Đánh giá kết quả tính liều bằng thuật toán AAA và AXB cho các kế hoạch điều trị VMAT trong ung thư đầu cổ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Đánh giá kết quả tính liều bằng thuật toán AAA và AXB cho các kế hoạch điều trị VMAT trong ung thư đầu cổ được nghiên cứu nhằm mục đích đánh giá kết quả tính liều của hai thuật toán AAA và AXB cho các kế hoạch điều trị VMAT trong ung thư đầu cổ tại Bệnh viện Ung Bướu Tp. Hồ Chí Minh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá kết quả tính liều bằng thuật toán AAA và AXB cho các kế hoạch điều trị VMAT trong ung thư đầu cổ

Tiểu ban D1: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong y tế Section D1: Application of nuclear techniques in healthcare ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH LIỀU BẰNG THUẬT TOÁN AAA VÀ AXB CHO CÁC KẾ HOẠCH ĐIỀU TRỊ VMAT TRONG UNG THƯ ĐẦU CỔ EVALUATION OF ACUROS XB ALGORITHM AND ANISOTROPIC ANALYTIC ALGORITHM USING VMAT TREATMENT TECHNIQUE AT HOCHIMINH ONCOLOGY HOSPITAL PHAN QUỐC UY1,2,3*, NGUYỄN TRUNG HIẾU1, ĐẶNG THỊ MINH TÂM1, VÕ TẤN LINH1, NGÔ THANH SƠN1, LƯƠNG THỊ OANH1, TRẦN THIỆN THANH2,3, CHÂU VĂN TẠO2,3 Khoa Kỹ thuật Phóng xạ, Bệnh viện Ung Bướu Tp. Hồ Chí Minh 1 2 Khoa Vật lý – Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG – HCM 3 Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh phanquocuy_real@yahoo.com Tóm tắt: Nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá kết quả tính liều của hai thuật toán AAA và AXB cho các kế hoạch điều trị VMAT trong ung thư đầu cổ tại Bệnh viện Ung Bướu Tp. Hồ Chí Minh. Ba mươi kế hoạch điều trị VMAT được tính liều bằng hai thuật toán AAA và AXB trên Eclipse – TPS với photon năng lượng 6 MV từ máy gia tốc TrueBeam tại Bệnh viện. Phân bố liều từ thực nghiệm trên ArcCHECK cung cấp dữ liệu đánh giá các thuật toán. Kết quả liều lượng đối với thể tích xạ, cơ quan lành và chỉ số Gamma được sử dụng để đánh giá sai khác giữa tính toán từ TPS và thực nghiệm trên ArcCHECK. Các đánh giá liều lượng đối với thể tích xạ, cơ quan lành của AXB nhỏ hơn AAA trong hầu hết các trường hợp. Tỉ lệ phần trăm Gamma 2D trung bình (3%/3 mm) AXB và AAA với thực nghiệm trên ArcCHECK lần lượt là 99,6% (97,2 – 100%) và 98,8 (93,8 – 100%). Tỉ lệ Gamma 3D trung bình (3%/3 mm) giữa liều tái tạo bằng phần mềm 3DVH trên ArcCHECK với liều tính toán từ AAA và AXB lần lượt là 99,3% (94,3 – 100%) và 98,9% (93,9 – 100%). Việc lựa chọn và sử dụng thuật toán có ảnh hưởng tới kết quả tính liều của kết hoạch điều trị VMAT cho bệnh nhân ung thư đầu cổ. Từ khóa: VMAT,ArcCHECK,thuật toán AAA, thuật toán AXB. Abstract: Purpose: The aim of this study is to evaluate the impact of Anisotropic Analytical Algorithm (AAA) and Acuros XB Algorithm in VMAT planning of head and neck (H&N) cancer at Hochiminh Oncology Hospital. Methods and Materials: Thirty H&N cancer patients treated with VMAT techniques were calculated using two algorithms AAA and AXB algorithm on Eclipse – TPS with photon energy 6 MV from TrueBeam accelerator at Hospital. Dose-volume histograms (DVH) of targets and organs at risk (OAR), were analyzed in conjunction with QUANTEC recommended dose reporting metrics. Moreover, comparisons Gamma index between the calculated dose from TPS and the measured value on ArcCHECK are used to evaluate the results of dosimetry of the two algorithms. Results: Results showed that, AXB algorithm dose to PTVs and OARs by less than AAA in all plans. The average 2D Gamma (3%/3 mm) between AXB and AAA with ArcCHECK were 99.6% (range: 97.2 - 100%) and 98.8% (range: 93.8 - 100%), respectively. The average 3D Gamma passing rate (3%/3 mm) for 30 patients between the dose reproducible by 3DVH software on ArcCHECK with the dose calculated from two algorithms AAA and AXB was 99.3% (94.3 –100%) and 98.9% (93.9 – 100%), respectively. Conclusion: The results show that AXB algorithm is more suitable than AAA algorithm for dose calculation in heterogeneous environments. Keywords: VMAT, Acuros XB Algorithm (AXB), Anisotropic Analytic Algorithm (AAA), ArcCHECK. 1. MỞ ĐẦU Trong xạ trị, để đảm bảo phân bố liều tối ưu nhất thì một trong những bước quan trọng là tính liều trước khi xạ. Tính liều - dự đoán phân bố liều trong bệnh nhân, tính liều phụ thuộc vào thuật toán sử dụng trong các phần mềm lập kế hoạch. Trong thời gian qua các thuật toán tính liều liên tục được cải thiện, nâng cao. Các thuật toán có thể phân loại thành ba nhóm chính: thuật toán tính liều dựa trên sự hiệu chỉnh (Correction - Based), thuật toán tính liều dựa trên mô hình hóa (Model - Based) và thuật toán tính liều dựa trên nguyên lý (Principle -Based) [1, 2]. Đánh giá thuật toán là chủ đề được rất nhiều nhóm tác giả quan tâm, các thuật toán tính liều có khả năng tính toán phân bố liều cho bức xạ trên phantom nước với độ chính xác như nhau nhưng trong các môi trường có mật độ phức tạp (phổi, xương, mô và hốc khí) mỗi thuật toán cho thấy khả năng tính toán khác nhau [1-5].Các nghiên cứu gần đây cho thấy sự ra đời của AXB đem lại hiệu quả tính liều tối ưu hơn AAA tại những vùng tiếp giáp có mật độ chênh lệch giữa mô, không khí, xương, …. [3-5].F. Antonella và cộng sự đã thực hiện các đánh giá ảnh hưởng của thuật toán AXB cho các loại ung thư phổi, ung thư vú [3] bằng cách so sánh với liều tính toán từ thuật toán AAA.Kết quả đánh giá ung thư vú cho thấy khác biệt trung bình trong phân tích hai cấu trúc vú có mật độ cơ và mô mỡ giữa AXB và AAA là 1,6% (AAA tính liều cao hơn AXB) [3]. Ảnh hưởng của thuật toán tính liều AXB với ung thư phổi cho thấy liều trung bình tới 306
Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 thể tích đích trong mô của AXB nhỏ hơn của AAA từ 0,4 tới 1,7%; trường hợp khối u nằm trong mô phổi sự khác biệt về liều trung bình là từ 0,2 tới 1,2% [4]. Nghiên cứu của Kan và cộng sự năm 2013 khi sử dụng thuật toán AXB cho AAA trong ung thư đầu cổ cho thấy liều trung bình tới PTV tính bởi AXB thấp hơn AAA 1,2% khi PTV thuộc mô và nhỏ hơn 4% khi PTV nằm trong xương [5]. Nghiên cứu này bước đầu khảo sát sự khác biệt về liều lượng của hai thuật toán AAA và AXB khi thực hiện các kế hoạch xạ trị VMAT cho bệnh nhân ung thư đầu cổ, đây là loại bệnh phổ biến được xạ trị bằng kỹ thuật VMAT tại Bệnh viện Ung bướu Tp.HCM (Bệnh viện). Khi thể tích bướu thô (GTV) được mở rộng thành thể tích bướu lập kế hoạch (PTV), nó thường bao gồm cả khoang không khí và xương bên trong gây nên sự khác biệt về liều lượng bởi ảnh hưởng nhiều hơn tại các giao diện gần của không khí với mô và giữa mô với xương. Do đó, mục đích của nghiên cứu này nhằm đánh giá kết quả tính liều bằng thuật toán AAA và AXB cho các kế hoạch điều trị VMAT của bệnh nhân ung thư đầu cổ bằng thực nghiệm trên ArcCHECK.. 2. NỘI DUNG 2.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Ba mươi bệnh nhân ung thư đầu cổ được lựa chọn ngẫu nhiên được lập kế hoạch xạ trị VMAT xạ trị gia tốc TrueBeam tại Bệnh viện. Các bệnh nhân ung thư đầu cổ trong nghiên cứu có độ tuổi từ 16 đến 74 tuổi, được điều trị từ năm 2018 đến năm 2020 tại Bệnh viện. Trong đó 15 bệnh nhân được chỉ định tổng liều xạ trị là 66 Gy với phân liều 2,2 Gy/lần; 13 bệnh nhân được chỉ định tổng liều xạ trị là 69,96 Gy với phân liều 2,12 Gy/lần, 1 bệnh nhân được chỉ định tổng liều xạ trị là 60 Gy với phân liều 2 Gy/lần và 1 bệnh nhân được chỉ định xạ tạm thời 30 Gy với phân liều 3 Gy/lần. 2.1.1. Hệ thống phần mềm lập kế hoạch Eclipse (Eclipse TPS) Hệ thống Eclipse TPS phiên bản 13.6 (Varian Medical Systems, Palo Alto, USA) tại Bệnh viện sử dụng 2 thuật toán tính liều cho chùm photon là AAA và AXB, việc lựa chọn sử dụng thuật toán tính liều là quan trọng làm ảnh hưởng tới kết quả điều trị. Tùy vào các mục đích xạ trị để lựa chọn thuật toán AAA hay AXB [1]. Thuật toán AAA gồm các hàm của các biểu thức vật lý cơ bản cho phép tích chập phân tích, do đó giảm đáng kể thời gian tính toán. Thuật toán thường được sử dụng để xác định các tham số vật lý cơ bản và để mô tả phổ và năng lượng của các photon và electron có trong chùm tia lâm sàng và tính tán xạ cơ bản của chúng trong môi trường tương đương nước. Phân bố liều sau cùng thu được bằng sự chồng chập của liều tính toán với các tổ hợp photon và electron cho các chùm tia riêng lẻ [6]. Thuật toán AXB có sự tương đồng với thuật toán Monte Carlo,được tích hợp trong Eclipse TPS từ phiên bản 10.1, tính toán liều 3D trên bệnh nhân từ ba thành phần: mô hình nguồn photon sơ cấp, hiệu ứng photon và electron tán xạ. Đối với nguồn photon chính sơ cấp, chùm tia được mô hình hóa và áp dụng phương pháp dò tia để thực hiện tính toán phân bố hạt cho mỗi voxel chụp cắt lớp vi tính (CT) bệnh nhân. Đối với các photon và electron tán xạ, thuật toán AXB giải phương trình vận chuyển Boltzmann tuyến tính để tạo ra các hàm phân bố hạt tán xạ cho mọi voxel trong ảnh CT bệnh nhân. AXB cho phép tính toán từng tương tác vật lý của bức xạ trong vật liệu và giải quyết vấn đề vận chuyển bức xạ bằng số [7]. 2.1.2. Kế hoạch xạ trị VMAT Trong nghiên cứu, mỗi bệnh nhân được lập kế hoạch xạ trị VMAT bằng hai thuật toán tính liều AAA và AXB trên phần mềm lập kế hoạch điều trị (TPS) Eclipse phiên bản 13.6 với năng lượng 6 MV, suất liều 600 MU/phút từ máy xạ trị gia tốc TrueBeam tại Bệnh viện. Các kế hoạch được thực hiện tối ưu hóa với thuật toán AAA sau đó thực hiện tính liều lại với thuật toán AXB với dữ liệu . Mỗi kế hoạch VMAT được thực hiện từ 2 - 3 cung với các góc quay là 1810 - 1790 theo chiều kim đồng hồ (CW: clockwise) và 1790 - 1810 ngược chiều kim đồng hồ (CCW: counterclockwise), tốc độ quay khoảng 50 - 60/ giây. 2.1.3. Kiểm tra kế hoạch VMAT Để đánh giá hiệu quả tính liều của hai thuật toán AAA và AXB chúng tôi thực hiện so sánh với kết 307
Tiểu ban D1: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong y tế Section D1: Application of nuclear techniques in healthcare quả đo liều thực nghiệm với thiết bị ArcCHECK qua phép QA-2D kết hợp chương trình SNC Patient và QA-3D kết hợp chương trình 3DVH. Hình 1. Hình ảnh bố trí thí nghiệm đo đạc phantom ArcCHECK với máy xạ trị TrueBeam tại Bệnh viện Ung bướu TP. HCM ArcCHECK là một mảng đầu dò đi-ốt (diode) 3D có cấu trúc hình lăng trụ với mật độ đồng nhất (mật độ khối 1,160 g/cm3; HU = 231) gồm 1386 diode sắp xếp theo hình xoắn ốc với kích thước rất nhỏ 0,8 × 0,8 mm2 và khoảng cách giữa các cảm biến là 10 mm [8]. Diode với độ nhạy cao 32 nC/Gy giúp cho việc ghi nhận những trường chiếu nhỏ rất chính xác, đặc biệt với thiết kế hình lăng trụ thích hợp để tiến hành QA cho các kỹ thuật xạ trị VMAT [9]. Kế hoạch xạ trị VMAT của bệnh nhân được chuyển sang kế hoạch QA sử dụng phantom ArcCHECK bằng phần mềm Eclipse. Toàn bộ các thông số của kế hoạch xạ trị như số cung quay, trường chiếu, MLC, số MU, góc quay,… của kế hoạch xạ trị trên bệnh nhân sẽ được giữ nguyên và chuyển đổi thành kế hoạch QA sử dụng phantom ArcCHECK. Dữ liệu hình ảnh CT của bệnh nhân bao gồm các cơ quan và PTV, các kế hoạch của bệnh nhân và kế hoạch QA bằng phantom ArcCHECK dưới dạng RT Plan, RT Dose để đưa vào hệ thống phần mềm SNC (trong đo liều 2D) và 3DVH (trong đo liều 3D). 2.1.4. Đánh giá kết quả Các kế hoạch VMAT được thực hiện bằng thuật toán AAA và AXB thu được kết quả liều lượng đối với thể tích xạ và cơ quan lành được xét theo tiêu chuẩn của QUANTEC [10]. Chỉ số Gamma được sử dụng trong các phần mềm SNC Partient và 3DVH để so sánh phân bố liều tính toán trên Eclipse – TPS bởi hai thuật toán AAA và AXB và kết quả đo bằng phantom ArcCHECK.Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng tiêu chuẩn đánh giá kế hoạch được AAPM đưa ra với tiêu chí liều lượng ∆D = 3% và khoảng cách DTA = 3 mm với tỷ lệ gamma phải đạt ≥ 95% [11]. Ngoài ra tiêu chí liều lượng ∆D = 2% và khoảng cách DTA = 2 mm cũng được sử dụng trong nghiên cứu. 2.2. Kết quả 2.2.1. Đánh giá liều lượng kế hoạch xạ trị Ba mươi kế hoạch xạ trị bằng kỹ thuật VMAT với thuật toán AAA thu được kết quả liều lượng đối với thể tích xạ như sau: Các tiêu chí với PTV, có 23/30 kế hoạch thỏa mãn điều kiện 99% thể tích PTV được bao phủ hết bởi đường 95% liều chỉ định (chiếm 76,7%). 15 trường hợp thỏa điều kiện 95% thể tích của PTV đạt 100% liều chỉ định (chiếm 50%). Nguyên nhân liều của thể tích PTV không đạt là do: (a) Thể tích PTV nằm sát da gây ra thiếu hụt liều nhưng vẫn đạt đủ liều cho CTV. Vì PTV bao gồm CTV và phần thể tích mở rộng (tính đến sự chuyển động của các thể tích bia do hít thở, cử động của cơ quan hoặc bệnh 308
Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 nhân và sự khác nhau về tính chất hình học của chùm tia chẳng hạn như kích thước hướng của chùm tia, sai số của bàn điều trị và hệ laser) để lựa chọn kích thước chùm tia phù hợp, nên kế hoạch vẫn được chấp nhận để đưa vào điều trị. (b) Do cần thiết trong việc bảo vệ các cơ quan lành (thân não, giao thoa thị, tuyến mang tai) nên phải chấp nhận liều vào thể tích PTV nằm trong ngưỡng chấp nhận được.Liều lượng nhận được của các cơ quan lành được thống kê, thân não: có 27/30 trường hợp thỏa điều kiện Dmax< 54 Gy (chiếm 90%), với tủy sống tất cả các kế hoạch đều đạt giới hạn liều Dmax < 45 Gy (chiếm 100%). Các kế hoạch được thực hiện tối ưu hóa với thuật toán AAA sau đó thực hiện tính liều lại với thuật toán AXB. Do đó với các kế hoạch được tính bởi thuật toán AXB chỉ có 10/30 kế hoạch thỏa điều kiện 99% thể tích PTV được bao phủ hết bởi đường 95% liều chỉ định và 2/30 trường hợp thỏa điều kiện 95% thể tích của PTV đạt 100% liều chỉ định. Đánh giá liều lượng với cơ quan lành cho thấy có 26/30 trường hợp thân não thỏa mãn điều kiện Dmax < 54 Gy và tủy sống cho thấy tất cả các trường hợp đều thỏa mãn tiêu chí Dmax < 45 Gy. Phụ lục 1 là thống kê liều nhận được của bướu và cơ quan lành của 30 bệnh nhân được tính liều bằng hai thuật toán AAA và AXB. 2.2.2. Kết quả QA – 2D Thực nghiệm QA - 2D cho 30 kế hoạch xạ trị VMAT đầu cổ trên 2 thuật toán AAA và AXB bằng thiết bị ArcCHECK. Phần mềm SNC Patient được sử dụng để so sánh Gamma giữa tính toán và thực nghiệm với tiêu chí 3%/3 mm và 2%/2 mm với ngưỡng liều tối đa là 10%. Hình 2: Kết quả QA – 2D kế hoạch VMAT của 30 bệnh nhân bằng ArcCHECK với hai thuật toán tính liều AAA và AXB a) 2%/2 mm và b) 3%/3 mm Hình 2 cho thấy tỉ lệ Gamma đạt giữa tính toán trên TPS bởi thuật toán AAA với thực nghiệm cao hơn thuật toán AXB trong cả hai tiêu chí 3%/3 mm và 2%/ 2 mm. Theo như tiêu chí 3%/3 mm được AAPM đưa ra thì tất cả kế hoạch được tính từ AAA so với thực nghiệm đều đạt gamma còn với AXB có 29/30 trường hợp gamma đạt yêu cầu (≥ 95%). Hình 3.3a là tỉ lệ đạt Gamma với tiêu chí 3%/3 mm (Hình 3.3a) trong QA-2D với ArcCHECK của AAA và AXB lần lượt thuộc khoảng 97,2% - 100% và 93,8% - 100%. Tương tự, tỉ lệ Gamma đạt với tiêu chí 2%/2 mm trong QA-2D kế hoạch VMAT bằng ArcCHECK của AAA và AXB lần lượt thuộc khoảng 89,8% – 100% và 84% - 99,9%. Tỉ lệ đạt Gamma trung bình giữa tính toán và thực nghiệm của 30 bệnh nhân cho các kế hoạch được tính bằng thuật toán AAA và AXB lần lượt là 99,6 ± 0,85% và 98,8 ± 1,93% với tiêu chí 3%/3 mm, đối với tiêu chí Gamma 2%/ 2 mm tỉ lệ lần lượt là 98,1 ± 2,88% và 96,0 ± 4,18%. 2.2.3. Kết quả QA - 3D Phần mềm 3DVH cho phép tái tạo phân bố liều 3D trên dữ liệu bệnh nhân bằng cách kết hợp giá trị của phép đo QA trên thiết bị ArcCHECK với hình ảnh CT của bệnh nhân sử dụng giải thuật AC_PDP [8].Sau đó so sánh gamma giữa liều tái tạo và liều tính toán từ Eclipse TPS, tỉ lệ đạt Gamma thu được như Hình 3. 309
Tiểu ban D1: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong y tế Section D1: Application of nuclear techniques in healthcare Hình 3: Kết quả QA kế hoạch VMAT của 30 bệnh nhân trên phần mềm 3DVH với thuật toán tính liều AAA và AXB theo tiêu chí Gamma a) 2%/2 mm và b) 3%/3mm Hình 3 biểu thị tỉ lệ phần trăm Gamma đạt trên 90% với tất cả bệnh nhân, thuật toán AAA cho thấy sự phù hợp với các phép đo trên ArcCHECK lớn hơn là tính liều bởi thuật toán AXB với cả hai tiêu chí Gamma 3%/3 mm và 2%/2 mm. Tỉ lệ Gamma đạt với tiêu chí 2%/2 mm (hình 3a) trong QA-3D kế hoạch VMAT bằng ArcCHECK của AAA và AXB lần lượt thuộc khoảng 86,3% - 100% và 83,0% - 99,7%. Tỉ lệ đạt Gamma với tiêu chí 3%/3mm (hình 3b) trong QA-3D với ArcCHECK của AAA và AXB lần lượt thuộc khoảng 94,3% – 100% và 93,9% - 100%, có 29/30 trường hợp có tỉ lệ gamma đạt lớn hơn 95% trong so sánh kết quả tính liều trên TPS từ hai thuật toán so với thực nghiệm.Tỉ lệ đạt Gamma trung bình được tính bằng AAA lần lượt là 99,3% ± 1,16 % (3%/3mm); 96,9 ± 3,12 (2%/2 mm) và đối với các kế hoạch QA tính bởi AXB là 95,5 ± 4,1%(3%/3 mm) và 95,5 ± 4,10% (2%/2 mm). 2.3. Bàn luận Độ chính xác của tính toán liều trong các cấu trúc giải phẫu phức tạp phụ thuộc vào các thuật toán tính toán. Các thuật toán AAA và AXB trong Eclipse TPS là chủ đề được rất nhiều tác giả quan tâm [3-5]. Thuật toán AAA tính tới tán xạ cơ bản trong môi trường tương đương nước,AAA sử dụng mật độ electron trong tính liều là hệ quả của các hàm lan truyền điểm được tạo ra trong nước; trong khi AXB giải phương trình vận chuyển Boltzmann tuyến tính để tạo ra các hàm phân bố hạt tán xạ cho mọi voxel trong ảnh CT bệnh nhân [6, 7]. Trong nghiên cứu này, các kế hoạch VMATđược thực hiện tối ưu hóa và tính liều bằng thuật toán AAA, sau đó thực hiện thay đổi thuật toán và tính liều lại trên AXB.Các đánh giá trong tính liều của AAA và AXB trên bệnh nhân ung thư đều được xác minh bằng các kết quả đánh giá liều lượng tới PTV, cơ quan lành và các phép đo trên phantom đồng nhất ArcCHECK. Các kết quả đánh giá cho thấy liều lượng tới PTV và các cơ quan lành của AXB nhỏ hơn AAA trong hầu hết các trường hợp. Do lợi thế về tốc độ tính toán nên AAA được sử dụng trong hầu hết các tính toán của kế hoạch VMAT trên Eclipse TPS hiện nay. Thuật toán AXB sử dụng mật độ khối trong quá trình tính liều cho phép tính toán từng tương tác vật lý của bức xạ trong vật liệu,có kết quả tính liều tương tự như Monte Carlo với tính chính xác gần 100% [1], thời gian tính toán thường lâu hơn so với các thuật toán thương mại khác do tính tới phân bố của từng hạt tán xạ cho mọi voxel trong ảnh CT bệnh nhân [7].Nhiều nghiên cứu cho thấy khi AXB được áp dụng trong tính liều cho thấy kết quả liều lượng tới PTV luôn thấp hơn (với cấu trúc vú có mật độ cơ và mô mỡ giữa là 1,6%, với ung thư phổi với thể tích đích nằm trong mô từ 0,4 tới 1,7% và PTV nằm trong xương là 4%) so với các thuật toán tính liều thương mại khác [3-5]. Tuy nhiên hiệu quả tính liều của AXB có sự chênh lệch không nhiều so với các thuật toán khác khi môi trường tính toán có mật độ khối chênh lệch không nhiều [3-5]. Do đó khi áp dụng AXB trong tính liều điều trị sẽ phải cân nhắc về các tiêu chí đánh giá kế hoạch tương ứng. Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy rằng các kế hoạch được tính toán bằng AXB có tỉ lệ đạt gamma thấp hơn so với các kế hoạch được tính toán bằng AAA. Kết quả QA – 2D từ SNC patient với ArcCHECK trong hình 2 cho thấy với tiêu chí 2%/2 mm tỉ lệ đạt Gamma giữa hai thuật toán AAA và AXB 310
Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 so với thực nghiệm lần lượt là 98,1 ± 2,88 (trong khoảng 89,8% – 100%) và 96,0 ± 4,18 (trong khoảng 84% - 99,9%); với tiêu chí 3%/3 mm tỉ lệ đạt Gamma lần lượt là 99,6 ± 0,85 (trong khoảng 97,2% - 100%) và 98,8 ± 1,93 (trong khoảng 93,8% - 100%). Kết quả Gamma đạt QA-3D, có sự phù hợp với kết quả QA- 2D trên ArcCHECK, đều cho thấy tỉ lệ Gamma đạt trong QA của thuật toán AAA tốt hơn so với AXB.Tỉ lệ đạt Gamma trung bình với hai tiêu chí 3%/3 mm và 2%/2 mm được tính bằng AAA lần lượt là 99,3% ± 1,16 % (trong khoảng 94,3% – 100%); 96,9 ± 3,12 (trong khoảng 86,3% - 100%) và đối với các kế hoạch QA tính bởi AXB là 98,9 ± 1,46% (trong khoảng 93,9% - 100%) và 95,5 ± 4,10% (trong khoảng 83,0% - 99,7%). Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Lalit Kumar năm 2019 khi sử dụng ArcCHECK cho kiểm tra chất lượng các thử nghiệm của TG119 được tính bởi hai thuật toán AAA và AXB [12]. Trong nghiên cứu nhóm tác giả đã so sánh chỉ số Gamma giữa tính toán trêm TPS với hai thuật toán AAA và AXB so với thực nghiệm trên ArcCHECK trên các thử nghiệm của TG119; họ cũng cho thấy tỉ lệ đạt Gamma cao hơn của AAA so với AXB khi thực hiện QA bằng ArcCHECK. Độ lệch trong thực nghiệm có thể được giải thích do ArcCHECK là thiết bị QA đồng nhất với thuật toán AC_PDP ước tính liều bệnh nhân 3D bằng cách tái tạo phân bố liều xạ với mật độ thấp (~10 mm) trên thiết bị ArcCHECK và tính toán các ma trận liều tương đối theo thể tích cho chùm tia [8]. Ngoài ra, sai lệch trong đo liều có thể bị ảnh hưởng bởi việc hiệu chuẩn liều tuyệt đối trước khi đo lường của ArcCHECK dựa trên liều TPS tính toán, hoặc do sai số trong quá trình chuẩn bị QA. 3. KẾT LUẬN Chúng tôi đã đánh giá các kết quả tính liều từ hai thuật toán AAA và AXB trên Eclipse – TPS bằng việc so sánh các kế hoạch VMAT được tính bằng 2 thuật toán với kết quả đánh giá kế hoạch QA -2D và QA – 3D trên thiết bị ArcCHECK. Kết quả đánh giá Gamma với tiêu chí 3%/3 mm trong các QA 2D và 3D đều cho thấy sự phù hợp lớn hơn 90% của các thuật toán so với thực nghiệm.Trong nghiên cứu này chúng tôi đưa ra nhận xét, tại bệnh viện đang sử dụng thuật toán AAA trong vùng đầu cổ là có cơ sở vì đáp ứng được tiêu chí về mặt thời gian, liều lượng cũng như kết quả QA. Giữa AAA và AXB có sự khác biệt về khả năng tính liều đặc biệt trong các môi trường không có sự đồng nhất về mật độ. Do đó, các kết quả cho thấy việc lựa chọn thuật toán tính liều đối với từng loại bệnh là yếu tố quan trọng quyết định việc tính liều chính xác. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lu L “Dose calculation algorithms in external beam photon radiation therapy”, International Journal of Cancer Therapy and Oncology, 1(2), 01025, 2013. [2] Ojala J “The accuracy of the acuros XB algorithm in external beam radiotherapy – a comprehensive review”International Journal of Cancer Therapy and Oncology, 2(4), 020417, 2014. [3] Antonella F, Giorgia N, Alessandro C, Eugenio V, and Luca C “On the dosimetric impact of inhomogeneity management in the Acuros XB algorithm for breast treatment”, Radiation Oncology, 6(1), 103 - 114, 2011. [4] Antonella F, Giorgia N, Alessandro C, Eugenio V, and Luca C “Critical Appraisal of Acuros XB and Anisotropic Analytic Algorithm Dose Calculation in Advanced Non-Small-Cell Lung Cancer Treatments” International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics, 85(3), 1587 – 1595, 2012. [5] Monica W K K, Lucullus H T L, and Peter K N Y “Dosimetric Impact of Using the Acuros XB Algorithm for Intensity Modulated Radiation Therapy and RapidArc Planning in Nasopharyngeal Carcinomas” International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics, 85(1), 73-80, 2013. [6] Vassiliev O N, Wareing T A, McGhee J, Failla G, Salehpour M R, and Mourtada F, “Validation of a new grid- based Boltzmann equation solver for dose calculation in radiotherapy with photon beams”, Physics in Medicine and Biology, 55(3), 581-598, 2010. [7] Tao H, Justin K M, Mohammad S, and Firas M “Dosimetric comparison of Acuros XB deterministic radiation transport method with Monte Carlo and model-based convolution methods in heterogeneous media”, Medical Physics, 38(5): 2651-2664, 2011. [8] Benjamin E N, Daniel O, Joshua R, Theresa K W, Geoffrey Z, Eduardo M, and Vladimir F “VMAT QA: Measurement-guided 4D dose reconstruction on a patient”, Medical Physics, 39(7), 4228 – 4238, 2012. [9] Thiyagarajan R, Nambiraj A, Sinha S N, Yadav G, Kumar A, Subramani V, and Kothandaraman, “Analyzing the performance of ArcCHECK diode array detector for VMAT plan”, Reports of Practical Oncology and Radiotherapy, 21(1), 50–56, 2016. [10] Center For Clinical Guidelines, “Scientific Evidence”, Radiotherapy Guidelines 2019 Danish Head and Neck Cancer group, 17-20, 2019. 311
Tiểu ban D1: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong y tế Section D1: Application of nuclear techniques in healthcare [11] Ezzell G A, Burmeister J W, Dogan N, LoSasso T J, Mechalakos J G, Mihailidis D, Molineu A, Palta J A, Ramsey C R, "IMRT commissioning: multiple institution planning and dosimetry comparisons, a report from AAPM Task Group 119", Medical physics, 36(11), 5359-5373, 2019. [12] Lalit K, Girigesh Y, Vimal K, Manindra B, Munish G,and Deepak T“Validation of the RapidArc Delivery System Using a Volumetric Phantom as Per Task Group Report 119 of the American Association of Physicists in Medicine”, Journal of Medical Physics, 44(2), 126 – 134, 2019. Phụ lục 1: Liều nhận được của bướu và cơ quan lành tương ứng với từng bệnh nhân Tủy sống Thân não D99% (Gy) D95% (Gy) Phân (max =66,5 70,237 69,961 >=70 37,311 36,769 46,721 45,242 8 NTL 66,850 65,258 70,282 68,840 38,654 37,812 49,937 49,472 9 PQC 66,997 64,561 70,237 69,082 31,224 30,578 49,116 49,315 10 TTT 67,555 66,706 69,463 68,850 35,873 35,231 4ss3,071 42,370 11 TLQ 67,288 64,058 70,187 69,022 24,272 23,887 44,712 44,177 12 VTKL 67,029 65,769 70,204 69,483 36,773 36,262 43,545 42,845 13 VCK 63,203 64,460 70,625 69,856 36,735 36,497 43,503 42,905 14 DTM 53,237 53,320 63,459 62,570 37,620 38,543 53,873 54,329 15 HCT 65,338 63,726 66,089 65,245 26,948 26,864 30,762 29,681 16 HTTT 63,869 61,396 65,832 64,856 35,444 34,844 43,656 43,180 17 LQN 64,327 63,992 65,942 65,332 35,833 35,245 34,898 34,186 18 LTP 65,913 65,386 66,826 66,842 35,273 34,825 43,242 43,869 19 NHA 63,402 59,084 64,710 64,574 31,490 31,722 8,173 8,410 20 NHP 61,250 60,190 64,391 63,626 41,042 40,154 55,965 55,731 21 NTTS 2,2/30 65,234 62,105 >=62,7 66,738 65,579 >=66 16,341 15,623 16,435 16,221 22 NTT 57,470 56,549 63,807 63,008 33,255 33,695 44,202 44,408 23 NTT 63,629 61,589 64,794 65,125 37,634 39,423 51,585 50,435 24 NVC 64,734 63,062 66,345 65,354 36,114 35,027 46,300 46,260 25 TTN 64,956 63,614 66,048 65,435 31,089 30,669 42,142 41,918 26 TXT 63,636 60,977 65,705 65,188 38,751 37,714 40,649 40,491 27 TDQ 63,276 61,858 66,075 64,990 34,553 33,613 47,099 46,257 28 LTX 63,404 58,717 65,058 63,861 2,597 2,682 23,322 22,641 29 TTD 2,00/30 42,172 48,673 >= 57 58,572 58,163 >=60 33,227 32,721 34,157 33,544 30 TVX 3,00/10 29,318 27,800 >=28,5 30,417 29,268 >=30 3,023 2,682 2,460 2,402 312