基于质子ARC的LATTICE辐射疗法:可行性研究,能量层优化和LET优化.

科学领域:

• 辐射瘤学 辐射瘤学
• 医学物理 医学物理
• 放射治疗技术 放射治疗技术

背景情况:

• LATTICE (空间分成的辐射疗法) 提供模块化剂量分布,这是3D GRID的概括.
• 质子LATTICE与LATTICE结合了质子疗法的好处,但标准强度调制质子疗法 (IMPT) 在目标覆盖和风险器官 (OAR) 节省方面面临挑战.
• 使用IMPT的现有质子LATTICE方法可能导致剂量覆盖率差,OAR剂量溢出.

研究的目的:

• 开发一种使用质子ARC (多束角度) 的新型质子LATTICE方法,以克服IMPT的局限性.
• 通过能量层优化和通过线性能量转移 (LET) 优化通过生物剂量分配来优化传递效率.
• 通过提高目标覆盖率,OAR节省和效率,使质子LATTICE的临床采用成为可能.

主要方法:

• 制定并解决基于ARC的质子LATTICE,通过使用能量层优化,共同优化计划质量和交付效率.
• 显式建模并将能量跳跃 (NEJ) 的数量最小化,以提高效率,同时优化目标合规性和OAR剂量目标.
• 确保计划可交付性,使用最小监控单元 (MMU) 约束,并使用强大的优化计算稳定性;通过 LET 优化优化生物剂量.

主要成果:

• 与基于IMPT的质子LATTICE相比,基于ARC的质子LATTICE显著提高了计划质量,提高了符合性指数 (CI) 和减少食道剂量.
• 能量层优化通过减少NEJ,能量层切换时间和肺部病例的整体计划交付时间来提高交付效率.
• 此外,Proton ARC LATTICE的表现也优于VMAT LATTICE,其CI有所改善,OAR剂量有所降低,峰值-谷地剂量比率 (PVDR) 有所提高.

结论:

• 使用质子ARC的Proton LATTICE是可行的,与基于IMPT的质子LATTICE相比,提供更优的目标剂量覆盖率和OAR节省.
• 能量层的优化有效地提高了基于ARC的质子LATTICE的传递效率.
• 开发的方法通过LET优化优化生物剂量分配,为临床实施质子LATTICE铺平了道路.