Độ chính xác của thuật toán bù chuyển động khối u từ hệ thống theo dõi hô hấp rô-bốt: Một nghiên cứu mô phỏng

Medical Physics - Tập 34 Số 7 - Trang 2774-2784 - 2007
Yvette Seppenwoolde1, Ross Berbeco2, Seiko Nishioka3, Hiroki Shirato4, B. Heijmen1
1Department of Radiation Oncology, Division of Medical Physics, ErasmusMC, Rotterdam, The Netherlands
2Brigham & Women's Hospital and Harvard Medical School, Boston, Massachusetts, 02115.
3Department of Radiation Oncology, NTT East Japan Sapporo Hospital, Sapporo, Japan
4Department of Radiation Medicine, Hokkaido University School of Medicine, Sapporo, Japan

Tóm tắt

Hệ thống Theo dõi Hô hấp Synchrony™ (RTS) là một lựa chọn điều trị của thiết bị điều trị CyberKnife rô-bốt để chiếu xạ các khối u ngoài sọ di chuyển do hô hấp. Lợi thế của RTS là bệnh nhân có thể thở bình thường và không có mất mát chu kỳ hoạt động của máy gia tốc tuyến tính như trong liệu pháp kích hoạt. Theo dõi dựa trên một mô hình tương ứng được đo (đường thẳng hoặc đa thức) giữa chuyển động khối u bên trong và chuyển động của các dấu hiệu ngoài (ngực/bụng). Chùm tia bức xạ theo dõi chuyển động của khối u thông qua chuyển động của các dấu hiệu bên ngoài được đo liên tục. Để thiết lập mô hình tương ứng tại thời điểm bắt đầu điều trị, vị trí khối u bên trong 3D được xác định tại 15 thời điểm rời rạc bằng việc tự động phát hiện các fiducial vàng được cấy ghép trong hai hình ảnh X-quang vuông góc; đồng thời, vị trí của các dấu hiệu bên ngoài cũng được đo. Trong suốt quá trình điều trị, mối quan hệ giữa vị trí của các dấu hiệu bên trong và bên ngoài được thường xuyên tính toán và kiểm tra cập nhật. Ở đây, chúng tôi sử dụng các mô phỏng máy tính dựa trên việc ghi lại liên tục và đồng thời các vị trí dấu hiệu bên trong và bên ngoài để điều tra hiệu quả của việc theo dõi khối u bằng RTS. CyberKnife không cho phép ghi nhận hình ảnh X-quang liên tục để theo dõi các dấu hiệu bên trong đang di chuyển (tần suất hình ảnh điển hình là một lần mỗi phút). Do đó, cho các mô phỏng, chúng tôi đã sử dụng dữ liệu của tám bệnh nhân ung thư phổi được điều trị bằng cách kích hoạt hô hấp. Tất cả các bệnh nhân này đều có các ghi nhận đồng thời và liên tục của cả chuyển động khối u bên trong và chuyển động bụng bên ngoài. Mối quan hệ liên tục có sẵn giữa các dấu hiệu bên trong và bên ngoài cho những bệnh nhân này cho phép điều tra các hậu quả của tần suất ghi nhận thấp hơn của RTS. Với việc sử dụng RTS, các lỗi điều trị mô phỏng do chuyển động hô hấp đã giảm đáng kể và nhất quán trong suốt thời gian điều trị cho tất cả các bệnh nhân được nghiên cứu. Một phần đáng kể của sự giảm tối đa trong lỗi điều trị đã đạt được với một mô hình tuyến tính đơn giản. Trong trường hợp có hiện tượng hồi tiếp, mô hình đa thức đã bổ sung một số giảm thiểu thêm. Việc cập nhật mô hình tương ứng thường xuyên hơn đã dẫn đến các lỗi nhỏ hơn chỉ cho một vài ghi nhận có xu hướng thời gian nhanh, so với tần suất cập nhật X-quang hiện tại. Nói chung, các mô phỏng gợi ý rằng việc áp dụng kết hợp sử dụng các dấu hiệu bên trong và bên ngoài cho phép rô-bốt theo dõi chính xác chuyển động khối u ngay cả trong trường hợp có sự bất thường trong các mô hình hô hấp.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1159/000099863

10.1159/000066719

10.1097/00006123-200301000-00018

10.1002/1097-0150(2000)5:4<263::AID-IGS5>3.0.CO;2-2

10.1088/0031‐9155/41/1/007

10.1118/1.1448826

10.1016/S0360‐3016(00)00524‐1

10.1016/j.ijrobp.2005.03.072

10.1016/S0360‐3016(99)00056‐5

10.1016/S0360‐3016(02)02803‐1

10.1016/S0360‐3016(00)00748‐3

10.1088/0031‐9155/50/16/001

10.1016/S0360‐3016(03)00076‐2

10.1053/j.semradonc.2003.10.008

Korreman S., 2006, Predictability of lung tumor motion based on external markers and nonlinear modelling, Med. Phys.

10.1016/S0167-8140(02)00372-9

10.1088/0031‐9155/50/17/012

10.1016/j.radonc.2006.02.015

10.1016/j.ijrobp.2004.06.026

10.1002/ppul.10204

10.1016/S0360‐3016(01)02789‐4

10.1088/0031‐9155/51/17/003

10.1016/j.ijrobp.2005.04.024

Thông tin
Thông tin xuất bản

Medical Physics

Tập 34 Số 7

2774-2784

Thông tin tác giả