Liệu pháp quay điều biến thể tích: IMRT trong một quỹ đạo gantry đơn

Trong nghiên cứu này, một nền tảng tối ưu hóa kế hoạch điều trị mới được trình bày, nơi liệu pháp được thực hiện một cách hiệu quả và chính xác trong một quỹ đạo quay điều chế động duy nhất. Những cải tiến trong chăm sóc bệnh nhân đạt được thông qua việc định vị hình ảnh và điều chỉnh kế hoạch đã dẫn đến sự gia tăng thời gian điều trị tổng thể. Liệu pháp bức xạ điều biến cường độ (IMRT) cũng đã làm tăng thời gian điều trị bằng cách yêu cầu một số lượng lớn hơn các hướng chùm tia, làm tăng đơn vị giám sát (MU), và, trong trường hợp tomotherapy, việc cung cấp theo từng lát cắt. Để duy trì một mức độ lưu lượng bệnh nhân tương tự, cần thiết phải tăng cường hiệu quả trong việc cung cấp điều trị. Giải pháp được đề xuất ở đây là một thuật toán dựa trên khe hở mới cho tối ưu hóa kế hoạch điều trị, nơi liều được cung cấp trong một vòng quay gantry duy nhất lên đến 360 độ. Kỹ thuật này tương tự như tomotherapy ở chỗ có sẵn 360 độ hướng chùm tia cho tối ưu hóa nhưng hoàn toàn khác ở chỗ toàn bộ khối lượng liều được cung cấp trong một lần quay nguồn duy nhất. Kỹ thuật mới này được gọi là liệu pháp quay điều biến thể tích (VMAT). Chuyển động của lưỡi lá chặn đa lá (MLC) và số lượng MU trên mỗi độ quay của gantry bị hạn chế trong quá trình tối ưu hóa nhằm đảm bảo rằng tốc độ quay của gantry, tốc độ dịch chuyển của lá chặn và mức độ liều tối đa không làm hạn chế quá mức hiệu quả cung cấp. Trong quá trình lập kế hoạch, các nhà nghiên cứu mô hình hóa chuyển động gantry liên tục bằng cách lấy mẫu thô các vị trí gantry tĩnh và các bản đồ độ chiếu hoặc hình dạng khe hở MLC. Kỹ thuật được trình bày ở đây là độc đáo ở chỗ việc lấy mẫu vị trí gantry và MLC được tăng dần trong suốt quá trình tối ưu hóa. Việc sử dụng phạm vi gantry đầy đủ sẽ lý thuyết cung cấp tính linh hoạt nhiều hơn trong việc tạo ra các kế hoạch điều trị vừa khít. Trong thực tế, tính linh hoạt bổ sung được phần nào làm giảm bởi các ràng buộc bổ sung đặt ra cho lượng chuyển động lá chặn MLC giữa các mẫu gantry. Một loạt các nghiên cứu được thực hiện để đặc trưng hóa mối quan hệ giữa việc lấy mẫu gantry và MLC, độ chính xác của mô hình hóa liều, và thời gian tối ưu hóa. Kết quả cho thấy rằng góc gantry và khoảng cách mẫu MLC thấp tới 1 độ và 0,5 cm, tương ứng, là điều mong muốn cho mô hình hóa liều chính xác. Cũng cho thấy rằng việc giảm khoảng cách mẫu làm giảm đáng kể khả năng tối ưu hóa đạt được giải pháp. Những lợi ích cạnh tranh của việc có khoảng cách mẫu nhỏ và lớn được nhận thức lẫn nhau bằng cách sử dụng kỹ thuật lấy mẫu tiến bộ được mô tả ở đây. Các kết quả sơ bộ cho thấy các kế hoạch được tạo ra với tối ưu hóa VMAT thể hiện phân bố liều tương đương hoặc tốt hơn so với IMRT gantry tĩnh. Các nghiên cứu về thời gian đã cho thấy rằng kỹ thuật VMAT rất phù hợp cho xác minh và điều chỉnh trực tuyến với thời gian cung cấp được giảm xuống dưới cho một phần liều 200 cGy.