Sử dụng phương pháp tái tạo liều trong đảm bảo chất lượng kế hoạch VMAT trên hệ thống xạ trị truebeam tại Bệnh viện Ung Bướu thành phố Hồ Chí Minh

VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) là kỹ thuật xạ trị tiên tiến có điều biến suất liều, tốc độ quay gantry và MLC giúp việc điều trị phù hợp mô đích một cách hiệu quả. Bài viết trình bày việc kiểm tra, đánh giá kế hoạch điều trị VMAT tại Bệnh viện Ung Bướu TP. HCM, có sử dụng phương pháp tái tạo liều để đánh giá trên từng cơ quan cụ thể.

XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÁI TẠO LIỀU TRONG ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG KẾ HOẠCH VMAT TRÊN HỆ THỐNG XẠ TRỊ TRUEBEAM TẠI BỆNH VIỆN UNG BƯỚU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHAN QUỐC UY1, NGUYỄN TRUNG HIẾU2, ĐỐNG VĂN HIẾU ÂN3, VÕ THỊ THU3, ĐÀM QUANG TIẾN3 TÓM TẮT Đặt vấn đề: VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) kỹ thuật xạ trị tiên tiến có điều biến suất liều, tốc độ quay gantry MLC giúp việc điều trị phù hợp mơ đích cách hiệu Với kỹ thuật phức tạp này, yêu cầu độ xác cao việc đảm bảo chất lượng kế hoạch VMAT trước xạ trị đóng vai trò quan trọng Kế hoạch điều trị thường đánh giá cách tổng thể, kết liều nhận quan riêng lẻ chưa quan tâm Mục tiêu nghiên cứu: Kiểm tra, đánh giá kế hoạch điều trị VMAT Bệnh viện Ung Bướu TP HCM, có sử dụng phương pháp tái tạo liều để đánh giá quan cụ thể Đối tượng phương pháp: Phân tích số liệu bệnh nhân điều trị kế hoạch VMAT thuật toán AAA (Anisotropic Analytical Algorithm) AXB (Acuros XB) từ tháng 10/2018 đến hệ thống TrueBeam Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM Các kế hoạch VMAT lập hệ thống lập kế hoạch điều trị Eclipse 13.6, sau tiến hành QA kế hoạch hệ thống TrueBeam sử dụng thiết bị ArcCHECK với phần mềm SNC Patient Tái tạo liều, phân tích DVH tồn thể quan phần mềm 3DVH Kết quả: Áp dụng phương pháp đánh giá “Gamma Index” theo tiêu chí 3%/ 3mm cho kế hoạch điều trị VMAT phần mềm 3DVH chấp nhận với tỷ lệ đạt ≥ 99% thuật toán AAA; ≥ 98% thuật toán AXB Ngồi ra, tiêu chí 2%/ mm sử dụng để đánh giá kế hoạch cách khắt khe với tỷ lệ đạt ≥ 95% thuật toán AAA ≥ 92% thuật toán Acuros XB[3] Theo tiêu chí đánh giá gamma tồn cục (Global 3%/ 3mm, thuật tốn tính liều AAA) ≥ 99% chệnh lệch liều lượng quan dao động khoảng  4% liều cực đại, khoảng  1,5% với liều trung bình khoảng  2,5% liều tối thiểu Kết luận: Nghiên cứu rằng, việc phân tích theo tiêu chí Gamma quan cụ thể góp phần tăng độ tin cậy đánh giá chất lượng kế hoạch điều trị VMAT Bệnh viện Ung Bướu TP HCM Việc áp dụng thuật toán AAA vùng đầu cổ vùng chậu có tỷ lệ đạt cao so với thuật toán AXB Từ khóa: Đảm bảo chất lượng, VMAT, ArcCHECK, Gamma, 3DVH ABSTRACT Background: VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) is an advanced radiotherapy technique where dose rate, gantry speed and MLC position are modulated to ensure effective radiotherapy treatment High precision and accuracy as well as quality assurance for VMAT plan before treatment delivery play a vital role The treatment plan is generally evaluated However, dose irradiated on individual organs has not been studied thoroughly Aim: Perform quality assurance and evaluation VMAT plans at HCM OH with 3DVH to investigate dose for individual organs KS Phó Trưởng Khoa Kỹ thuật Phóng xạ - Bệnh viện Ung Bướu TP HCM KS Trưởng Khoa Kỹ thuật Phóng xạ - Bệnh viện Ung Bướu TP HCM Học viên K KTPX BVUB TP.HCM_Công ty TNHH Thương mại Đầu tư Vinh Khang 316 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Methods: VMAT plans are optimized with algorithms namely AAA (Anisotropic Analytical Algorithm) and AXB (Acuros XB) from October 2018 up to present time The plans are delivered using TrueBeam linear accelerators at the hospital All VMAT plans in this report are optimized on Eclipse planning system and performed QA on the TrueBeam accelerators using ArcCHECK together with SNC Patient software Dose reconstruction and analyzing DVH are performed using 3DVH software Results: Parameters used for evaluation is 3%/ 3mm Gamma Index for all VMAT plans using 3DVH software where pass rate is 99% for plans using AAA algorithm, 98% for plans using AXB algorithm Parameters such as 2%/ 2mm is also used for more stringent plan evaluation where a passing rate of 95% is allowed for plans using AAA algorithm and 92% pass rate for plans using AXB algorithm Using the 3%/ 3mm with pass rate over 99% for AAA algorithm, dose discrepancy for organs at risk ranges about  5% for maximum dose, about  1.5% for mean dose and about  2.5% for minimum dose Conclusions: This research indicates that analysis using Gamma Index on individual organ increases the reliability in quality assurance for VMAT plans at Ho Chi Minh City Oncology Hospital Optimization using AAA algorithm for Head and Neck patients as well as Cervical patients have higher passing rate than using AXB algorithm Keywords: Quality assurance, VMAT, ArcCHECK, Gamma, 3DVH GIỚI THIỆU VMAT kỹ thuật điều trị bệnh nhân nhiều arc, đồng thời có điều biến suất liều, tốc độ quay gantry vị trí MLC, giúp tăng liều tối đa vào khối u, giảm thiểu liều vào mô lành rút ngắn thời gian điều trị[4] Đây kỹ thuật điều trị tiên tiến, phức tạp với thay đổi đột ngột gradient liều, việc QA kế hoạch VMAT trước tiến hành xạ trị yêu cầu cấp thiết quan trọng Bài nghiên cứu sử dụng thiết bị phần mềm hãng sản xuất Sun Nuclear, gồm thiết bị ArcCHECK để ghi nhận giá trị liều đo thực tế phần mềm 3DVH để tái tạo liều xạ ArcCHECK mảng đầu dò diode 3D có cấu trúc hình lăng trụ với 1386 diode xếp theo dạng xoắn ốc giúp giảm thiểu sai số kế hoạch xạ trị IMRT/VMAT[1] Hình Thiết bị ArcCHECK có sử dụng ghép Phân tích theo tiêu chí Gamma so sánh độ chênh lệch liều xạ khoảng cách không gian kế hoạch phép đo thực tế[2] (1.1) TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM 317 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHĨNG XẠ Trong đó: Phần trăm chênh lệch liều đo liều tính tốn : Khoảng cách giới hạn liều đo liều tính tốn : Ngưỡng khoảng cách giới hạn : Ngưỡng liều chênh lệch ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dữ liệu yêu cầu Đối tượng nghiên cứu Bộ ảnh CT (Computed Tomography - Ảnh chụp cắt lớp) ArcCHECK (có ghép đặt khoang thiết bị) với bề dày lát cắt 1mm Tiến hành phân tích 10 kế hoạch VMAT bệnh nhân vùng đầu cổ vùng bụng chậu từ tháng 10/2018 đến hệ thống xạ trị TRUEBEAM Bệnh viện Ung Bướu Thành phố Hồ Chí Minh Các kế hoạch lập phần mềm lập kế hoạch điều trị Eclipse 13.6, sử dụng hai thuật tốn tính liều AAA Acuros XB với mức lượng 6MV Các kế hoạch xạ trị đồng thuận Bác sĩ Kỹ sư vật lý, tiến hành QA hệ thống TrueBeam sử dụng thiết bị ArcCHECK với phần mềm SNC Patient Tái tạo liều, phân tích DVH tồn thể quan phần mềm 3DVH Dữ liệu liên quan đến bệnh nhân, bao gồm: Bộ ảnh CT, tập tin RT Dose, tập tin RT Structure, tập tin RT Plan Phương pháp thực Chuyển ảnh CT ArcCHECK vào TPS (Treatment Planning System – Hệ thống lập kế hoạch điều trị) với vai trò phantom Chuyển kế hoạch bệnh nhân vào ArcCHECK (Hình 2) Hình Giao diện TPS chuyển kế hoạch VMAT vào ảnh CT ArcCHECK Tiến hành xạ kế hoạch điều trị bệnh nhân lên thiết bị ArcCHECK chế độ QA ghi nhận giá trị đo phần mềm SNC Patient cho protocol bệnh nhân ArcCHECK tương tự 318 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHĨNG XẠ Hình So sánh phân bố liều kế hoạch đo đạc Sử dụng phần mềm 3DVH tái tạo liều lượng để đánh giá tỉ lệ đạt theo tiêu chí Gamma đồ thị biểu diễn tương quan liều xạ - thể tích quan cụ thể bệnh nhân Hình Tái tạo liều phần mềm 3DVH TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM 319 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ KẾT QUẢ Sau q trình phân tích đánh giá số bệnh nhân điều trị kỹ thuật VMAT ghi nhận kết sau: Bảng Tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma tồn thể Gamma Passing Rate (%) (2%/2mm) (3%/3mm) AAA Acuros AAA Acuros Patient 98,4 94,9 99,9 99,1 Patient 98,0 94,8 99,8 98,9 Patient 98,6 95,1 99,9 99,2 Patient 96,4 92,9 99,5 98,5 Patient 95,4 92,1 99,5 98,2 Patient 98,0 94,6 99,3 98,4 Patient 95,5 92,1 99,5 98,3 Áp dụng phương pháp đánh giá “Gamma Index” theo tiêu chí 3%/ 3mm cho kế hoạch điều trị VMAT phần mềm 3DVH chấp nhận với tỷ lệ đạt ≥ 99% thuật toán AAA; ≥ 98% thuật toán Acuros XB Ngồi ra, tiêu chí 2%/ mm sử dụng để đánh giá kế hoạch cách khắt khe với tỷ lệ đạt ≥ 95% thuật toán AAA ≥ 92% thuật tốn Acuros XB Kết phân tích cụ thể bệnh nhân Patient 1, điều trị vùng chậu kỹ thuật điều trị VMAT, sử dụng mức lượng MV hệ thống máy TrueBeam Bệnh viện Ung Bướu TP HCM Hình Chênh lệch liều sử dụng thuật tốn AAA 320 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Kết chênh lệch liều lượng giao diện phần mềm 3DVH áp dụng thuật tốn tính liều AAA trình bày hình  Liều tối thiểu (Min): khoảng  3,6% Sự chênh lệch đáng kể bàng quang - 3,6% trực tràng 2,5%, PTV_total 1,3%  Liều trung bình (Mean): khoảng từ 0,3% đến 1,3% Sự chênh lệch đáng kể trực tràng 1,3%, PTV_total 0,9%  Liều cực đại (Max): Khoảng từ 1,6% đến 3,3% Sự chênh lệch đáng kể vùng ruột 3,3%, bàng quang 2,7%, trực tràng 2,1% PTV_total 2,7% Ngoài ra, ta nhận thấy giá trị liều cực đại ghi nhận vùng quan tâm đo đạc thực nghiệm (Max - Comparison) cao so với liều tính tốn kế hoạch điều trị (Max – Reference) Đồng thời độ chênh lệch liều giá trị liều cực đại cao giá trị liều trung bình liều cực tiểu Hình Đồ thị DVH liều kế hoạch liều đo Đồ thị phân bố DVH liều lượng kế hoạch điều trị liều đo thực tế thể hình Bảng Phần trăm tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma chênh lệch liều tính theo thuật toán AAA  - Passing Rate (3%/ 3mm)  - Passing Rate (2%/ 2mm) %DD Min %DD Mean %DD Max 99,9 98,4 0,000 0,529 2,713 Bladder 99,4 94,9 -3,619 0,992 2.713 Rectum 100,0 98,6 2,518 1,164 2,054 FemoralHead_L 100,0 100,0 0,000 0,249 1,909 FemoralHead_R 100,0 100,0 0,000 0,537 1,598 Bowel 100,0 98,8 0,000 0,732 3,269 Bone_Marrow 0,0 99,4 0,000 0,334 1,723 PTV 99,8 95,9 1,310 0,901 2,713 ROI Name Body Tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma phần trăm chênh lệch liều lượng áp dụng thuật tốn tính liều AAA thể bảng Qua đó, nhận thấy kết kế hoạch đạt theo tiêu chí 3%/ 3mm 2%/ 2mm nằm phạm vi cho phép Ngoài ra, phần trăm chệnh lệch liều có sai biệt từ khoảng - 3,6% đến 1,3% liều cực tiểu, từ khoảng 0,2% đến 1,2% liều trung bình từ khoảng 1,5% đến 3,2% cho liều cực đại TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM 321 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Bảng Phần trăm tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma chênh lệch liều tính theo thuật toán AXB  - Passing Rate (3%/3 mm)  - Passing Rate (2%/ 2mm) %DD Min %DD Mean %DD Max Body 99,1 94,9 0,000 0,947 3,070 Bladder 95,2 84,7 -2,011 1,847 3,827 Rectum 98,2 94,5 -0,003 1,735 2,431 FemoralHead_L 99,9 98,9 0,000 0,992 2,224 FemoralHead_R 100,0 100,0 0,000 0,891 2,943 Bowel 99,9 97,7 0,000 1,156 1,642 Bone_Marrow 99,7 97,7 0,000 0,820 2,643 PTV 96,3 84,2 1,898 1,410 3,070 ROI Name Bảng thể phần trăm chênh lệch liều lượng tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma trường hợp áp dụng thuật tốn tính liều AXB Từ kết bảng cho thấy phần trăm chệnh lệch liều có sai biệt từ khoảng -2,0% đến 1,8% liều cực tiểu, từ khoảng 0,8% đến 1,8% liều trung bình từ khoảng 1,6% đến 3,8% cho liều cực đại Bên cạnh đó, tỷ lệ đạt kế hoạch theo tiêu chí 3%/ 3mm 2%/ 2mm có chệnh lệch đáng kể số vùng: bàng quang 95,2% 84,7%, PTV 96,3% 84,2% Hình Đồ thị so sánh chênh lệch liều cực đại liều trung bình thuật tốn AAA AXB Sự chênh lệch liều cực đại liều trung bình thuật tốn tính liều AAA AXB trình bày đồ thị Hình Nhận thấy, hầu hết giá trị liều trung bình liều cực đại thuật toán AAA cao thuật toán AXB vùng quan tâm Áp dụng phương pháp đánh giá “Gamma Index” theo tiêu chí 3%/ 3mm cho kế hoạch điều trị VMAT phần mềm 3DVH chấp nhận với tỷ lệ đạt ≥99% thuật tốn AAA Cịn tiêu chí 2%/ 2mm sử dụng để đánh giá kế hoạch cách khắt khe với tỷ lệ đạt ≥89%, ngoại trừ tuyến giáp tỷ lệ đạt khoảng 78% 322 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHĨNG XẠ Kết phân tích cụ thể bệnh nhân Patient 3, điều trị vùng đầu cổ kỹ thuật điều trị VMAT, sử dụng mức lượng 6MV hệ thống máy TrueBeam bệnh viện Ung Bướu TP.HCM Hình Chênh lệch liều sử dụng thuật toán AAA Kết chệnh lệch liều lượng giao diện phần mềm 3DVH áp thuật tốn tính liều AAA trình bày Hình  Liều tối thiểu (Min): Khoảng -0,5% đến 1,9% Sự chênh lệch liều tuyến giáp 1,9%  Liều trung bình (Mean): Từ khoảng -0,1% đến 2,3% Sự chênh lệch cao xảy tuyến giáp 2,3% TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM 323 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ  Liều cực đại (Max): Khoảng từ 0% đến 3,3% Sự chênh lệch đáng kể vùng PTV-70 3,3% Ngoài ra, phần lớn liều cực đại ghi nhận thực nghiệm đo liều (Max-Comparison) ln có giá trị cao kế hoạch điều trị (Max–Reference) vùng quan tâm ln có giá trị cao Đồng thời độ chênh lệch liều giá trị liều cực đại cao giá trị liều trung bình liều cực tiểu Hình Đồ thị DVH liều kế hoạch liều đo Đồ thị phân bố DVH liều lượng kế hoạch điều trị liều đo thực tế thể Hình Bảng Phần trăm tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma chênh lệch liều tính theo thuật tốn AAA  - Passing Rate (3%/ 3mm) -Passing Rate (2%/ 2mm) %DD Min %DD Mean %DD Max Body 99,4 94,3 0,000 1,257 2,757 Bones 99,7 96,8 0,000 1,281 2,521 Brain 100,0 100,0 0,000 0,315 0,000 Brainstem 100,0 100,0 ROI Name 0,000 -0,152 0,000 Chiasm 0,000 0,000 0,000 Cochlea_L 0,000 0,000 0,000 Cochlea_R 0,000 0,000 0,000 Eye_L 0,000 0,000 0,000 Eye_R 0,000 0,000 0,000 Lens_L 0,000 0,000 0,000 Lens_R 0,000 0,000 0,000 Lung_L 100,0 99,5 0,000 1,171 1,580 Lung_R 100,0 99,1 0,000 1,759 1,185 PTV-60 99,0 89,9 1,713 1,050 2,757 PTV-66 99,3 93,9 -0,588 0,640 2,757 PTV-70 99,7 95,8 -0,419 0,483 3,356 Thyroid 96,6 78,3 1,944 2,346 2,544 324 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Bảng thể phần trăm chệnh lệch liều lượng tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma trường hợp áp dụng thuật tốn tính liều AAA Từ kết bảng cho thấy có sai lệch liều cực tiểu từ khoảng -0,5% đến 1,9% , với liều trung bình chênh lệch từ khoảng -0,1% đến 2,3% từ khoảng 0% đến 3,3% cho liều cực đại Trong đó, số quan như: mắt, thủy tinh thể khơng có chênh lệch liều kế hoạch liều đo đạc KẾT LUẬN Phân tích trường hợp bệnh nhân cho thấy kết đánh giá kế hoạch VMAT tổng thể chấp nhận với tỉ lệ đạt cao, nhiên việc phân tích quan cụ thể giúp đánh giá chất lượng kế hoạch cách xác khách quan Qua đó, giúp việc điều chỉnh kế hoạch vùng quan tâm trở nên dễ dàng theo mong muốn mang lại hiệu điều trị cao TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh Sun Nuclear, “ArcCHECK Reference Guide”, 2009-2014 D A Low, W B Harms, S Mutic, and J A Purdy, “A technique for the quantitative evaluation of dose distributions,” Med Phys 25 (5), 656-661 (1998) TG-119 IMRT Commissioning Tests Instructions for Planning, Measurement, and Analysis Version 10/21/2009 Website https://www.varian.com/oncology/treatmenttechniques/external-beam-radiation/vmat 325 ... tích 10 kế hoạch VMAT bệnh nhân vùng đầu cổ vùng bụng chậu từ tháng 10/2018 đến hệ thống xạ trị TRUEBEAM Bệnh viện Ung Bướu Thành phố Hồ Chí Minh Các kế hoạch lập phần mềm lập kế hoạch điều trị Eclipse... dụng mức lượng MV hệ thống máy TrueBeam Bệnh viện Ung Bướu TP HCM Hình Chênh lệch liều sử dụng thuật toán AAA 320 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Kết chênh lệch liều lượng. .. TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHĨNG XẠ Kết phân tích cụ thể bệnh nhân Patient 3, điều trị vùng đầu cổ kỹ thuật điều trị VMAT, sử dụng mức lượng 6MV hệ thống máy TrueBeam bệnh viện