肺癌患者に対する体積変調アーク療法-定位放射線治療計画の独立した計算ベースの検証

Independent calculation-based verification of volumetric-modulated arc therapy-stereotactic body radiotherapy plans for lung cancer.

• Tomohiro Ono
• Takamasa Mitsuyoshi
• Takashi Shintani
• Yusuke Tsuruta
• Hiraku Iramina
• Hideaki Hirashima
• Yuki Miyabe
• Mitsuhiro Nakamura
• Yukinori Matsuo
• Takashi Mizowaki

抄録

本研究は、二次治療計画システム（sTPS）を用いた肺がん患者に対する容積変調アーク療法（VMAT）-定位体放射線治療（SBRT）の独立した計算ベースの検証の実現可能性を検討することを目的とした。2018年4月から2019年5月までの間にVMAT-SBRTを受けた肺がん患者50人を対象とした。VMAT-SBRT計画は、RayStationのCollapsed-Cone Convolutionを用いて考案した（一次治療計画システム：pTPS）。DICOMファイルをEclipseソフトウェアを利用した（sTPS）に転送し、Acuros XBを用いて線量分布を再計算した。均質なファントムにおける線量分布の検証のために、線量差５％（ＤＤ５％）、γ指数３％／２ｍｍ（γ３％／２ｍｍ）の通過率を用いて、ｐＴＰＳ、ｓＴＰＳ、及び測定値間の差を評価した。測定には、ArcCHECK円筒形ダイオードアレイを使用した。患者の形状ごとの線量体積パラメータの独立した検証のために、Dとアイソセンタ線量を含む計画目標体積(PTV)の線量体積指数を評価した。次に、pTPSとsTPSの間の平均差（±標準偏差）を計算した。DD5%およびγ3%/2mm基準のガンマ通過率は、pTPS対sTPSでは99.2±2.4%および98.6±3.2%、pTPS対測定では92.9±4.0%および94.1±3.3%、sTPS対測定では93.0±4.4%および94.3±4.1%であった。その結果、DのPTVはpTPSで-3.1±2.0%、アイソセンタ線量はsTPSで-2.3±1.8%であった。肺癌に対するVMAT-SBRT計画の検討から、独立した計算に基づく検証が、患者別の品質保証のための時間効率の良い方法であることが明らかになった。

This study aimed to investigate the feasibility of independent calculation-based verification of volumetric-modulated arc therapy (VMAT)-stereotactic body radiotherapy (SBRT) for patients with lung cancer using a secondary treatment planning system (sTPS). In all, 50 patients with lung cancer who underwent VMAT-SBRT between April 2018 and May 2019 were included in this study. VMAT-SBRT plans were devised using the Collapsed-Cone Convolution in RayStation (primary TPS: pTPS). DICOM files were transferred to Eclipse software (sTPS), which utilized the Eclipse software, and the dose distribution was then recalculated using Acuros XB. For the verification of dose distribution in homogeneous phantoms, the differences among pTPS, sTPS, and measurements were evaluated using passing rates of a dose difference of 5% (DD5%) and gamma index of 3%/2 mm (γ3%/2 mm). The ArcCHECK cylindrical diode array was used for measurements. For independent verification of dose-volume parameters per the patient's geometry, dose-volume indices for the planning target volume (PTV) including D and the isocenter dose were evaluated. The mean differences (± standard deviations) between the pTPS and sTPS were then calculated. The gamma passing rates of DD5% and γ3%/2 mm criteria were 99.2 ± 2.4% and 98.6 ± 3.2% for pTPS vs. sTPS, 92.9 ± 4.0% and 94.1 ± 3.3% for pTPS vs. measurement, and 93.0 ± 4.4% and 94.3 ± 4.1% for sTPS vs. measurement, respectively. The differences between pTPS and sTPS for the PTVs of D and the isocenter dose were -3.1 ± 2.0% and -2.3 ± 1.8%, respectively. Our investigation of VMAT-SBRT plans for lung cancer revealed that independent calculation-based verification is a time-efficient method for patient-specific quality assurance.

© 2020 The Authors. Journal of Applied Clinical Medical Physics published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of American Association of Physicists in Medicine.