Nghiên cứu giảm liều mô lành trong lập kế hoạch sbrt điều trị ung thư tại cơ quan tương ứng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu giảm liều mô lành lập kế hoạch SBRT điều trị ung thư quan tương ứng TRẦN ĐỨC HƯNG hung.td211154m@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Hạt nhân Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Quang Trung Chữ ký GVHD Viện: Vật lý Kỹ thuật HÀ NỘI, 04/2023 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: Trần Đức Hưng………………………… Đề tài luận văn: Nghiên cứu giảm liều mô lành lập kế hoạch SBRT điều trị ung thư quan tương ứng …………………………………… Chuyên ngành: Kỹ thuật Hạt nhân …… ………………… Mã số SV: 20211154M……………………… ……………………… Cán hướng dẫn: ….TS Phạm Quang Trung………………………… 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 … /… /2023 với nội dung sau: - Trong phần mở đầu, trình bày rõ tên đề tài, mục tiêu, phương pháp nghiên cứu - Trong chương 1, bổ sung chi tiết khác nhậu xạ SBRT xạ thường quy - Trong phần kết luận, bổ sung thêm thông tin - Hiệu chỉnh số thuật ngữ từ viết tắt - Tách riêng hình minh họa kép bổ sung minh họa DVH (Dose Volume Histogram) phổi lành Ngày… tháng… năm 2023 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Phạm Quang Trung Trần Đức Hưng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Nguyễn Văn Thái THƯ VIỆN TẠ QUANG BỬU Xác nhận nhận lại luận văn sau sửa chữa mã số ………… Ngày… tháng… năm 2023 KÝ GHI RÕ HỌ TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Tên đề tài tiếng Việt: NGHIÊN CỨU GIẢM LIỀU MÔ LÀNH TRONG LẬP KẾ HOẠCH SBRT ĐIỀU TRỊ UNG THƯ TẠI CƠ QUAN TƯƠNG ỨNG Tên đề tài tiếng Anh A STUDY ON REDUCING NORMAL TISSUE DOSE IN SBRT TREATMENT PLANNING FOR CANCER AT THE CORRESPONDING ORGAN Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên TS Phạm Quang Trung MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 10 DANH MỤC HÌNH VẼ 12 DANH MỤC BẢNG BIỂU 14 MỞ ĐẦU 15 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 18 1.1 Sơ lược ung thư nói chung ung thư phổi nói riêng 18 1.2 Các kỹ thuật thực xạ trị SBRT 19 1.2.1 3D-CRT (3D Conformal Radiation Therapy - Xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u) 20 1.2.1 liều) IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy - Xạ trị điều biến 20 1.2.2 VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy): Xạ trị điều biến thể tích cung trịn 24 1.3 Máy gia tốc tuyến tính dùng xạ trị 25 1.3.1 1.4 Máy xạ trị TrueBeam™ STx 27 Hệ thống lập kế hoạch xạ trị 28 1.4.1 Hệ thống lập kế hoạch Eclipse 31 1.5 Tối ưu hóa kế hoạch SBRT 32 1.6 Đánh giá kế hoạch SBRT 34 1.7 Vấn đề nghiên cứu 36 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Dữ liệu nghiên cứu 37 2.2 Kế hoạch xạ trị ban đầu 38 2.3 Kế hoạch xạ trị hiệu chỉnh 41 2.4 Đánh giá chất lượng kế hoạch 42 2.5 Phân tích số liệu thống kê 43 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Phân bố liệu bệnh nhân 44 3.2 Đánh giá thơng số liều vào PTV tràn ngồi PTV 44 3.3 Đánh giá thông số liều vào OAR thông số khác 49 3.4 Thảo luận 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 LỜI CẢM ƠN Sau hoàn thành luận văn này, tiếp nhận tri thức quý báu lĩnh vực xạ trị nói chung xạ trị lập thể định vị thân (Stereotactic Body Radiation Therapy - SBRT) cho khối u phổi nói riêng thông qua việc nghiên cứu tài liệu học tập làm việc hệ thống thực tế Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Phạm Quang Trung TS Nguyễn Văn Thái tận tình định hướng nghiên cứu tạo điều kiện tốt cho thực nghiên cứu khoa Xạ trị - Xạ phẫu, Viện Ung thư, Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 Bên cạnh đó, tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Viện Vật lý Kỹ thuật tận tình dạy trang bị kiến thức cần thiết làm tảng cho tơi hồn thành luận văn HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên Trần Đức Hưng TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn chọn đề tài “Nghiên cứu giảm liều mô lành lập kế hoạch SBRT điều trị ung thư quan tương ứng” với phạm vi tập trung vào nhóm ung thư phổi Mục tiêu nghiên cứu khảo sát hiệu ứng liều tới phổi lành bổ sung giới hạn liều trung bình cho khối vỏ tối ưu kế hoạch VMAT cho SBRT phổi Nghiên cứu thực hồi cứu 28 kế hoạch VMAT-SBRT phổi điều trị Khoa Xạ trị - Xạ phẫu, Viện Ung thư, Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 Các kế hoạch trước áp dụng khối vỏ tối ưu với giới hạn liều cực đại Sau kế hoạch hiệu chỉnh với cài đặt thông số tương tự bổ sung thêm giới hạn liều trung bình cho khối vỏ tối ưu Các thông số liều cho bia mục tiêu quan lành nguy cấp so sánh kế hoạch ban đầu kế hoạch tạo lại thử nghiệm xếp hạng có dấu Wilcoxon Nếu giá trị p hai phía < 0,05 khác biệt coi có ý nghĩa thống kê Kết nghiên cứu cho thấy việc thêm giới hạn liều trung bình vào khối vỏ tối ưu giúp giảm liều cho phổi lành đồng thời đảm bảo độ bao phủ trùng khớp liều kê vào bia mục tiêu Liều vào quan lành nguy cấp khác tủy sống, thực quản, da giảm nhẹ thay đổi khơng có ý nghĩa thống kê DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT 3D-CRT 3D Conformal Radiation Therapy Xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u AAA Anisotropic Analytical Algorithm Thuật tốn phân tích bất đẳng hướng AIP Average Intensity Projection Ảnh chiếu mật độ trung bình AXB Acuros External Beam Chùm tia xạ Acuros CI Conformity Index Chỉ số bao phủ trùng khớp liều CTV Clinical Target Volume Thể tích bia lâm sàng DVH Dose Volume Histogram Biểu đồ thể tích - liều lượng FFF Flattening Filter Free Khơng lọc phẳng FiF Field in Field Kỹ thuật trường trường GM Gradient Measure Chỉ số chênh lệch liều GTV Gross Tumor Volume Thể tích khối u thơ HI Homogeneity Index Chỉ số đồng liều ICRU International Commission On Radiation Units Uỷ ban quốc tế đơn vị đo lường xạ IMAT Intensity Modulated Arc Therapy Xạ trị điều biến liều theo cung tròn IMRT Intensity Modulated Radiation Therapy Xạ trị điều biến liều ITV Internal Target Volume Thể tích bia nội IV Irradiated Volume Thể tích chiếu xạ LINAC Linear Accelerator Máy gia tốc hạt tuyến tính MIP Maximum Intensity Projection Ảnh chiếu mật độ cực đại MLC Multileaf Collimator Hệ chuẩn trực đa MLD Mean Lung Dose Liều trung bình vào phổi MU Monitor Unit Đơn vị liều giám sát 10 NSCLC Non-Small Cell Lung Cancer Ung thư phổi không tế bào nhỏ OAR Organ At Risk Cơ quan lành nguy cấp PTV Planning Target Volume Thể tích bia lập kế hoạch RTOG Radiation Therapy Oncology Group Hiệp hội xạ trị ung thư SBRT Stereotactic Body Radiation Therapy Xạ trị lập thể định vị thân SRS Stereotactic Radiosurgery Xạ phẫu TV Treated Volume Thể tích điều trị VMAT Volumetric Modulated Arc Therapy Xạ trị điều biến thể tích cung trịn WHO World Health Organisation Tổ chức Y tế Thế giới 11 (a) (b) Hình 3.2: (a) Biểu đồ CI theo PTV tất kế hoạch với giới hạn cấp cấp RTOG 0813/0915 (b) Biểu đồ (a) biểu diễn với thang tỉ lệ phóng lớn theo phạm vi liệu kế hoạch khảo sát 46 (a) (b) Hình 3.3: (a) Biểu đồ R50% theo PTV tất kế hoạch với giới hạn cấp cấp RTOG 0813/0915 (b) Biểu đồ (a) biểu diễn với thang tỉ lệ phóng lớn theo phạm vi liệu kế hoạch khảo sát 47 (a) (b) Hình 3.4: (a) Biểu đồ D2cm theo PTV tất kế hoạch với giới hạn cấp cấp RTOG 0813/0915 (b) Biểu đồ (a) biểu diễn với thang tỉ lệ phóng lớn theo phạm vi liệu kế hoạch khảo sát 48 Hình 3.5: Các mặt cắt trực giao khối u đại diện kế hoạch ban đầu (a) kế hoạch sửa đổi (b) cho thấy PTV đường cong 50% liều kê 3.3 Đánh giá thông số liều vào OAR thông số khác Tất kế hoạch đáp ứng theo RTOG 0813/0915 liều phổi bình thường, tủy sống, thực quản, tim, da OAR khác Bảng 3.2 tóm tắt thay đổi tham số cho hai nhóm kế hoạch Với hiệu ứng giới hạn liều trung bình kế hoạch sửa đổi, liều tới mơ phổi bình thường giảm đáng kể (p < 0,05) Giá trị trung bình V20, V10, MLD giảm từ 3,47% xuống 3,41%, 7,73% xuống 7,60% 301,66 cGy xuống 298,51 cGy Hình 3.6 cho thấy đồ thị V20 so với PTV (cc) hai nhóm kế hoạch với giới hạn cấp cấp quy định RTOG 0813/0915 49 (a) (b) Hình 3.6: (a) Biểu đồ V20 theo PTV tất kế hoạch với giới hạn cấp cấp RTOG 0813/0915 (b) Biểu đồ (a) biểu diễn với thang tỉ lệ phóng lớn theo phạm vi liệu kế hoạch khảo sát Hình 3.7 ví dụ hai kế hoạch khối u, trực quan cho thấy đường DVH phổi lành kế hoạch hiệu chỉnh (hồng) có xu hướng hạ thấp so với kế hoạch ban đầu (vàng) Trong trường hợp này, sau hiệu chỉnh kế hoạch xạ trị, liều trung bình vào phổi lành giảm từ 345 cGy 335 cGy Sự khác biệt quan sát thấy rõ vùng < 2000 cGy 50 (a) (b) Hình 3.7: So sánh đường DVH phổi lành kế hoạch ban đầu (vàng) kế hoạch sửa đổi (hồng) (a) DVH toàn dải, (b) DVH phóng lớn tập trung vào vùng < 2000 cGy So với kế hoạch ban đầu, liều trung bình tủy sống, thực quản da giảm kế hoạch sửa đổi Tuy nhiên, khác biệt không đạt ý nghĩa thống kê (p > 0,2) Liều trung bình đến tim kế hoạch hiệu chỉnh có tăng nhẹ, thay đổi khơng có ý nghĩa thống kê (p > 0,2) Bảng 3.2: So sánh giá trị trung bình thơng số liều tới OAR kế hoạch ban đầu kế hoạch sửa đổi Thông số Liều phổi bình thường V10 (%) Liều phổi bình thường V20 (%) Liều trung bình vào phổi MLD (cGy) Liều trung bình vào tủy sống (cGy) Liều trung bình vào tim (cGy) Kế hoạch ban đầu Trung bình (Độ lệch chuẩn) 7,73 (4,34) 3,47 (1,95) 301,66 (136,53) 139,73 (94,53) 169,79 (148,74) Kế hoạch hiệu chỉnh Trung bình (Độ lệch chuẩn) 7,60 (4,25) 3,41 (1,91) 298,51 (134,55) 137,00 (90,54) 171,70 (151,77) Giá trị p < 0,05 < 0,05 < 0,05 > 0,2 > 0,2 51 Liều trung bình vào thực quản (cGy) Liều trung bình vào da (cGy) 234,30 (149,44) 55,91 (26,24) 231,52 (151,99) > 0,2 55,20 (26,15) > 0,2 Sau hiệu chỉnh kế hoạch, số MU trung bình tăng từ 3789,39 lên 3856,08 (Bảng 3.3) Tuy nhiên, thay đổi khơng có ý nghĩa thống kê (p>0,2) Bảng 3.3: So sánh thông số hai nhóm kế hoạch Kế hoạch ban đầu Thơng số MU Trung bình (Độ lệch chuẩn) 3789,39 (1918,01) Kế hoạch hiệu chỉnh Trung bình (Độ lệch chuẩn) Giá trị p 3856,08 (1897,45) > 0,2 3.4 Thảo luận Trong nghiên cứu hồi cứu này, tơi trình bày kế hoạch SBRT phổi với kỹ thuật tối ưu hóa liều cho PTV OAR, sau khảo sát khả giảm độc tính xạ cho mô phổi lành cách cài đặt thêm giới hạn liều trung bình cho khối vỏ tối ưu tạo xung quanh PTV Tất kế hoạch, gốc sửa đổi, đáp ứng tiêu chuẩn mức bo sát liều cao CI liều vào OAR nêu RTOG 0813/0195 kế hoạch sửa đổi chưa sử dụng để điều trị cho bệnh nhân thực tế Sau hiệu chỉnh kế hoạch, R50% GM giảm 1,3% 1,0% với p < 0,05, CI V105% gần không thay đổi Mặc dù nghiên cứu trước báo cáo mối quan hệ mức độ giảm liều khoảng cách từ PTV [51], thiếu liệu lâm sàng mối liên hệ mức độc tính tia xạ với số R50% D2cm Đối với OAR, giới hạn liều trung bình mang lại giảm liều có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) cho phổi bình thường, bao gồm V10, V20 MLD Các thông số nghiên cứu nhiều chứng minh có liên quan đến tình trạng viêm phổi phóng xạ [20],[21],[52]– [58], liên quan đến tỷ lệ sống sót chung ung thư phổi giai đoạn I [59] Các kế hoạch sửa đổi không cho thấy khác biệt có ý nghĩa thống kê quan khác tủy sống, tim, thực quản da Các ngưỡng liều, đặc biệt giới hạn cấp 1, quy định RTOG 0813/0915 cần cân nhắc thiết kế giới hạn liều cho khối vỏ tối ưu Tuy nhiên ta nên coi ngưỡng điểm khởi đầu giới hạn liều cài đặt cho khối vỏ tối ưu cần phải nghiêm ngặt nhiều để đạt kết mong muốn Trong nghiên cứu này, giới hạn kích thước liều cực đại khối vỏ dựa quan sát thực nghiệm trung tâm tham khảo chia sẻ kinh nghiệm trung tâm khác nghiên cứu họ [29],[33],[34] Cần lưu ý mức ưu tiên cân tốt phần q trình tối ưu hóa Ta cần có trọng số thích hợp cho tiêu chí giới hạn liều Một số nghiên cứu sử dụng khối vỏ giả lập để tối ưu hóa liều kế hoạch SBRT phổi, với số lượng khối vỏ khác thiết kế tối ưu hóa khác 52 Hầu hết số giới hạn liều lượng tối đa cho khối Nghiên cứu Duan Y, Gan W, cộng khảo sát kế hoạch tạo lại với đến khối vỏ tối ưu, khối xác định vòng đồng tâm đường viền thể Nghiên cứu cho thấy số lượng khối vỏ lớn 6, việc bổ sung thêm vỏ khác không cải thiện đáng kể chất lượng kế hoạch, làm tăng đáng kể thời gian tối ưu hóa số MU [33] Một nghiên cứu khác Desai D, Narayanasamy G, cộng giới thiệu hệ khối vỏ truyền thống liên tiếp có độ dày mm khối vỏ tối ưu đặc biệt lấy tỷ lệ theo thể tích PTV giới hạn cấp R50% Trong nghiên cứu này, giới hạn liều trung bình hàm thể tích PTV định cho lớp vỏ gần PTV [34] Trong nghiên cứu này, tệp bệnh nhân chọn có kích thước PTV nhỏ đến trung bình (từ 4,1 đến 65,1 cc) Do đó, thể tích PTV lớn từ 70 đến 163 cc cần hiệu chỉnh khối vỏ tối ưu để đạt kết phù hợp Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng khối vỏ tối ưu với ràng buộc cố định độ dày liều tia Tuy nhiên, thực hành lâm sàng, bia điều trị bệnh nhân khác khác nhau, độ dốc suy giảm liều phần lớn phụ thuộc vào đặc điểm hình học bia điều trị, đặc biệt thể tích PTV [23],[51],[60],[61] Do đó, ta cần phải xem độ dày khối vỏ hàm thể tích PTV giới hạn liều thay đổi theo thể tích PTV Mặc dù số MU tăng nhẹ 1,8% hiệu chỉnh kế hoạch, mức tăng khơng có ý nghĩa thống kê Một khía cạnh khơng xem xét nghiên cứu thời gian xử lý trình tối ưu hóa kế hoạch TPS khơng giám sát Do TPS sử dụng nghiên cứu cài đặt theo mơ hình song song nên thời gian xử lý toàn hệ thống dao động theo số lượng tài khoản hoạt động Các phát nghiên cứu có liên quan đến việc lập kế hoạch tự động SBRT phổi, điều quan trọng cần lưu ý nghiên cứu thực hệ thống lập kế hoạch xạ trị Eclipse phiên 13.6 (Varian Medical Systems, Palo Alto, California, Mỹ) TrueBeam™ STx (Varian Medical Systems, Palo Alto, California, Mỹ) Kết khác hệ thống lập kế hoạch xạ trị khác sử dụng Do đó, ảnh hưởng khối vỏ tối ưu hệ thống lập kế hoạch khác cần đánh giá lại kỹ thuật tương tự 53 KẾT LUẬN Sau hoàn thành luận văn này, tơi tìm hiểu kiến thức xạ ion hóa xạ trị, kỹ thuật xạ trị nói chung xạ trị SBRT cho khối u phổi nói riêng, quy trình lập tối ưu kế hoạch VMAT-SBRT Không yêu cầu việc đảm bảo độ bao phủ trùng khớp liều kê vào PTV, kế hoạch SBRT phổi đòi hỏi mức giảm tối đa liều vào OAR lân cận, đặc biệt phổi Nghiên cứu thực mục tiêu đặt ban đầu khảo sát hiệu giảm liều vào phổi lành khối vỏ tối ưu kế hoạch VMAT-SBRT cài đặt thêm giới hạn liều trung bình bên cạnh giới hạn liều cực đại Qua nghiên cứu, thấy việc thêm giới hạn liều trung bình vào khối vỏ tối ưu giúp giảm liều cho phổi lành đồng thời đảm bảo độ bao phủ trùng khớp liều kê vào PTV Liều vào OAR khác tủy sống, thực quản, da giảm nhẹ thay đổi khơng có ý nghĩa thống kê Một hạn chế nghiên cứu tệp PTV có kích thước khoảng nhỏ đến trung bình (từ 4,1 đến 65,1 cc) Do với thể tích PTV nằm ngồi khoảng ta cần hiệu chỉnh khối vỏ tối ưu để đạt kết mong muốn Hướng nghiên cứu thu thập thêm tệp BN có PTV từ 70,0 đến 163 cc để khảo sát hiểu giảm liều vào phổi lành giới hạn liều trung bình khối vỏ tối ưu Ngồi ra, tơi xem xét tối ưu kế hoạch VMAT-SBRT cách xem độ dày khối vỏ hàm thể tích PTV giới hạn liều thay đổi theo thể tích PTV, thay cài đặt cố định độ dày giới hạn liều trung bình cho kích thước PTV khác 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Cancer,” World Health Organization (WHO), Feb 03, 2022 https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer (accessed May 05, 2023) [2] “Tình hình ung thư Việt Nam,” Bộ Y Tế, Jan 19, 2021 https://moh.gov.vn/hoat-dong-cua-dia-phuong//asset_publisher/gHbla8vOQDuS/content/tinh-hinh-ung-thu-tai-viet-nam (accessed May 05, 2023) A Jemal, R Siegel, J Xu, and E Ward, “Cancer Statistics, 2010,” CA Cancer J Clin, vol 60, no 5, pp 277–300, Sep 2010, doi: 10.3322/caac.20073 [3] L A Torre, R L Siegel, and A Jemal, “Lung Cancer Statistics,” in Lung Cancer and Personalized Medicine: Current Knowledge and Therapies, A Ahmad and S Gadgeel, Eds., Cham: Springer International Publishing, 2016, pp 1–19 doi: 10.1007/978-3-319-24223-1_1 [5] A Bezjak et al., “Safety and Efficacy of a Five-Fraction Stereotactic Body Radiotherapy Schedule for Centrally Located Non–Small-Cell Lung Cancer: NRG Oncology/RTOG 0813 Trial,” Journal of Clinical Oncology, vol 37, no 15, pp 1316–1325, May 2019, doi: 10.1200/JCO.18.00622 [6] G M M Videtic et al., “A Randomized Phase Study Comparing Stereotactic Body Radiation Therapy Schedules for Medically Inoperable Patients With Stage I Peripheral Non-Small Cell Lung Cancer: NRG Oncology RTOG 0915 (NCCTG N0927),” International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics, vol 93, no 4, pp 757–764, Nov 2015, doi: 10.1016/j.ijrobp.2015.07.2260 [7] “Key Statistics for Lung Cancer,” American Cancer Society, Jan 12, 2023 https://www.cancer.org/cancer/lung-cancer/about/keystatistics.html#:~:text=The%20American%20Cancer%20Society’s%20esti mates,men%20and%2059%2C910%20in%20women) (accessed Apr 08, 2023) [8] A Takeda, E Kunieda, T Ohashi, Y Aoki, N Koike, and T Takeda, “Stereotactic body radiotherapy (SBRT) for oligometastatic lung tumors from colorectal cancer and other primary cancers in comparison with primary lung cancer,” Radiotherapy and Oncology, vol 101, no 2, pp 255– 259, Nov 2011, doi: 10.1016/j.radonc.2011.05.033 [9] L Murray et al., “Stereotactic Ablative Radiotherapy (SABR) in Patients with Medically Inoperable Peripheral Early Stage Lung Cancer: Outcomes for the First UK SABR Cohort,” Clin Oncol, vol 28, no 1, pp 4–12, Jan 2016, doi: 10.1016/j.clon.2015.09.007 [10] G M M Videtic et al., “Intensity-Modulated Radiotherapy–Based Stereotactic Body Radiotherapy for Medically Inoperable Early-Stage Lung Cancer: Excellent Local Control,” International Journal of Radiation [4] 55 Oncology*Biology*Physics, vol 77, no 2, pp 344–349, Jun 2010, doi: 10.1016/j.ijrobp.2009.05.004 [11] G Chen et al., “Choice of immobilization of stereotactic body radiotherapy in lung tumor patient by BMI,” BMC Cancer, vol 19, no 1, p 583, Dec 2019, doi: 10.1186/s12885-019-5767-1 [12] H Onishi et al., “Stereotactic Body Radiotherapy (SBRT) for Operable Stage I Non–Small-Cell Lung Cancer: Can SBRT Be Comparable to Surgery?,” International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics, vol 81, no 5, pp 1352–1358, Dec 2011, doi: 10.1016/j.ijrobp.2009.07.1751 [13] J Y Chang et al., “Stereotactic ablative radiotherapy versus lobectomy for operable stage I non-small-cell lung cancer: a pooled analysis of two randomised trials,” Lancet Oncol, vol 16, no 6, pp 630–637, Jun 2015, doi: 10.1016/S1470-2045(15)70168-3 [14] S Senan, D A Palma, and F J Lagerwaard, “Stereotactic ablative radiotherapy for stage I NSCLC: Recent advances and controversies.,” J Thorac Dis, vol 3, no 3, pp 189–96, Sep 2011, doi: 10.3978/j.issn.20721439.2011.05.03 [15] R Timmerman et al., “Excessive Toxicity When Treating Central Tumors in a Phase II Study of Stereotactic Body Radiation Therapy for Medically Inoperable Early-Stage Lung Cancer,” Journal of Clinical Oncology, vol 24, no 30, pp 4833–4839, Oct 2006, doi: 10.1200/JCO.2006.07.5937 [16] K H Kang et al., “Complications from Stereotactic Body Radiotherapy for Lung Cancer,” Cancers (Basel), vol 7, no 2, pp 981–1004, Jun 2015, doi: 10.3390/cancers7020820 [17] H Yamashita et al., “Exceptionally high incidence of symptomatic grade 25 radiation pneumonitis after stereotactic radiation therapy for lung tumors,” Radiat Oncol, vol 2, p 21, Jun 2007, doi: 10.1186/1748-717X-2-21 [18] H Yamashita, W Takahashi, A Haga, and K Nakagawa, “Radiation pneumonitis after stereotactic radiation therapy for lung cancer,” World J Radiol, vol 6, no 9, pp 708–715, Sep 2014, doi: 10.4329/wjr.v6.i9.708 [19] M Guckenberger et al., “Dose–response relationship for radiation-induced pneumonitis after pulmonary stereotactic body radiotherapy,” Radiotherapy and Oncology, vol 97, no 1, pp 65–70, 2010, doi: https://doi.org/10.1016/j.radonc.2010.04.027 [20] J Zhao et al., “Simple Factors Associated With Radiation-Induced Lung Toxicity After Stereotactic Body Radiation Therapy of the Thorax: A Pooled Analysis of 88 Studies,” Int J Radiat Oncol Biol Phys, vol 95, no 5, pp 1357–1366, Aug 2016, doi: 10.1016/j.ijrobp.2016.03.024 [21] E M Harder, H S Park, Z (Jay) Chen, and R H Decker, “Pulmonary dosevolume predictors of radiation pneumonitis following stereotactic body 56 radiation therapy,” Pract Radiat Oncol, vol 6, no 6, pp e353–e359, Nov 2016, doi: 10.1016/j.prro.2016.01.015 [22] M Uematsu et al., “Computed tomography-guided frameless stereotactic radiotherapy for stage I non-small cell lung cancer: a 5-year experience,” International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics, vol 51, no 3, pp 666–670, Nov 2001, doi: 10.1016/S0360-3016(01)01703-5 [23] D Hoffman, I Dragojević, J Hoisak, D Hoopes, and R Manger, “Lung Stereotactic Body Radiation Therapy (SBRT) dose gradient and PTV volume: a retrospective multi-center analysis,” Radiation Oncology, vol 14, no 1, p 162, Dec 2019, doi: 10.1186/s13014-019-1334-9 [24] A Holt, C van Vliet-Vroegindeweij, A Mans, J S Belderbos, and E M F Damen, “Volumetric-modulated arc therapy for stereotactic body radiotherapy of lung tumors: a comparison with intensity-modulated radiotherapy techniques,” Int J Radiat Oncol Biol Phys, vol 81, no 5, pp 1560–1567, 2011, doi: 10.1016/j.ijrobp.2010.09.014 [25] G Narayanasamy et al., “A Comparison between Three-Dimensional Conformal Radiotherapy, Intensity-Modulated Radiotherapy, and Volumetric-Modulated Arc Therapy Techniques for Stereotactic Body Radiotherapy of Lung Tumors,” Int J Med Phys Clin Eng Radiat Oncol, vol 4, pp 104–112, Mar 2015, doi: 10.4236/ijmpcero.2015.42014 [26] S Badellino et al., “No differences in radiological changes after 3D conformal vs VMAT-based stereotactic radiotherapy for early stage nonsmall cell lung cancer,” Br J Radiol, vol 90, no 1078, p 20170143, Oct 2017, doi: 10.1259/bjr.20170143 [27] C L Ong, W F A R Verbakel, J P Cuijpers, B J Slotman, F J Lagerwaard, and S Senan, “Stereotactic radiotherapy for peripheral lung tumors: A comparison of volumetric modulated arc therapy with other delivery techniques,” Radiotherapy and Oncology, vol 97, no 3, pp 437– 442, 2010, doi: https://doi.org/10.1016/j.radonc.2010.09.027 [28] C Herbert et al., “Stereotactic Body Radiotherapy: Volumetric Modulated Arc Therapy versus 3D Non-Coplanar Conformal Radiotherapy for the Treatment of Early Stage Lung Cancer,” Technol Cancer Res Treat, vol 12, no 6, pp 511–516, Dec 2013, doi: 10.7785/tcrt.2012.500338 [29] Y Cao et al., “Optimization of dose distributions of target volumes and organs at risk during stereotactic body radiation therapy for pancreatic cancer with dose-limiting auto-shells,” Radiat Oncol, vol 13, no 1, p 11, Jan 2018, doi: 10.1186/s13014-018-0956-7 [30] D Buergy et al., “Fully automated treatment planning of spinal metastases - A comparison to manual planning of Volumetric Modulated Arc Therapy for conventionally fractionated irradiation,” Radiat Oncol, vol 12, no 1, p 33, Jan 2017, doi: 10.1186/s13014-017-0767-2 57 [31] P Voet, M Dirkx, S Breedveld, and B Heijmen, “Automated generation of IMRT treatment plans for prostate cancer patients with metal hip prostheses: Comparison of different planning strategies,” Med Phys, vol 40, p 071704, Jul 2013, doi: 10.1118/1.4808117 [32] A W M Sharfo, P W J Voet, S Breedveld, J W M Mens, M S Hoogeman, and B J M Heijmen, “Comparison of VMAT and IMRT strategies for cervical cancer patients using automated planning,” Radiotherapy and Oncology, vol 114, no 3, pp 395–401, Mar 2015, doi: 10.1016/j.radonc.2015.02.006 [33] Y Duan et al., “On the optimal number of dose-limiting shells in the SBRT auto-planning design for peripheral lung cancer,” J Appl Clin Med Phys, vol 21, no 9, pp 134–142, Sep 2020, doi: 10.1002/acm2.12983 [34] D Desai et al., “Cleaning the dose falloff in lung SBRT plan,” J Appl Clin Med Phys, vol 22, no 1, pp 100–108, Jan 2021, doi: 10.1002/acm2.13113 [35] “Lung cancer statistics,” World Cancer Research Fund International, Mar 23, 2022 https://www.wcrf.org/cancer-trends/lung-cancer-statistics/ (accessed Apr 08, 2023) [36] L Hong, “SBRT Treatment Planning: Practical Considerations,” New York, 2012 Accessed: Apr 08, 2023 [Online] Available: https://www.aapm.org/education/vl/vl.asp?id=436 [37] “IMRT Techniques,” Medical Imaging http://oftankonyv.reak.bme.hu/tikiindex.php?page=IMRT+Techniques (accessed Apr 08, 2023) [38] K Iqbal, muhammad isa Khan, S Buzdar, K Gifford, and M Afzal, “Treatment planning evaluation of sliding window and multiple static segments technique in intensity modulated radiotherapy,” Rep Pract Oncol Radiother, vol 18, pp 101–106, Dec 2012, doi: 10.1016/j.rpor.2012.10.003 [39] P Ambolt, “Intensity Modulated Radiotherapy Treatment Planning with OTP/TMS for Head&Neck Carcinomas in the ARTSCAN study,” Master of Science Thesis, The Jubileum Institute, Lund, 2004 Accessed: Apr 08, 2023 [Online] Available: https://www.lunduniversity.lu.se/lup/publication/2156941 [40] S Luan, C Wang, D Cao, D Z Chen, D M Shepard, and C X Yu, “Leafsequencing for intensity-modulated arc therapy using graph algorithms,” Med Phys, vol 35, no 1, pp 61–69, Jan 2008, doi: https://doi.org/10.1118/1.2818731 [41] J Rehman et al., “Intensity modulated radiation therapy: A review of current practice and future outlooks,” J Radiat Res Appl Sci, vol 11, pp 361–367, 2018 [42] P Mayles, A Nahum, J Rosenwald, and N Papanikolaou, “Handbook of Radiotherapy Physics: Theory and Practice,” Med Phys, vol 35, p 4281, Aug 2008, doi: 10.1118/1.2969650 58 [43] A Taylor and M E B Powell, “Intensity-modulated radiotherapy what is it?,” Cancer Imaging, vol 4, no 2, pp 68–73, Mar 2004, doi: 10.1102/1470-7330.2004.0003 [44] S Hanna, “Role Of The Linear Accelerator (LINAC) In Cancer Radiation Therapy,” Altair Research Group, Aug 2019 https://altairusa.com/role-ofthe-linear-accelerator-linac-in-cancer-radiation-therapy/ (accessed Apr 08, 2023) [45] D Jones, “ICRU Report 50—Prescribing, Recording and Reporting Photon Beam Therapy,” Med Phys, vol 21, no 6, pp 833–834, Jun 1994, doi: https://doi.org/10.1118/1.597396 [46] N Cavalli et al., “EP-1408: Stereotactic Radiation Therapy (SRS/SBRT) pre-treatment QA: two different approaches,” Radiotherapy and Oncology, vol 115, pp S759–S760, Apr 2015, doi: 10.1016/S0167-8140(15)41400-8 [47] R E Drzymala et al., “Dose-volume histograms,” Int J Radiat Oncol Biol Phys, vol 21, no 1, pp 71–78, May 1991, doi: 10.1016/03603016(91)90168-4 [48] L Feuvret, G Noël, J.-J Mazeron, and P Bey, “Conformity index: A review,” Int J Radiat Oncol Biol Phys, vol 64, no 2, pp 333–342, Feb 2006, doi: 10.1016/j.ijrobp.2005.09.028 [49] Y Duan et al., “How Does the Gradient Measure of the Lung SBRT Treatment Plan Depend on the Tumor Volume and Shape?,” Front Oncol, vol 11, 2021, [Online] Available: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fonc.2021.781302 [50] G Narayanasamy et al., “Technical Note: A Planning Technique to Lower Normal Tissue Toxicity in Lung SBRT plans Based on Two Likely Dependent RTOG metrics,” Med Phys, vol 45, Feb 2018, doi: 10.1002/mp.12833 [51] G Narayanasamy, D Desai, S Maraboyina, J Penagaricano, R Zwicker, and E L Johnson, “A Dose Falloff Gradient Study in RapidArc Planning of Lung Stereotactic Body Radiation Therapy,” J Med Phys, vol 43, no 3, pp 147–154, 2018, doi: 10.4103/jmp.JMP_38_18 [52] R B Barriger et al., “A Dose–Volume Analysis of Radiation Pneumonitis in Non–Small Cell Lung Cancer Patients Treated With Stereotactic Body Radiation Therapy,” International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics, vol 82, no 1, pp 457–462, 2012, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2010.08.056 [53] R Baker et al., “Clinical and Dosimetric Predictors of Radiation Pneumonitis (RP) in a Large Series of Patients Treated With Stereotactic Radiation Therapy (SBRT) to the Lung,” Int J Radiat Oncol Biol Phys, vol 85, Aug 2012, doi: 10.1016/j.ijrobp.2012.03.041 [54] S Yamaguchi et al., “Radiotherapy for thoracic tumors: association between subclinical interstitial lung disease and fatal radiation pneumonitis,” Int J 59 Clin Oncol, vol 20, no 1, pp 45–52, 2015, doi: 10.1007/s10147-014-06791 [55] H Bahig et al., “Excellent Cancer Outcomes Following Patient-adapted Robotic Lung SBRT But a Case for Caution in Idiopathic Pulmonary Fibrosis,” Technol Cancer Res Treat, vol 14, no 6, pp 667–676, Jan 2014, doi: 10.7785/tcrt.2012.500445 [56] H Onishi et al., “Stereotactic Body Radiation Therapy for Patients with Pulmonary Interstitial Change: High Incidence of Fatal Radiation Pneumonitis in a Retrospective Multi-Institutional Study,” Cancers (Basel), vol 10, no 8, p 257, Aug 2018, doi: 10.3390/cancers10080257 [57] H Bahig et al., “Severe radiation pneumonitis after lung stereotactic ablative radiation therapy in patients with interstitial lung disease,” Pract Radiat Oncol, vol 6, no 5, pp 367–374, 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.prro.2016.01.009 [58] T Yoshitake et al., “Impact of Interstitial Changes on Radiation Pneumonitis After Stereotactic Body Radiation Therapy for Lung Cancer,” Anticancer Res, vol 35, no 9, p 4909, Sep 2015, [Online] Available: http://ar.iiarjournals.org/content/35/9/4909.abstract [59] G Dupic et al., “Significant Correlation Between Overall Survival and Mean Lung Dose in Lung Stereotactic Body Radiation Therapy (SBRT),” Front Oncol, vol 10, 2020, [Online] Available: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fonc.2020.01577 [60] D D Desai, E L Johnson, and I L Cordrey, “An analytical expression for R50% dependent on PTV surface area and volume: a lung SBRT comparison,” J Appl Clin Med Phys, vol 21, no 11, pp 278–282, Nov 2020, doi: https://doi.org/10.1002/acm2.13026 [61] D D Desai, I L Cordrey, and E L Johnson, “A physically meaningful relationship between R50% and PTV surface area in lung SBRT,” J Appl Clin Med Phys, vol 21, no 9, pp 47–56, Sep 2020, doi: 10.1002/acm2.12964 60