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自適應(yīng)質(zhì)子治療(五):在線(xiàn)自適應(yīng)質(zhì)子放療策略

 ProtonCN 2022-09-16 發(fā)布于北京

麻省綜合醫(yī)院的研究人員發(fā)表在Physics in Medicine & Biology上的一篇回顧總結(jié)了當(dāng)前在線(xiàn)自適應(yīng)質(zhì)子治療的最新技術(shù)。之前小編介紹了《自適應(yīng)質(zhì)子治療(一):概念、類(lèi)型、工作流程及整體框架》《自適應(yīng)質(zhì)子治療(二):自適應(yīng)放射治療的目標(biāo)、策略及自適應(yīng)光子治療的應(yīng)用》《自適應(yīng)質(zhì)子治療(三):自適應(yīng)質(zhì)子治療計(jì)劃的合理性》及《自適應(yīng)質(zhì)子治療(四):室內(nèi)影像、CT、CBCT和MRI引導(dǎo)的自適應(yīng)質(zhì)子治療及體內(nèi)射程驗(yàn)證》,本文介紹了在線(xiàn)自適應(yīng)質(zhì)子放療策略、總結(jié)和展望。聯(lián)系質(zhì)子中國(guó)小編(微信號(hào):ProtonCN)獲取全文。
在線(xiàn)自適應(yīng)質(zhì)子放療策略
成像、勾畫(huà)和配準(zhǔn)方法



評(píng)估原始計(jì)劃在新的擺位和解剖結(jié)構(gòu)下的具體匹配情況需要成像。成像技術(shù)的選擇對(duì)自適應(yīng)和工作流程的不確定性有一定影響。當(dāng)前,已有CT或CBCT用于質(zhì)子自適應(yīng)工作流程的相關(guān)研究,但是MR對(duì)軟組織有更好的分辨能力,可將磁共振影像轉(zhuǎn)換成CT影像進(jìn)而計(jì)算光子劑量。已經(jīng)發(fā)布的自適應(yīng)質(zhì)子放療流程主要聚焦于自適應(yīng)計(jì)劃本身,CT或CBCT僅僅作為日常影像。將成像技術(shù)作為自適應(yīng)放療處理方法需假設(shè)成像時(shí)間短,精度,由成像偏差導(dǎo)致的后果小。

自適應(yīng)質(zhì)子治療使用CT和CBCT圖像進(jìn)行劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性有待考察。Kurz等人比較了使用不同影像方法進(jìn)行頭頸部和前列腺自適應(yīng)質(zhì)子治療的劑量計(jì)算。計(jì)劃CT與日常CBCT圖像的DIR產(chǎn)生了vCT,并對(duì)vCT和散射校正CBCT的劑量計(jì)算進(jìn)行比較。兩種方法在頭頸部的劑量計(jì)算和質(zhì)子射程方面都取得了可接受的結(jié)果,但前列腺由膀胱解剖變化所造成的不確定性經(jīng)vCT對(duì)CBCT投影進(jìn)行散射校正的效果較好。Thummerer等人比較了從CBCTs創(chuàng)建合成CTs進(jìn)行自適應(yīng)質(zhì)子治療的三種方法,包括深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DCNN)、DIR以及使用像素直方圖匹配的基于分析圖像的校正方法。DCNN獲得了更好的圖像質(zhì)量,DCNN和DIR圖像能精確計(jì)算質(zhì)子劑量。該作者還評(píng)估了使用基于磁共振的合成CT進(jìn)行質(zhì)子劑量計(jì)算的方法,并報(bào)告了類(lèi)似的表現(xiàn)結(jié)果。

一般來(lái)說(shuō),計(jì)劃CT和CBCT的HU分布和校準(zhǔn)都不相同。臨床上有報(bào)道稱(chēng),在頭頸部癌癥患者中,質(zhì)子劑量計(jì)算的分布存在顯著的劑量差異,引入直方圖匹配算法可解決。

連接影像和自適應(yīng)計(jì)劃的連接需要勾畫(huà)。勾畫(huà)出正確的輪廓是進(jìn)行原始治療計(jì)劃設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一步。在參考的計(jì)劃影像上準(zhǔn)確地勾畫(huà)輪廓通常具有挑戰(zhàn)性,這主要是由于未知的正常組織浸潤(rùn)或針對(duì)靶區(qū)的一些低對(duì)比度干擾。危及器官通常有更好的組織對(duì)比(腹部除外)。自適應(yīng)勾畫(huà)在線(xiàn)自適應(yīng)放療工作流程中最具挑戰(zhàn)性,因?yàn)樽赃m應(yīng)勾畫(huà)需要人工干預(yù)或批準(zhǔn),而且靶區(qū)位置可能缺少高對(duì)比度。基于特定的自適應(yīng)放療工作流程,可能需要自動(dòng)圖像配準(zhǔn)來(lái)正確勾畫(huà)靶區(qū)及正常組織輪廓。對(duì)自適應(yīng)質(zhì)子放療來(lái)說(shuō),有兩種圖像配準(zhǔn)方法,計(jì)劃CT和每日影像的剛性配準(zhǔn)和形變配準(zhǔn)。前列腺癌的在線(xiàn)質(zhì)子放療可使用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行自動(dòng)勾畫(huà)。

與成像技術(shù)本身的不確定性和誤差相比,輪廓的不確定性和誤差具有更高的復(fù)雜性。成像的不確定性會(huì)導(dǎo)致偏差,偏差會(huì)在射束路徑上不斷累積,形成高斯不確定性輪廓。這種高斯分布是射束路徑遍歷許多CT體素的結(jié)果。相比之下,根據(jù)患者圖像勾畫(huà)的輪廓是輪廓不確定性分布的單一樣本。因?yàn)橛?jì)劃基于所勾畫(huà)的體積,所以它們與勾畫(huà)過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差也是一致的。目前,通過(guò)概率輪廓來(lái)解決或緩解這一問(wèn)題的方法已經(jīng)發(fā)表。

劑量計(jì)算方法



劑量計(jì)算要求評(píng)估原始計(jì)劃質(zhì)量、對(duì)每日解剖和擺位進(jìn)行劑量計(jì)算以?xún)?yōu)化計(jì)劃質(zhì)量和提供質(zhì)量控制。對(duì)于在線(xiàn)自適應(yīng),對(duì)每日解剖和擺位進(jìn)行劑量計(jì)算的時(shí)間尤其緊迫,因?yàn)橥ǔ┝坑?jì)算需要計(jì)算每個(gè)質(zhì)子微束的劑量,以?xún)?yōu)化IMPT計(jì)劃。目前已有兩種類(lèi)型的劑量計(jì)算算法應(yīng)用于日常IMPT自適應(yīng)的研究。蒙特卡洛(MC)劑量計(jì)算被稱(chēng)作精度方面的金標(biāo)準(zhǔn),但是該方法需要更多的計(jì)算時(shí)間;解析劑量計(jì)算(ADC)更快速但是精度低。

ADC效率,通過(guò)將ADC應(yīng)用到GPU框架上面可以增加其計(jì)算效率。這些GPU算法具備固有的多線(xiàn)程,計(jì)算效率非常高。已經(jīng)有一些應(yīng)用ADC的研究成果發(fā)表。Matter等人引入了一個(gè)全功能IMPT計(jì)劃生成工具,它能夠在10秒內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)具備同日常IMPT計(jì)劃精度相同的快速I(mǎi)MPT計(jì)劃,該方法非常適合在線(xiàn)自適應(yīng)計(jì)劃。

MC方法用在GPU框架上面并在患者計(jì)劃上面得到了驗(yàn)證。Qin等人提出的算法已經(jīng)在一個(gè)自動(dòng)在線(xiàn)自適應(yīng)中進(jìn)行了測(cè)試,可以在2~5分鐘內(nèi)執(zhí)行原始計(jì)劃評(píng)估、IMPT計(jì)劃自適應(yīng)和計(jì)劃驗(yàn)證。為了進(jìn)一步提高劑量計(jì)算效率,開(kāi)發(fā)了增加最高質(zhì)子通量射束權(quán)重的方法。

混合劑量計(jì)算算法已經(jīng)應(yīng)用到光子放療中,并且在自適應(yīng)質(zhì)子放療領(lǐng)域也顯示出了一定的前景。

Nenoff等人在2020年研究了關(guān)于自適應(yīng)質(zhì)子治療劑量計(jì)算不確定性和患者解剖學(xué)之間的妥協(xié)方案。研究中使用ADC實(shí)施計(jì)算質(zhì)量較低但速度快得多,日常自適應(yīng)的優(yōu)勢(shì)超過(guò)了在劑量計(jì)算精度方面的妥協(xié)。該研究包括5例非小細(xì)胞肺癌患者進(jìn)行9次重復(fù)CT掃描,5例鼻竇患者進(jìn)行10次帶有鼻竇填充的模擬CT掃描。相對(duì)于MC自適應(yīng),采用ADDC自適應(yīng)的CTV V95下降2%,然而未自適應(yīng)時(shí)下降高達(dá)34%。該項(xiàng)研究也表明為MC受時(shí)間限制的情況,可以將ADC和MC混合使用。劑量分布遞送采用基于ADC自適應(yīng),離線(xiàn)劑量精確計(jì)算采用基于MC自適應(yīng),并考慮下次分割的累積劑量偏差,可以最大限度地減少劑量計(jì)算不準(zhǔn)確的影響。

劑量積累



對(duì)于合適的劑量積累,傳遞到每一個(gè)解剖位置的總劑量需要遍歷所有分次中同樣的解剖位置,這可以通過(guò)形變影像配準(zhǔn)(DIR)得到。然而,通過(guò)DIR的劑量積累帶來(lái)了一個(gè)內(nèi)在問(wèn)題,其準(zhǔn)確性很難甚至不可能得到驗(yàn)證。在治療過(guò)程中,體內(nèi)組織會(huì)發(fā)生變化,如縮小、消失或腫脹。相隔幾周的CT掃描顯示劑量可能不合適。

另外,對(duì)于透視問(wèn)題,DIR算法也有重要含義。Chetty等人回顧了光子治療的劑量積累,討論了質(zhì)心、插值、直接體素跟蹤和能量轉(zhuǎn)移DIR方法。與可變形向量場(chǎng)的計(jì)算無(wú)關(guān),來(lái)自原始圖像體素的等效區(qū)域不一定是矩形,也不一定與參考圖像中的體積或質(zhì)量相同。體素質(zhì)量的變化可能產(chǎn)生非物理劑量積累,其含義取決于具體情況,例如腫瘤退化類(lèi)型。這對(duì)于劑量適形放療比如質(zhì)子放療來(lái)說(shuō)可能影響巨大。
劑量累積以不同的方式納入自適應(yīng)放療中,劑量可以在患者CT上面累加,也可以反向投遞到初始的計(jì)劃CT上。由于患者解剖結(jié)構(gòu)的變化,這兩種參照系產(chǎn)生了不同的結(jié)果,這被稱(chēng)為“透視問(wèn)題”。可以通過(guò)每天照射的日志文件進(jìn)行再計(jì)算,如果每天分析劑量,可以根據(jù)劑量測(cè)定指數(shù)進(jìn)行修正,并納入自適應(yīng)工作流程,基于先前分次劑量累積的每日自適應(yīng)。

在線(xiàn)自適應(yīng)計(jì)劃策略



基于從原始計(jì)劃所得到的信息來(lái)看,在線(xiàn)計(jì)劃自適應(yīng)策略包括再計(jì)劃及再優(yōu)化劑量重建。再計(jì)劃基于初始計(jì)劃的再次優(yōu)化,使用相同的目標(biāo)函數(shù)或限值或?qū)π碌膸缀尾捎眯碌哪繕?biāo)函數(shù)和限值。需要非常短的劑量計(jì)算和優(yōu)化時(shí)間,同時(shí)計(jì)劃批準(zhǔn)和QA的效率也要求很高。再優(yōu)化需要更改原計(jì)劃以恢復(fù)原計(jì)劃質(zhì)量或原劑量分布。根據(jù)所需的更改,這種方法可能會(huì)集中到完全重新規(guī)劃。本文主要聚焦那些發(fā)表的包含質(zhì)子掃描射束能量改變和優(yōu)化的自適應(yīng)方法,也就是再優(yōu)化劑量重建。

將計(jì)劃適用至新的CT圖像上勾畫(huà)新靶區(qū),可從計(jì)劃CT上進(jìn)行剛性配準(zhǔn)。包括兩個(gè)步驟:通過(guò)能量修正的布拉格峰位置重組以及射束權(quán)重的再優(yōu)化重新得到參考計(jì)劃。所有的射束都包括在再優(yōu)化過(guò)程中,劑量通量矩陣必須重新計(jì)算(感興趣區(qū)域外的體素不再考慮)。有幾種為平衡靶區(qū)和危及器官劑量的優(yōu)先策略已經(jīng)被提出。對(duì)10例前列腺患者橫向射野分中的3個(gè)高中低劑量靶區(qū)進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)。自適應(yīng)算法所得到的魯棒性較低。在所展示的方法中,有96.3%的分次中前列腺癌CTV V95%≥98%,同時(shí)92.5%的CTV V107%≤2%。

Bernatowicz等人提出從計(jì)劃CT到日常解剖的剛性平移輪廓,該報(bào)道包括1例帶有不同鼻咽部填充物的鼻咽癌病例、1例口咽癌病例和1例4D魯棒性?xún)?yōu)化的肺癌病例。旨在通過(guò)創(chuàng)造新的計(jì)劃來(lái)恢復(fù)原來(lái)的劑量分布。研究了3種方法來(lái)使原計(jì)劃和新計(jì)劃之間的差異最小化。這些方法關(guān)注DVH點(diǎn)、體素劑量比較和等劑量線(xiàn)輪廓。所有的自適應(yīng)方法下,CTV的V95%≥95%并且V107%≤2%,相較于原本的計(jì)劃,采用等劑量方法產(chǎn)生的劑量分布最優(yōu)。等劑量方法的劑量重建時(shí)間在25~200秒,包括了劑量計(jì)算和優(yōu)化的時(shí)間。

Jagt等人在日常手動(dòng)勾畫(huà)的輪廓上進(jìn)行測(cè)試,并消除了剛性配準(zhǔn)的限制。該方法的對(duì)象仍然限于前列腺癌患者。他們還限制了質(zhì)子能量層的數(shù)量,實(shí)施了參考點(diǎn)(RPM)優(yōu)化方法,并允許在原計(jì)劃的基礎(chǔ)上再進(jìn)行兩次迭代,每次計(jì)算2,500個(gè)質(zhì)子射束。方法修正射束的能量,隨機(jī)射束被增加進(jìn)來(lái),計(jì)劃被重新優(yōu)化,同時(shí)也會(huì)移除無(wú)用的射束和能量層。射束增加和優(yōu)化可以重復(fù)進(jìn)行二次迭代。為了測(cè)試新方法,勾畫(huà)輪廓需要人工進(jìn)行,并在高劑量和低劑量CTV的基礎(chǔ)上添加2 mm和3.5 mm的額外邊緣,以緩解輪廓勾畫(huà)和自動(dòng)分割的不確定性。在本例中,88次掃描的真實(shí)前列腺CTV全部達(dá)到V95%≥98%,同時(shí)94.3%分次的CTV V107%≤2%。根據(jù)迭代次數(shù)的不同,這種方法需要2.9~4.6分鐘。

Botas等人研究了不同的自適應(yīng)策略,包括對(duì)頭頸部癌癥患者使用帶和不帶射束權(quán)重優(yōu)化的射程位移器和等中心偏移。將等中心偏移和射束權(quán)重優(yōu)化結(jié)合的方法證明是最優(yōu)策略。該方法的第一步包括將參考CT的變形場(chǎng)應(yīng)用到日?;颊呓馄?,調(diào)整每個(gè)射束的原始布拉格峰位置。在不約束離散能量層的情況下對(duì)射束能量進(jìn)行修正,再評(píng)估產(chǎn)生的通量圖。當(dāng)結(jié)果不理想時(shí),通過(guò)固定質(zhì)子通量較低的射束提供的劑量,選擇質(zhì)子數(shù)最高的一組射束并重新優(yōu)化其權(quán)重。采用這種方法,其固有的不確定性可能影響布拉格峰的位置,但不一定影響劑量分布。該報(bào)道研究了10例頭頸部患者,每個(gè)患者有6個(gè)散射校正的CBCT圖像,所有勾畫(huà)的輪廓均使用形變配準(zhǔn)。為了檢驗(yàn)自適應(yīng)算法的有效性,直接在CTV上進(jìn)行優(yōu)化,而不再添加外擴(kuò)邊緣。所有患者CTV的平均V95以及99%分次內(nèi)V107%為(12.8±5.8)%,V110%為(2.1±2.4)%。危及器官的DVH依賴(lài)于患者和分次數(shù)。每個(gè)患者平均的自適應(yīng)時(shí)間是322.7秒。該方法沒(méi)有依賴(lài)于治療機(jī)器的執(zhí)行限制,如對(duì)每個(gè)射束的最小通量和總能量層數(shù)加以約束。

2019年,Jagt等人發(fā)布了自適應(yīng)框架的另外一個(gè)步驟,將之前開(kāi)發(fā)的技術(shù)應(yīng)用于考慮了靶區(qū)幾何改變的計(jì)劃庫(kù)中。在每個(gè)分次上,使用能量調(diào)整方法改變最優(yōu)的計(jì)劃庫(kù)。然后應(yīng)用他們之前發(fā)表的點(diǎn)增加和RPM優(yōu)化方法。該框架在6例局部晚期宮頸癌患者身上進(jìn)行了驗(yàn)證,總共進(jìn)行了23次重復(fù)CT。通過(guò)使用2個(gè)計(jì)劃庫(kù)以及射束增加RPM優(yōu)化的2次迭代,在所有CTV上面得到V95%≥95%并且V107%≤2%的計(jì)劃質(zhì)量。

Bobic等人基于Botas等人開(kāi)發(fā)的框架,對(duì)10例頭頸部患者的每日和每周自適應(yīng)進(jìn)行了比較,共有320組CBCT圖像集。證明盡管每日自適應(yīng)產(chǎn)生了更好的結(jié)果,但每周自適應(yīng)通常也能成功地在整個(gè)計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中保持高質(zhì)量,同時(shí)減少臨床工作量(圖5)。日常擺位和解剖變化引起的隨機(jī)誤差只能由每日自適應(yīng)解決。此外,去除最初在框架中實(shí)施的能量和位置調(diào)整,可以保持初始計(jì)劃的可執(zhí)行性,因此自適應(yīng)過(guò)程只需要調(diào)整射束的權(quán)重。因此,這種方法可能被認(rèn)為是治療計(jì)劃的修正,而不是計(jì)劃重新優(yōu)化,這個(gè)差別對(duì)臨床工作流程具有潛在影響。

圖5. (a)對(duì)3例頭頸部腫瘤患者全治療流程中的(高風(fēng)險(xiǎn)CTV和低風(fēng)險(xiǎn)CTV)靶區(qū)適形度演變。使用D98和D2分別評(píng)估靶區(qū)覆蓋率和過(guò)量劑量(兩者均以處方劑量的%表示)。紅點(diǎn)表示在每周自適應(yīng)方案中被調(diào)整的部分(OAW)。每日自適應(yīng)(OAD)達(dá)到了最佳的靶區(qū)覆蓋范圍,而每周和每日治療都優(yōu)于基于原始計(jì)劃(BP)的治療。(b) a中3例患者的DVH圖比較治療過(guò)程中的累積劑量,BP(虛線(xiàn)),OAW(虛線(xiàn))和OAD(實(shí)線(xiàn))。在靶區(qū)覆蓋率和危及器官保護(hù)方面,OAW與OAD在A和C患者中的表現(xiàn)非常相似。對(duì)于患者B, OAW和OAD在高危CTV覆蓋率方面有明顯差異。在靶區(qū)覆蓋率方面,患者B的OAW結(jié)果最差,僅勉強(qiáng)達(dá)到高危CTV的臨床目標(biāo)。
治療驗(yàn)證



在在線(xiàn)自適應(yīng)工作流程中驗(yàn)證基于水模體測(cè)量的患者治療計(jì)劃是不可行的。為了進(jìn)行計(jì)劃驗(yàn)證,在患者解剖圖像上利用獨(dú)立的基于MC的方法。為了測(cè)試將計(jì)劃參數(shù)輸入治療系統(tǒng)的信息反饋,建議使用機(jī)器執(zhí)行文件作為MC輸入來(lái)執(zhí)行患者計(jì)劃驗(yàn)證。相比于患者特定的驗(yàn)證測(cè)量,該方法具有更高的敏感性。與根據(jù)治療文件進(jìn)行QA相比,該方法的缺點(diǎn)是只能在患者治療后進(jìn)行,修正也只能在隨后的治療分次中。
表1. 已發(fā)表的自適應(yīng)質(zhì)子治療策略

魯棒性計(jì)劃和自適應(yīng)



本回顧的自適應(yīng)計(jì)劃中沒(méi)有明確考慮除了患者解剖之外的不確定性。在自適應(yīng)計(jì)劃過(guò)程中對(duì)在線(xiàn)計(jì)劃進(jìn)行魯棒性調(diào)整,可以保證在線(xiàn)計(jì)劃具有較高的魯棒性。在前列腺和頭頸部中進(jìn)行了在線(xiàn)自適應(yīng)和魯棒性計(jì)劃的直接比較。Jagt等人對(duì)11例前列腺癌患者的魯棒性計(jì)劃和進(jìn)行了88次CT掃描的自適應(yīng)計(jì)劃。自適應(yīng)計(jì)劃提高了危及器官的平均劑量達(dá)16%。Lalonde等人對(duì)10例頭頸部癌患者(平均每人獲得33張CBCT圖像,范圍從31~35張)進(jìn)行了在線(xiàn)自適應(yīng)與經(jīng)典魯棒性?xún)?yōu)化和解剖魯棒優(yōu)化的計(jì)劃比較。結(jié)果顯示,在線(xiàn)自適應(yīng)能夠滿(mǎn)足所有病例的臨床目標(biāo),而解剖和經(jīng)典魯棒性?xún)?yōu)化分別只有8例和4例滿(mǎn)足。這項(xiàng)研究證明了自適應(yīng)對(duì)魯棒性計(jì)劃的優(yōu)勢(shì),但是這種優(yōu)勢(shì)能否擴(kuò)展,其精確優(yōu)勢(shì)需考慮特定的部位和病例。

生物學(xué)因素
自適應(yīng)計(jì)劃基于影像和劑量學(xué)指標(biāo),重點(diǎn)需要匹配每個(gè)分次的治療計(jì)劃。對(duì)腫瘤來(lái)說(shuō),自適應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致劑量熱點(diǎn)除非必須分析臨床試驗(yàn)的結(jié)果差異,可能并不需要擔(dān)憂(yōu)。對(duì)于危及器官,計(jì)劃自適應(yīng)可能比治療計(jì)劃中劑量高或低,盡管仍然低于那些確定的限值。劑量分布的變化和較高的劑量非均勻性會(huì)導(dǎo)致偏離預(yù)期的均勻分割方案,并可能影響總的等效生物劑量。治療結(jié)果取決于所給予的生物劑量,這與在解剖場(chǎng)景、時(shí)間點(diǎn)提供的物理劑量有非常復(fù)雜的依賴(lài)關(guān)系。因此,在回顧性結(jié)果分析中,應(yīng)當(dāng)使用累積劑量而不是計(jì)劃劑量。

在分次治療的背景下,自適應(yīng)治療可以被應(yīng)用于解決生物學(xué)考量。劑量在各分次之間的變化總是比用標(biāo)準(zhǔn)均勻分次提供的總劑量產(chǎn)生更大的生物效應(yīng)。研究結(jié)果表明,如果劑量的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于每分次劑量的10%,則上述影響可以忽略不計(jì)。在自適應(yīng)劑量校正方案中,劑量校正應(yīng)均勻地應(yīng)用于剩余部分,以使方差最小化。

在自適應(yīng)性工作流中維持計(jì)劃劑量分布(基于DVH限制)的另一種選擇是每日調(diào)整,以維持危及器官的TCP或NTCP。因?yàn)門(mén)CP和NTCP模型中固有的不確定性,治療計(jì)劃仍主要基于劑量學(xué)指標(biāo)。而每日自適應(yīng)作為一個(gè)相對(duì)概念,可以被用于TCP和NTCP概念。已有文章建議采取自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)腫瘤氧合的時(shí)間和空間變化,但目前離臨床應(yīng)用還有很遠(yuǎn)的距離。此外,自適應(yīng)計(jì)劃還包括根據(jù)圖像特征推導(dǎo)出的生物指標(biāo)。

在質(zhì)子治療中,盡管RBE具有可變性和不確定性,但OAR的LET可通過(guò)魯棒性?xún)?yōu)化來(lái)降低。在自適應(yīng)工作流程中保持對(duì)LET的考量需要全部的再計(jì)劃。因此,在自適應(yīng)治療過(guò)程中,對(duì)LET的考量因素并不能完全考慮。因此,需要根據(jù)每日日志文件重新計(jì)算劑量和LET,以確定生物等效劑量。理論上說(shuō),可以通過(guò)在自適應(yīng)工作流程中增加對(duì)LET的考量來(lái)降低生物不確定性影響。

總結(jié)與展望
在本文中,在線(xiàn)自適應(yīng)面臨諸多挑戰(zhàn)。對(duì)于治療實(shí)施流程的影響依賴(lài)于所選擇的自適應(yīng)策略、影像工具、劑量計(jì)算方法和劑量評(píng)估方式。在線(xiàn)自適應(yīng)治療技術(shù)的實(shí)現(xiàn)正在研究中。同樣重要的是要了解自適應(yīng)治療對(duì)結(jié)果的影響,這將決定是否通過(guò)實(shí)施自適應(yīng)性策略打亂當(dāng)前的臨床工作流程。

自適應(yīng)治療通常認(rèn)為對(duì)高適形治療,尤其是質(zhì)子治療更為重要。此外,由于幾何改變(包括解剖和擺位的變化)造成的射程變化會(huì)造成非常大的劑量擾動(dòng),這造成的后果可能更嚴(yán)重。與此同時(shí),質(zhì)子治療也面臨著獨(dú)特挑戰(zhàn),因?yàn)榕c光子治療相比,質(zhì)子治療在危及器官中的劑量分布通常更不均勻。另一方面,質(zhì)子調(diào)強(qiáng)治療射野的復(fù)雜性為自適應(yīng)計(jì)劃提供巨大潛力,因?yàn)樽赃m應(yīng)工作流程中不僅可以包括通量,而且包括能量(布拉格峰位置)。

由于質(zhì)子治療對(duì)正常組織的劑量積累更低,對(duì)許多病灶的治療開(kāi)始步入大分割時(shí)代。這將會(huì)影響自適應(yīng)計(jì)劃策略。隨著治療過(guò)程總時(shí)間的減少,患者病灶的變化可能會(huì)變??;更少的分次數(shù)也使回顧性修正計(jì)劃的空間變小。(質(zhì)子中國(guó) 編輯報(bào)道)

參考文獻(xiàn):Paganetti H, Botas P, Sharp GC, et al. Adaptive proton therapy. Phys Med Biol. 2021 Nov 15;66(22):10.1088/1361-6560/ac344f.

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