ขนาดของช่วงการฉายรังสีต่อรอบการหายใจที่เหมาะสมสำหรับการฉายอนุภาคโปรตอนด้วยเทคนิคการสแกนลำรังสีขนาดเล็กตามจังหวะการหายใจเพื่อการรักษาโรคมะเร็งปอด: การศึกษานำร่อง
คำสำคัญ:
การฉายรังสีโปรตอน, การฉายรังสีตามจังหวะการหายใจ, การสแกนลำรังสีขนาดเล็ก, ช่วงการฉายรังสีต่อรอบการหายใจ, ประสิทธิภาพของการรักษาบทคัดย่อ
หลักการและเหตุผล: การฉายอนุภาคโปรตอนด้วยเทคนิคการสแกนลำรังสีขนาดเล็กช่วยกระจายปริมาณรังสีให้เหมาะสมกับก้อนมะเร็ง โดยอวัยวะปกติได้รับปริมาณรังสีต่ำ ซึ่งส่งผลดีต่อการรักษามะเร็งปอด แต่ก้อนมะเร็งและอวัยวะในทรวงอกเคลื่อนไหวตามการหายใจ ทำให้ปริมาณรังสีคลาดเคลื่อนจากแผนการรักษา
วัตถุประสงค์: เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของการฉายอนุภาคโปรตอนด้วยเทคนิคการสแกนลำรังสีขนาดเล็กร่วมกับการฉายรังสีตามจังหวะการหายใจ สำหรับช่วงการฉายรังสีขนาดต่าง ๆ ในผู้ป่วยมะเร็งปอดที่มีการเคลื่อนไหวของก้อนมะเร็งมากกว่า 10 มิลลิเมตร โดยคำนึงถึงปริมาณรังสีในอวัยวะปกติและเวลาที่ใช้ในการรักษา
วัสดุและวิธีการ: ภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ 4 มิติของผู้ป่วยมะเร็งปอดที่มีการเคลื่อนที่ของก้อนมะเร็ง 11.6 มิลลิเมตร ถูกนำมาใช้ในการศึกษานี้ ผู้วิจัยใช้เทคนิคการกำหนดตำแหน่งของภาพโดยการเปลี่ยนรูปเพื่อหาระยะทางที่ก้อนมะเร็งเคลื่อนที่ในแต่ละช่วงการหายใจเทียบกับช่วงหายใจออก รวมทั้งศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนที่ของก้อนมะเร็งกับสัญญาณ RPMTM (Real-time-Position-Management) ที่ติดภายนอกร่างกายผู้ป่วย จากนั้นคำนวณแผนการรักษาสำหรับช่วงการฉายรังสีขนาดต่าง ๆ โดยใช้ระบบวางแผนการรักษา matRad เปรียบเทียบตัวแปรเชิงรังสีคณิตในอวัยวะปกติและเวลาที่ใช้ในการรักษาคำนวณโดยใช้ข้อมูลของเครื่อง Varian’s ProBeam ระหว่างแผนการรักษาที่มีการติดตามจังหวะการหายใจและไม่มีการติดตามจังหวะการหายใจ
ผลการศึกษา: การเปิดช่วงการฉายรังสีที่ 10%-80%, 20%-70%, 30%-70% และ 40%-60% สามารถลด Dmean ในหัวใจได้ 1.43-14.29% และ Dmeanในปอดได้ 2.25-8.84% โดยใช้เวลาในการรักษา 103.5-253.0 วินาที ตามลำดับ ในกรณีศึกษานี้พบว่า 30%-70% เป็นขนาดของช่วงการฉายรังสีที่เหมาะสม เนื่องจากปริมาณรังสีในหัวใจและปอดลดลงได้สูงสุด 4.6% เมื่อเทียบกับช่วงการฉายรังสี 20%-70% และเพิ่มขึ้นได้สูงสุด 3.0% เมื่อเทียบกับช่วงการฉายรังสี 40%-60% ในขณะเดียวกันเวลาที่ใช้การรักษาเพิ่มขึ้นเพียง 24 วินาที เมื่อเทียบกับช่วงการฉายรังสี 20%-70% แต่ลดลงถึง 95 วินาที เมื่อเทียบกับช่วงการฉายรังสี 40%-60%
ข้อสรุป: ช่วงการฉายรังสีที่มีขนาดลดลงทำให้ปริมาตรเป้าหมายและปริมาณรังสีในอวัยวะปกติลดลง แต่เพิ่มเวลาที่ใช้ในการรักษา การประเมินขนาดของช่วงการฉายรังสีที่เหมาะสมจะต้องเปรียบเทียบระหว่างปริมาณรังสีในอวัยวะปกติและเวลาที่ใช้ในการรักษา
เอกสารอ้างอิง
Paganetti H, Bortfeld T. Proton Therapy. In: Schlegel W, Bortfeld T, Grosu A-L, editors. New Technologies in Radiation Oncology. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg; 2006. p. 345-63.
Han Y. Current status of proton therapy techniques for lung cancer. Radiat Oncol J. 2019;37:232-48.
Chang JY, Zhang X, Wang X, Kang Y, Riley B, Bilton S, et al. Significant reduction of normal tissue dose by proton radiotherapy compared with three-dimensional conformal or intensity-modulated radiation therapy in Stage I or Stage III non–small-cell lung cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2006;65:1087-96.
Nichols RC, Huh SN, Henderson RH, Mendenhall NP, Flampouri S, Li Z, et al. Proton radiation therapy offers reduced normal lung and bone marrow exposure for patients receiving dose-escalated radiation therapy for unresectable stage III non-small-cell lung cancer: a dosimetric study. Clin Lung Cancer. 2011;12:252-7.
Oh D. Proton therapy: the current status of the clinical evidences. Precis Future Med. 2019;3:91-102.
Bert C, Durante M. Motion in radiotherapy: particle therapy. Phys Med Biol. 2011;56:R113.
Phillips MH, Pedroni E, Blattmann H, Boehringer T, Coray A, Scheib S. Effects of respiratory motion on dose uniformity with a charged particle scanning method. Phys Med Biol. 1992;37:223.
Seco J, Robertson D, Trofimov A, Paganetti H. Breathing interplay effects during proton beam scanning: simulation and statistical analysis. Phys Med Biol. 2009;54:N283.
Zhang Y, Huth I, Wegner M, Weber DC, Lomax AJ. An evaluation of rescanning technique for liver tumour treatments using a commercial PBS proton therapy system. Radiother Oncol. 2016;121:281-7.
Engwall E, Glimelius L, Hynning E. Effectiveness of different rescanning techniques for scanned proton radiotherapy in lung cancer patients. Phys Med Biol. 2018;63:095006.
Underberg RW, Lagerwaard FJ, Slotman BJ, Cuijpers JP, Senan S. Benefit of respiration-gated stereotactic radiotherapy for stage I lung cancer: an analysis of 4DCT datasets. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2005;62:554-60.
Giraud P, Morvan E, Claude L, Mornex F, Le Pechoux C, Bachaud J-M, et al. Respiratory gating techniques for optimization of lung cancer radiotherapy. J Thorac Oncol. 2011;6:2058-68.
Giraud P, Antoine M, Larrouy A, Milleron B, Callard P, De Rycke Y, et al. Evaluation of microscopic tumor extension in non–small-cell lung cancer for three-dimensional conformal radiotherapy planning. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2000;48:1015-24.
Wieser HP, Cisternas E, Wahl N, Ulrich S, Stadler A, Mescher H, et al. Development of the open‐source dose calculation and optimization toolkit matRad. Med phys. 2017;44:2556-68.
Giaddui T, Chen W, Yu J, Lin L, Simone CB, Yuan L, et al. Establishing the feasibility of the dosimetric compliance criteria of RTOG 1308: phase III randomized trial comparing overall survival after photon versus proton radiochemotherapy for inoperable stage II-IIIB NSCLC. Radiat Oncol. 2016;11:1-7.
Marks LB, Yorke ED, Jackson A, Ten Haken RK, Constine LS, Eisbruch A, et al. Use of normal tissue complication probability models in the clinic. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2010;76:S10-9.
Rahman M, Bruza P, Lin Y, Gladstone DJ, Pogue BW, Zhang R. Producing a Beam Model of the Varian ProBeam Proton Therapy System using TOPAS Monte Carlo Toolkit. Med Phys. 2020;11:1-7.
Poulsen PR, Eley J, Langner U, Simone II CB, Langen K. Efficient interplay effect mitigation for proton pencil beam scanning by spot-adapted layered repainting evenly spread out over the full breathing cycle. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2018;100:226-34.
Jang SS, Huh GJ, Park SY, Yang PS, Cho EY. The impact of respiratory gating on lung dosimetry in stereotactic body radiotherapy for lung cancer. Phys Med. 2014;30:682-9.
Zhang Y, Huth I, Wegner M, Weber DC, Lomax AJ. Surface as a motion surrogate for gated re-scanned pencil beam proton therapy. Phys Med Biol. 2017;62:4046.
Liu C, Alessio AM, Kinahan PE. Respiratory motion correction for quantitative PET/CT using all detected events with internal—external motion correlation. Med phys. 2011;38:2715-23.
Winter J, Ellerbrock M, Jäkel O, Greilich S, Bangert M. Analytical modeling of depth-dose degradation in heterogeneous lung tissue for intensity-modulated proton therapy planning. Phys and Im in Rad Onc. 2020;14:32-8.
Langner UW, Eley JG, Dong L, Langen K. Comparison of multi‐institutional Varian ProBeam pencil beam scanning proton beam commissioning data. J Appl Clin Med Phys. 2017;18:96-107.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของวารสารมะเร็งวิวัฒน์ ข้อความที่ปรากฏในบทความแต่ละเรื่องในวารสารวิชาการเล่มนี้เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับ และบุคคลากรท่านอื่น ๆ ใน สมาคมฯ แต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
