在体积调制弧线疗法中优化次弧线聚合器角度:用于多重脑转移的基于热图的阻断指数方法

科学领域:

• 医学物理 医学物理
• 辐射瘤学 辐射瘤学
• 放射治疗规划 放射治疗规划

背景情况:

• 卷度调节弧线疗法 (VMAT) 用于治疗多重脑转移.
• 为多个目标优化VMAT计划可能是复杂的,特别是在正常组织节约方面.
• 目前的VMAT规划可能面临"岛屿阻塞问题"的挑战,导致剂量分配不足最佳.

研究的目的:

• 开发和评估一个自动化的次弧度聚合器角度优化 (SACAO) 算法.
• 引入和评估用于VMAT计划评估的累积阻断指数比率 (CBIR) 指标.
• 为了比较基于SACAO的VMAT的剂量测量和规划效率与用于多个大脑转移的传统VMAT.

主要方法:

• 开发了一个自动化的SACAO算法,使用间隔动态编程来进行亚弧分段和聚合器角度优化.
• 计算的MLC阻断索引热图,以确定每个控制点的最佳聚合器角度.
• 设计了VMAT计划,使用SACAO和传统的全弧固定聚合器角度方法为31名多重脑转移 (2-8个目标) 的患者设计.
• 计算CBIR作为SACAO与传统计划之间的累积阻断指数的比率.

主要成果:

• SACAO显著改善了正常大脑组织,脑干和眼睛的保护 (P < 0.05).
• 使用SACAO观察到显著的减少:梯度指数 (GI) 的11.47%,监测单位 (MU) 的15.03%,平均控制点下巴面积的15.73%,平均控制点下巴-X宽度的19.14% (所有P<0.001).
• CBIR显示出与计划改进有很强的负相关性,并且在量化差异方面表现有希望,特别是在"岛屿封锁问题"方面.

结论:

• 在VMAT中,SACAO算法有效地提高了多重脑转移的正常器官保护和传输效率.
• 对于量化VMAT计划改进和指导SACAO的应用,CBIR指标非常有价值.
• SACAO代表了放射治疗规划的有希望的进步,用于复杂的病例,如多重脑转移.