Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước ô lưới lên phân bố liều trong kĩ thuật imrtvmat cho ung thư đầu mặt cổ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu ảnh hƣởng kích thƣớc lƣới lên phân bố liều kĩ thuật IMRT/VMAT cho ung thƣ đầu mặt cổ NGUYỄN THỊ THƠM Nguyenthithom0611@gmail.com Ngành Kỹ thuật Hạt nhân Giảng viên hƣớng dẫn: TS Nguyễn Tất Thắng Chữ ký GVHD Viện: Vật lý Kỹ thuật CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Nguyễn Thị Thơm Đề tài luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước lưới lên phân bố liều kỹ thuật IMRT/VMAT cho ung thư đầu mặt cổ” Chuyên ngành: Kỹ thuật Hạt nhân Mã số HV: 20202107M Cán hƣớng dẫn: TS Nguyễn Tất Thắng Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 30/10/2022 với nội dung sau:          Bổ sung danh mục từ viết tắt Sắp xếp lại hợp lý vị trí hình vẽ bảng biểu Sửa đổi lại bố cục trình bày cho hợp lý, dễ hiểu phương pháp nghiên cứu Nêu chi tiết đối tượng nghiên cứu Chỉnh sửa lại thuật ngữ xác Giải thích kĩ yếu tố ảnh hưởng tối ưu hóa kế hoạch Chia kết tính tốn theo kích thước thể tích bia Thay đổi lại cách trình bày đồ thị Chỉnh sửa lại lỗi đánh máy tả Hà Nội, ngày tháng Ngƣời hƣớng dẫn năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thơm TS Nguyễn Tất Thắng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Nguyễn Văn Thái THƢ VIỆN TẠ QUANG BỬU Xác nhận nhận lại luận văn sau sửa chữa mã số ………………… Ngày……tháng……năm 2022 (Ký ghi rõ họ tên) ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Tên đề tài tiếng Việt: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC Ơ LƯỚI LÊN PHÂN BỐ LIỀU TRONG KĨ THUẬT IMRT/VMAT CHO UNG THƯ ĐẦU MẶT CỔ Tên đề tài tiếng Anh: STUDY ON THE EFFECT OF GRID SIZE ON DOSE DISTRIBUTION FOR HEAD AND NECK IMRT/VMAT Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên TS Nguyễn Tất Thắng LỜI CAM ĐOAN Học viên xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu ảnh hƣởng kích thƣớc lƣới lên phân bố liều kỹ thuật IMRT/VMAT cho ung thƣ đầu mặt cổ” cơng trình nghiên cứu riêng học viên hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Tất Thắng, môn Kỹ thuật Hạt nhân Vật lý Môi Trường, Viện Vật lý Kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn có tham khảo nghiên cứu tài liệu khác nước, tất trích dẫn đầy đủ Các số liệu luận văn sử dụng trung thực, kết trình bày luận văn chưa tác giả công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Học viên Cao học Ký ghi rõ họ tên Ký ghi rõ họ tên TS Nguyễn Tất Thắng LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Nguyễn Tất Thắng tận tình bảo, hướng dẫn tạo điều kiện cho suốt thời gian thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Thái, TS Trần Kim Tuấn TS Trần Kim Tuấn Thầy, Cô Viện Vật lý Kỹ thuật, đặc biệt Thầy, Cô môn Kỹ thuật Hạt nhân & Vật lý Mơi trường tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên ngành suốt trình học tập Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến KS Nguyễn Văn Kiên, ThS Nguyễn Thị Hồng Thắm giúp đỡ trình thực luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể kỹ sư, kỹ thuật viên khoa Vật lý xạ trị - Bệnh viện K tạo điều kiện thuận lợi cho em trình thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn tới ThS Đỗ Đức Chí người thầy, người anh giúp đỡ học tập công việc Trân trọng biết ơn cha, mẹ, chồng, gia đình người ln bên tơi động viên, chia sẻ khó khăn dành cho tơi điều kiện thuận lợi Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả luận văn Ký ghi rõ họ tên TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Kĩ thuật xạ trị điều biến liều IMRT/VMAT ngày sử dụng phổ biến xạ trị ung thư đầu-mặt-cổ tính chất phức tạp thể tích điều trị có mặt nhiều tổ chức nhỏ nhạy xạ vùng Việc tính tốn mơ xạ trị IMRT/VMAT thường dựa pha: pha tối ưu hóa trọng số trường chiếu nhỏ sử dụng thuật toán chùm tia bút chì (Pencil beam) với kích thước hữu hạn, pha tối ưu hóa trọng số segment sử dụng thuật tốn Monte Carlo Tồn khơng gian tốn tính tốn mơ tính phân bố liều bệnh nhân chia thành lưới chiều (grid) gồm tập hợp “điểm” không gian chiều, gọi ô lưới (voxel grid) Mỗi voxel hình hộp có kích thước nhỏ Kết tính tốn phụ thuộc vào kích thước voxel chọn (voxel size hay grid size) Trong thực tế, theo thói quen người lập kế hoạch (planner) sử dụng mặc định “grid size” định tính tốn Điều dẫn đến phân bố liều theo kế hoạch lập khơng hồn tồn phù hợp với hình dạng kích thước khối u Do đó, việc đánh giá sai khác phân bố liều ứng với kế hoạch xạ trị thay đổi thông số kích thước lưới cần thiết Phân bố liều bệnh nhân tính theo lưới có kích thước khơng phải điểm Đồng thời, đặc điểm kỹ thuật IMRT/VMAT dùng nhiều beamlet nhỏ tạo nên độ không đồng phân bố liều tổ chức cần xạ trị Điều hoàn toàn khác biệt so với phân bố đồng liều tồn diện tích chiếu xạ xạ trị kỹ thuật 3D-CRT truyền thống Do việc đánh giá kế hoạch điều trị cần thực theo tiêu chí đánh giá đề cập Tổ chức quốc tế đo lường đơn vị xạ (ICRU-62 ICRU-83) thay cho tiêu chí cũ (ICRU-50) Mục tiêu nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng kích thước lưới tới kế hoạch xạ trị IMRT/VMAT cho ung thư đầu mặt cổ qua việc thay đổi kích thước lưới tính tốn đánh giá kế hoạch sau thực tối ưu hóa nhằm lựa chọn lưới thích hợp tính toán liều lượng Luận văn thực nghiên cứu ảnh hưởng kích thước lưới tính tốn tới kế hoạch IMRT/VMAT ung thư đầu mặt cổ Thơng qua việc khảo sát, thu thập, phân tích số liệu việc chia lại kích thước lưới tính tốn lập kế hoạch điều biến liều cho thấy hồn tồn phương pháp thực tất sở có xạ trị điều biến liều Nghiên cứu tiến hành so sánh kết trường hợp thay đổi không thay đổi thơng số q trình tối ưu hóa lại kế hoạch chia lại kích thước lưới tính tốn Kết thu khơng cho thấy chênh lệch đáng kể thể tích PTV lớn so với kích thước lưới Nhưng trường hợp PTV nhỏ, nhận thấy có thay đổi đáng kể giá trị liều cực đại liều trung bình PTV Kích thước lưới ảnh hưởng tới giá trị cực đại quan tổ chức, đặc biệt tổ chức tích nhỏ thủy tinh thể, cầu mắt…về giá trị trung bình tổ chức khơng có khác biệt đáng kể ô lưới 3mm 4mm, khác biệt xảy so sánh với ô lưới kích thước 5mm, lưới với kích thước 2mm cho kết tốt đánh giá kế hoạch xạ trị Kết cho thấy tương tự trường hợp Như vậy, xu hướng phân bố liều phụ thuộc vào kích thước lưới mà khơng phụ thuộc vào thơng số tối ưu hóa Nghiên cứu thực mục tiêu đề Tuy nhiên, kết nghiên cứu dừng lại với lưới tính tốn 2mm, 3mm, 4mm, 5mm để thấy xu hướng chung Qua kết đạt được, thời gian tới thực nghiên cứu lưới với kích thước nhỏ độ chia ô lưới nhỏ Khi thực chia theo thể tích bia kế hoạch tích bia 100cm3 có thay đổi liều đáng kể sử dụng ô lưới 2mm Trong thực tế lâm sàng xét đến thời gian lần tối ưu hóa thể tích bia việc lựa chọn lưới 3mm, 4mm cân nhắc Từ khóa (Keyword): grid size, VMAT MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN DANH MỤC HÌNH VẼ ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Thuật toán Monte-Carlo tính tốn liều bệnh nhân 1.2 Ảnh hưởng kích thước lưới lập kế hoạch xạ trị 1.3 Nghiên cứu tối ưu kích thước lưới 11 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KÍCH THƢỚC Ơ LƢỚI 15 2.1 Bài toán nghiên cứu 19 2.1.1 Tối ưu hóa khơng thay đổi thơng số 22 2.1.2 Tối ưu hóa có thay đổi thơng số 23 2.2 Đánh giá kết hiệu chỉnh 29 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Tối ưu hóa khơng thay đổi thơng số (nhóm 1) 32 3.1.1 Đặc điểm phân bố liều PTV 33 3.1.2 Đặc điểm phân bố liều tổ chức nguy cấp 36 3.1.3 Các số đánh giá kế hoạch 39 3.1.4 Đảm bảo chất lượng kế hoạch xạ trị 41 3.2 Tối ưu hóa có thay đổi thơng (nhóm 2) 42 3.2.1 Đặc điểm liều lượng thể tích bia 42 3.2.2 Phân bố liều tổ chức nguy cấp 44 3.2.3 Các số đánh giá kế hoạch 46 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 i DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ chuẩn trực đa (MLCs) (365 Days of Medical Physics: Multileaf collimators: modern beam shaping (medphys365.blogspot.com) Hình 1.2: Hình ảnh tập hợp pixel voxel (radiologykey.com) Hình 1.3: Tính phân bố liều bệnh nhân qua voxel grid beamlets Hình 1.4: Thể kích thước ô lưới đường vẽ quan [5] Hình 1.5: Hàm shrink margin sử dụng cho CTV[5] Hình 1.6: Chọn tâm điều trị để tách hai tổ chức giúp tối ưu hóa liều 10 Hình 2.1: Một trường chiếu nguyên tố (trái) tổng liều đạt voxel (phải): Dc liều tính tốn, D0 liều định 16 Hình 2.2: Minh họa trình tạo đồ thông lượng từ trường chiếu nhỏ 17 Hình 2.3: Bản đồ liều thơ sau q trình tối ưu hóa bước theo kích thước lưới thiết lập 18 Hình 2.4: Hình ảnh trường chiếu nhỏ tạo dạng MLC 18 Hình 2.5: ản đồ thơng lượng (a), phân bố liều lý tưởng (b), phân bố liều thực tế 19 Hình 2.6: Minh họa mục thay đổi giá trị kích thước lưới phần mềm Monaco 23 Hình 2.7: Bảng đánh giá tổ chức nguy cấp Hình thể kế hoạch đưa giá trị 95% thể tích PTV70 nhận liều định 23 Hình 2.8: Hình minh họa hàm giới hạn liều q trình tối ưu hóa ca cụ thể 24 Hình 2.9: Biểu diễn thay đổi trình điều biến liều khoảng rộng cung nhỏ 27 Hình 2.10: MLC Agility hãng elekta (Radiotherapy Gallery | Download Product Imagery | Elekta) 28 Hình 2.11: Giao diện phân tích liệu thu sau phát tia điều trị 28 ii Hình 2.12: Ví dụ DVH vi phân (differential DVH) DVH tích lũy tương ứng cho thấy liều trung bình OAR thường khơng D50%, liều trung bình PTV thường xấp xỉ với D50% 30 Hình 3.1: Minh họa liều nhận vùng thể tích bia tính tốn với kích thước lưới khác 32 Hình 3.2: Phần trăm giá trị liều cực đại PTV70 so với giá trị ngưỡng theo kích thước lưới 34 Hình 3.3: Giá trị liều trung bình PTV70 theo kích thước lưới 34 Hình 3.4: Giá trị phần trăm thể tích PTV60, PTV54 nhận liều định theo kích thước lưới 34 Hình 3.5: Sự thay đổi theo phần trăm liều cực đại tổ chức nguy cấp theo liều giới hạn theo kích thước lưới 39 Hình 3.6: Mối liên hệ kích thước ô lưới với số đồng (HI) cột màu xanh lam, số trùng khớp PCI cột màu cam 40 Hình 3.7: Mối liên hệ kích thước lưới với thời gian phát tia (cột màu xanh), số MU phát (đường màu cam) 41 Hình 3.8: Mối liên hệ kích thước lưới tính tốn với giá trị GPR đảm bảo chất lượng trước điều trị 42 Hình 3.9: Mối liên hệ kích thước lưới tính tốn liều cực đại, D2, D98, liều trung bình PTV70, thể tích nhận liều định PTV60, PTV54 Kích thước lưới 2mm, 3mm, 4mm, 5mm tương ứng với màu xanh lam, cam, xám, vàng 43 Hình 3.10: Mối liên hệ kích thước lưới liều tổ chức nguy cấp Các kích thước lưới 2mm, 3mm, 4mm, 5mm tương ứng với màu xanh lam, cam, xám, vàng 44 Hình 3.11: Mối liên hệ thời gian phát tia (cột màu xanh) số MU (đường màu cam) với kích thước lưới tính tốn 46 Hình 3.12: Mối liên hệ số trùng khớp, số đồng với kích thước ô lưới hai nhóm kế hoạch tối ưu hóa khơng thay đổi thơng số (PCI1, HI1) có thay đổi thông số (PCI2 HI2) Biều đồ đường thể thay đổi HI, biểu đồ cột thể thay đổi số CI 47 iii % Cầu mắt 63.00 61.83 61.00 59.00 58.24 57.85 57.86 57.00 55.00 GS2mm GS3mm GS4mm GS5mm Hình 3.5: Sự thay đổi theo phần trăm liều cực đại tổ chức nguy cấp theo liều giới hạn theo kích thước lưới 3.1.3 Các số đánh giá kế hoạch Bảng 3.4: Mối liên hệ kích thước lưới tính tốn ch số PIV, MU, HI, CI GS2mm GS3mm GS4mm GS5mm 217,30 216,14 219,93 219,99 ± ± ± ± 172,6 171,6 173,2 174,1 821,3 802,17 760,55 734,96 ± ± ± ± MU 84,3 104,6 98,8 101,9 HI 1,07 ± 0,01 1,07 ± 0,0 1,07 ± 0,0 1,08 ± 0,0 PCI 0,78 ± 0,1 0,76 ± 0,1 0,74 ± 0,1 0,72 ± 0,1 PIV Nhận xét: Bảng 3.3 thể số lượng MU có xu hướng giảm tăng kích thước lưới Khi thay đổi kích thước lưới từ 2-5mm số MU giảm từ 210%, cụ thể 821 – 734 MU Đồ thị hình 3.5 minh họa rõ ràng giảm số MU Sở dĩ có giảm MU giải thích lưới kích thước nhỏ cần nhiều trường chiếu nhỏ để bao phủ thể tích dẫn đến số lượng MU tăng lênBảng 3.3: Mối liên hệ kích thước lưới tính tốn với liều lượng 39 (cGy) tổ chức nguy cấp Bảng 3.3 đưa giá trị thể tích nhận liều định (PIV) Trong nghiên cứu thể tích PTV70 185,61 ± 156,67, giá trị nhỏ thể tích nhận liều định, điều thể qua giá trị PCI Giá trị PIV tăng theo tăng kích thước lưới từ 217,3 – 219,99 kích thước lưới tính tốn 5mm Qua cho thấy kế hoạch với kích thước lưới 2mm, 3mm, 4mm có độ trùng khớp liều lượng độ đồng PTV70 Với kế hoạch có lưới 5mm độ trùng khớp độ đồng so với kế hoạch cịn lại Kế hoạch với lưới nhỏ độ trùng khớp độ đồng tốt PCI HI 0.85 0.80 1.08 0.76 0.75 1.08 1.08 0.80 0.74 0.70 1.07 1.07 0.72 0.65 1.07 1.07 1.07 1.06 GS2mm GS3mm GS4mm GS5mm GS2mm GS3mm GS4mm GS5mm Hình 3.6: Mối liên hệ kích thước lưới với ch số đồng (HI) cột màu xanh lam, ch số trùng khớp PCI cột màu cam Thời gian phát tia thông số cần quan tâm điều trị bệnh nhân xạ trị Hình 3.7 biểu diễn cột minh họa thời gian phát tia kế hoạch xạ trị với kích thước lưới tương ứng Nhìn chung, thời gian phát tia giảm dần tăng kích thước lưới Tuy nhiên, khơng có khác biệt thời gian phát tia kế hoạch có kích thước lưới 3mm 4mm Hình 3.7 đồ thị đường minh họa mối liên hệ kích thước lưới tính tốn với thời gian phát tia số MU phát Có thể thấy, thời gian phát tia số MU phát có xu hướng giảm theo tăng kích thước lưới Điểm bất thường đồ thị kế hoạch với kích thước lưới 4mm, thời gian phát tia số MU có xu hướng giảm khơng tương đồng, cụ thể số MU giảm mạnh hơn, thời gian phát tia thay đổi không đáng kể so với kích thước lưới 3mm Điều giải thích theo nhiều cách tính tốn mơ chùm tia dựa xác 40 suất gieo hạt ngẫu nhiên, thuật tốn tối ưu hóa liều lượng phụ thuộc vào nhiều yếu tố số điểm kiểm sốt, số trường chiếu nhỏ, hàm tối ưu hóa liều…Qua nhận xét thời gian phát tia có xu hướng giảm theo kích thước lưới Tuy nhiên khơng có tuyến tính theo số lượng MU Với kích thước lưới 5mm lượng MU thời gian phát tia ưu điểm so sánh Khi quan tâm đến số lượng MU phát ra, thời gian phát tia thời gian tối ưu hóa kế hoạch giá trị lưới 3mm 4mm, 5mm lựa chọn tối ưu 2.72 840.00 2.7 Thơi gian phát tia 2.66 800.00 2.64 2.62 780.00 Số MU 820.00 2.68 2.6 760.00 2.58 2.56 740.00 2.54 2.52 720.00 GS 2mm GS3mm GS 4mm GS 5mm Kích thước lưới Thời gian (phút) MU Hình 3.7: Mối liên hệ kích thước lưới với thời gian phát tia (cột màu xanh), số MU phát (đường màu cam) 3.1.4 Đảm bảo chất lƣợng kế hoạch xạ trị Các kết sau lập thực công việc đảm bảo chất lượng kế hoạch trước điều trị Thông qua giá trị GPR để đánh giá kế hoạch đạt yêu cầu Hình 3.7 minh họa mối liên hệ kích thước lưới tính tốn số GPR thấy tất kế hoạch đạt tiêu chí so sánh số gamma, GPR đạt 95% Từ hình vẽ thấy giá trị GPR cao kích thước lưới 5mm Có nhiều lí để giải thích cho điều này, độ dày MLC nghiên cứu 5mm nên kế hoạch có lưới với kích thước nhỏ 4mm, 3mm, 2mm bị ảnh hưởng hiệu ứng Tongue and groove mà hệ thống lập kế hoạch chưa thể hết hoàn toàn nên kế hoạch có giá trị GPR thấp so với kế hoạch có lưới tính tốn 5mm 41 98 97.5 GPR (%) 97 96.5 96 95.5 95 GS 2mm GS3mm GS 4mm GS 5mm Kích thước lưới Hình 3.8: Mối liên hệ kích thước lưới tính tốn với giá trị GPR đảm bảo chất lượng trước điều trị 3.2 Tối ƣu hóa có thay đổi thơng (nhóm 2) Dưới số kết thu kế hoạch xạ trị thay đổi kích thước lưới theo giá trị 2mm, 3mm, 4mm, 5mm có thay đổi thơng số số cung, hàm giới hạn liều…trong trình tối ưu hóa liều lượng 3.2.1 Đặc điểm liều lƣợng thể tích bia Hình 3.9 thể mối liên hệ thông số liều cực đại, D2, D98 liều trung bình PTV70, thể tích nhận liều định PTV60 PTV54 với kích thước lưới tính tốn Nhìn chung, giá trị liều cực đại, D2, D98, liều trung bình khơng có khác biệt nhiều kế hoạch với kích thước ô lưới khác nhau, giá trị nằm ngưỡng chấp nhận kế hoạch, khác biệt lớn xảy kế hoạch tích bia nhỏ Điều giống thể tích nhận liều định PTV60 PTV54 Sở dĩ khác biệt lớn thể tích vùng thể tích bia lớn nên ảnh hưởng chia ô lưới không đáng kể với nhóm kế hoạch cịn ảnh hưởng người lập kế hoạch 42 120 100 100 95 Liều (Gy) 90 80 85 Thể tích (%) 105 60 80 75 40 70 20 65 60 Dmax D98 GS2mm D2 Dmean GS3mm GS4mm V100(PTV60) V100(PTV54) GS5mm Hình 3.9: Mối liên hệ kích thước lưới tính tốn liều cực đại, D2, D98, liều trung bình PTV70, thể tích nhận liều ch định PTV60, PTV54 Kích thước ô lưới 2mm 3mm 4mm 5mm tương ứng với màu xanh lam, cam, xám, vàng Bảng 3.5: Các thơng số đánh giá thể tích bia hai nhóm đối tượng nghiên cứu GS2N1 Tiêu chí GS2N2 GS3N1 GS3N2 GS4N1 GS4N2 GS5N1 GS5N2 Dmax 77,94 77,40 78,03 76,40 77,91 77,42 78,49 D98 68,65 69,10 69,00 68,50 68,91 69,67 68,85 68,75 D2 75,12 74,93 75,15 74,86 75,53 75,45 75,95 75,38 Dmean 72,47 72,30 72,48 71,97 73,04 72,68 73,21 72,95 PTV60 V100 96,39 96,56 96,82 96,89 96,87 96,23 97,20 97,50 PTV54 V100 96,57 96,80 97,78 97,67 97,82 95,78 97,93 98,67 PTV70 77,56 Bảng 3.5 cho thấy giá trị cực đại, liều trung bình PTV70 nhóm đối tượng cao so với nhóm tất kích thước lưới Tương tự với trị D2% Các giá trị thể tích nhận liều định PTV60 PTV54 tương tự hai nhóm đối tượng, nhiên có khác biệt đáng kể hai nhóm kích thước lưới 4mm (khoảng 2%), nằm ngưỡng chấp nhận Giá trị liều trung bình D98% hai nhóm tương tự 43 Như vậy, kế hoạch nhóm tốt so với nhóm 1, điều thay đổi thơng số tối ưu hóa tính tốn lại lập kế hoạch xạ trị 3.2.2 Phân bố liều tổ chức nguy cấp 75.00 liều lượng 65.00 55.00 45.00 35.00 25.00 15.00 5.00 Tủy sống Thủy tinh Dây thần Giao thoa Cầu mắt Thùy thái Tuyến dương mang tai thể kinh thị thị Tổ chức nguy cấp GS2mm GS3mm GS4mm GS5mm Hình 3.10: Mối liên hệ kích thước ô lưới liều tổ chức nguy cấp Các kích thước lưới 2mm 3mm 4mm 5mm tương ứng với màu xanh lam, cam, xám, vàng Nhận xét: Từ hình 3.10 liều cực đại tổ chức nguy cấp có xu hướng tăng mạnh theo kích thước ô lưới Sự tăng mạnh thể thủy tinh thể cầu mắt Sở dĩ có điều thủy tinh thể cầu mắt tổ chức có kích thước nhỏ, nên bị ảnh hưởng nhiều phân chia kích thước lưới Với tuyến mang tai nghiên cứu đánh giá giá trị trung bình nên thấy giá trị trung bình liều thay đổi khơng đáng kể thay đổi kích thước lưới tính tốn từ - 5mm Qua đó, thấy kích thước lưới nhỏ 2mm làm cho liều tổ chức nguy cấp giảm đáng kể so với ô lưới 5mm Liều tổ chức nguy cấp cao chia lưới tính tốn với kích thước 5mm 44 Bảng 3.6: Một số tổ chức nguy cấp hai nhóm đối tượng Tổ chức GS2N1 GS2N2 GS3N1 Tủy sống 42,01 41,78 42,34 42,56 43,04 42,98 43,79 43,78 5,60 5,20 6,48 5,90 6,28 6,10 6,22 6,90 kinh thị 41,02 42,54 42,97 43,20 43,45 43,63 43,82 43,98 Giao thoa thị 40,83 40,56 41,24 41,97 41,37 42,70 41,89 42,98 Cầu mắt 33,39 29,78 31,45 31,50 31,24 32,65 31,24 33,87 63,68 62,12 63,52 63,45 63,96 63,96 64,12 64,67 28,97 26,45 29,10 27,01 30,56 27,23 31,45 27,50 GS3N2 GS4N1 GS4N2 GS5N1 GS5N2 Thủy tinh thể Dây thần Thùy thái dƣơng Tuyến mang tai Từ bảng 3.6 thấy rằng, qua thay đổi thơng số tính tốn lại kế hoạch nhóm nhóm có thay đổi thơng số tối ưu hóa có liều tổ chức nguy cấp thấp Tuy nhiên, điều lại ngược lại ta xét tới thủy tinh thể ô lưới 5mm, dây thần kinh thị giao thoa thị chủ yếu liều cực đại nhóm thấp so với nhóm 45 3.2.3 Các số đánh giá kế hoạch 950.00 Thời gian 3.00 900.00 Số MU 3.20 2.80 850.00 2.60 800.00 2.40 750.00 2.20 2.00 700.00 GS2mm GS3mm GS4mm Thời gian GS5mm Kích thước lưới MU Hình 3.11: Mối liên hệ thời gian phát tia (cột màu xanh) số MU (đường màu cam) với kích thước lưới tính tốn Nhận xét: Từ hình 3.11 thấy số MU phát thời gian phát tia có xu hướng giảm tăng kích thước lưới Tuy nhiên, điểm đồ thị tương ứng với giá trị kích thước lưới 3mm 4mm giá trị có thay đổi khơng đáng kể so với kích thước lưới 5mm Khi chia kích thước lưới 5mm thời gian phát tia số lượng MU phát nhỏ Bảng 3.7:Các ch số đánh giá k hoạch hai nhóm đối tượng GS2N1 GS2N2 Thời 2,71 gian MU GS3N1 GS3N2 2,68 3,04 GS4N1 GS4N2 2,67 2,78 GS5N1 GS5N2 2,55 2,66 2,15 821,30 932,30 802,17 845,54 760,55 803,12 734,96 734,67 HI 1,07 1,06 1,07 1,07 1,07 1,07 1,08 1,08 PCI 0,76 0,77 0,76 0,76 0,74 0,75 0,72 0,74 Từ bảng 3.7 thấy thời gian phát tia trung bình nhóm với kế hoạch có lưới 2mm lớn nhất, so với nhóm chênh lệch khoảng 10% Với nhóm kế hoạch có ô lưới 3mm 4mm thời gian phát tia tương 46 đương hai nhóm kế hoạch Việc số MU nhóm lớn nhóm với lưới 2mm góp phần giải thích cho việc kéo dài thời gian điều trị nhóm 0.78 1.09 0.77 1.08 1.08 0.75 1.07 Giá trị HI Giá trị PCI 0.76 0.74 1.07 0.73 0.72 1.06 GS2mm GS3mm GS4mm GS5mm Kích thước lưới PCI1 PCI2 HI1 HI2 Hình 3.12: Mối liên hệ ch số trùng khớp, ch số đồng với kích thước lưới hai nhóm k hoạch tối ưu hóa khơng thay đổi thơng số (PCI1 HI1) có thay đổi thơng số (PCI2 HI2) Biều đồ đường thể thay đổi HI, biểu đồ cột thể thay đổi ch số CI Nhận xét: Từ hình 3.12 thấy với nhóm kế hoạch có số đồng thấp Qua thể đồng thể tích PTV tốt nhóm Điều giải thích với kế hoạch nhóm thực tối ưu hóa lại mà có thay đổi thơng số q trình tính tốn, kết bị ảnh hưởng kinh nghiệm người lập kế hoạch Với giá trị số đồng theo cơng thức Paddick số trùng khớp kế hoạch nhóm cao so với nhóm Sự khác biệt lớn nhóm kế hoạch ln kế hoạch với kích thước ô lưới 5mm Sở dĩ có khác biệt chia lưới 5mm làm thay đổi thể tích vùng quan tâm ảnh hưởng lên tâm điều trị lựa chọn Thời gian lập kế hoạch yếu tố trình lập kế hoạch Thời gian trùng bình (chưa kể kế hoạch khó) ước tính q trình tối ưu hóa (nghĩa lần chạy đủ bước trình tối ưu hóa, chưa kể chỉnh sửa thơng số 47 tối ưu hóa lại) cho kích thước ô lưới 2mm, 3mm, 4mm, 5mm cho kế hoạch VMAT vùng đầu cổ 45’, 30’, 15’ phút Đây tham số cần cân nhắc q trình lựa chọn kích thước lưới tính tốn Các kế hoạch với lưới lớn 5mm độ trùng khớp, độ đồng kế hoạch khác thực đảm bảo chất lượng kế hoạch lại cho giá trị GPR cao Tóm lại, xu hướng liều lượng thể tích bia tổ chức nguy cấp hay thông số đánh giá kế hoạch giống hai nhóm kế hoạch chia lại kích thước lưới có thay đổi thơng số q trình tối ưu hóa khơng thay đổi thơng số 48 KẾT LUẬN Luận văn thực nghiên cứu ảnh hưởng kích thước lưới tính tốn tới kế hoạch IMRT/VMAT ung thư đầu mặt cổ Thông qua việc khảo sát, thu thập, phân tích số liệu việc chia lại kích thước lưới tính toán lập kế hoạch điều biến liều cho thấy hồn tồn phương pháp thực tất sở có xạ trị điều biến liều Nghiên cứu tiến hành so sánh kết trường hợp thay đổi không thay đổi thơng số q trình tối ưu hóa lại kế hoạch chia lại kích thước lưới tính tốn Kết thu khơng cho thấy chênh lệch đáng kể thể tích PTV lớn so với kích thước lưới Nhưng trường hợp PTV nhỏ, nhận thấy có thay đổi đáng kể giá trị liều cực đại liều trung bình PTV Kích thước lưới ảnh hưởng tới giá trị cực đại quan tổ chức, đặc biệt tổ chức tích nhỏ thủy tinh thể, cầu, mắt…về giá trị trung bình tổ chức khơng có khác biệt đáng kể ô lưới 3mm 4mm, khác biệt xảy so sánh với lưới kích thước 5mm, lưới với kích thước 2mm cho kết tốt đánh giá kế hoạch xạ trị Kết cho thấy tương tự trường hợp Như vậy, xu hướng phân bố liều phụ thuộc vào kích thước lưới mà khơng phụ thuộc vào thơng số tối ưu hóa Nghiên cứu thực mục tiêu đề Tuy nhiên, kết nghiên cứu dừng lại với lưới tính tốn 2mm, 3mm, 4mm, 5mm để thấy xu hướng chung Qua kết đạt được, thời gian tới thực nghiên cứu lưới với kích thước nhỏ độ chia ô lưới nhỏ Trong thực tế lâm sàng xét đến thời gian lần tối ưu hóa việc lựa chọn lưới 3mm, 4mm cân nhắc 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Y Nishimura and R Komaki, Intensity-Modulated Radiation Therapy [2] K Otto, “Volumetric modulated arc therapy: IMRT in a single gantry arc,” Med Phys., vol 35, no 1, pp 310–317, 2008, doi: 10.1118/1.2818738 [3] K C Snyder, N Wen, and M Liu, Linac-Based SRS/SBRT Dosimetry 2021 [4] I M Systems, “Monaco ® Training Guide.” [5] A Niemierko and M Goitein, “The use of variable grid spacing to accelerate dose calculations,” vol 357, no 1989, 2013, doi: 10.1118/1.596425 [6] W U Ai-dong, W U Yi-can, T A O Sheng-xiang, and Z Jiang-hui, “Effect of CT Image-Based Voxel Size On Monte Carlo Dose Calculation,” pp 6449–6451, 2005 [7] H Chung, H Jin, J Palta, and T Suh, “Dose variations with varying calculation grid size in head and neck IMRT,” vol 4841, doi: 10.1088/0031-9155/51/19/008 [8] J F Dempsey, H E Romeijn, J G Li, D A Low, J R Palta, and J G Li, “A Fourier analysis of the dose grid resolution required for accurate IMRT fluence map optimization A Fourier analysis of the dose grid resolution required for accurate IMRT fluence map optimization,” vol c, no 2005, 2006, doi: 10.1118/1.1843354 [9] I J Das, G K Bartlett, H Zhang, E Thompson, and J E Zook, “Evaluation of superficial dosimetry between treatment planning system,” vol 40, no 1, pp 1–6, 2013 [10] T Rosewall, V Kong, R Heaton, G Currie, M Milosevic, and J Wheat, “The Effect of Dose Grid Resolution on Dose Volume Histograms for Slender Organs at Risk during Pelvic Intensity-modulated Radiotherapy,” J Med Imaging Radiat Sci., vol 45, no 3, pp 204–209, 2014, doi: 50 10.1016/j.jmir.2014.01.006 [11] J C L Chow, D Ph, R Jiang, and D Ph, “calculation grid size in prostate VMAT planning,” Med Dosim., pp 1–8, 2017, doi: 10.1016/j.meddos.2017.12.002 [12] S P S Dabr, C C Faapm, I J Das, and F Fastro, “The dosimetric and radiobiological impact of calculation grid size on head and neck IMRT,” Pract Radiat Oncol., vol 7, no 3, pp 209–217, 2016, doi: 10.1016/j.prro.2016.10.001 [13] K C Snyder, M Liu, Zhao, Y Huang, and N Wen, “Investigating the dosimetric effects of grid size on dose calculation accuracy using volumetric modulated arc therapy in spine stereotactic radiosurgery,” vol 4, pp 303–313, 2017 [14] J C L Chow, R Jiang, and D Markel, “Dosimetric variations in calculation grid size in prostate VMAT : a dose-volume histogram analysis using the Gaussian error function,” no 2017, pp 1–9, 2018, doi: 10.1017/S1460396917000619 [15] A Olch, J Moran, and H Li, “Article Type: Task Group Report Tolerance Limits and Methodologies for IMRT Measurement-Based Verification QA: Recommendations of AAPM Task Group No 218,” no 218, doi: 10.1002/mp.12810 51 ... cho kích thư? ??c lưới Độ lệch liều tối đa PTV nằm khoảng 1% tất kích thư? ??c lưới độ phân giải góc Liều tối thiểu PTV thấp tới 7% kích thư? ??c ô lưới 5mm Liều trung bình PTV cao tới 2% kích thư? ??c lưới. .. ICRU-83) thay cho tiêu chí cũ (ICRU-50) Mục tiêu nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng kích thư? ??c ô lưới tới kế hoạch xạ trị IMRT/VMAT cho ung thư đầu mặt cổ qua việc thay đổi kích thư? ??c lưới tính tốn... họ tên) ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Tên đề tài tiếng Việt: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC Ơ LƯỚI LÊN PHÂN BỐ LIỀU TRONG KĨ THUẬT IMRT/VMAT CHO UNG THƯ ĐẦU MẶT CỔ Tên đề tài tiếng Anh: STUDY ON THE EFFECT