể tích PTV OAR lung cancer case Int J Cancer Ther Oncol 2014; TÀI LIỆU THAM KHẢO 2:020216 M Teoh, H Clark, K Wood, et al Volumetric Isa M, Rehman J, Afzal M, Chow JC Dosimetric modulated arc therapy: a review of current dependence on the collimator angle in prostate literature and clinical use in practice, The British volumetric modulated arc therapy Int J Cancer Journal of Radiology, 84 (2011), 967–996 Ther Oncol 2014; 2:020419 Johnston M, Clifford S, Bromley R, Back M, Yong Ho Kim, Ha Ryung Park, Won Taek Kim, Oliver L, Eade T Volumetric-modulated arc Dong Won, et al Effect of the Collimator Angle therapy in head and neck radiotherapy: A on Dosimetric Verificcation of the Volumetric planning comparison using simultaneous Modulated Arc Therapy, 12 Mar 2015 integrated boost for nasopharynx and oropharynx carcinoma Clin Oncol (R Coll Feuvret L, Noël G, Mazeron JJ, Bey P Radiol) 2011;23:503–11 Conformity Index: a review Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006; 64:333-42 Ezzell GA, Burmeister JW, Dogan N, et al IMRT commissioning: multiple institution planning and Prescribing, Recording and Reporting Photon dosimetry comparisons, a report from AAPM Beam Therapy (Supplement to ICRU Report 50), Task Group 119 Med Phys 2009; 36:5359-73 ICRU Report 62 By ICRU, pp ix+52, 1999 (ICRU, Bethesda, MD) Rana S, Pokharel S, Zheng Y, et al Treatment planning study comparing proton therapy, Oncol 2014; 2:02042 RapidArc and IMRT for a synchronous bilateral TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM 241 ... giá ảnh hưởng góc collimator đến phân bố liều năm bệnh nhân điều trị ung thư vòm họng kỹ thuật xạ trị VMAT hai cung, Đơn nguyên xạ trị - Bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City Kết hợp với kết đo liều. .. việc lựa chọn góc collimator thích hợp xạ trị VMAT hai cung ĐỚI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP Đối tượng Dữ liệu 05 bệnh nhân ung thư vòm họng điều trị kỹ thuật xạ trị VMAT Trung tâm xạ trị - Bệnh viện... góc collimator có ảnh hưởng đến kết tối ưu hóa phân bố liều kết QA kế hoạch VMAT ung thư vòm họng bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City Độ phủ tính đồng liều góc collimator khác tương đồng thể tích