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ガス充填型一時的乳房組織エキスパンダーの変調回転光子ビームからの放射線量への影響
Effects of gas-filled temporary breast tissue expanders on radiation dose from modulated rotational photon beams.
PMID: 32660888 DOI: 10.1016/j.meddos.2020.06.003.
抄録
乳房切除術後の乳房再建を補助するために植え込んだガス充填型の一時的乳房組織エキスパンダー（TTE）は、金属成分と比較的大量のガスを含むため、乳房放射線治療における線量の不確かさを増大させると予想される。そこで本研究では、一般的な変調回転治療技術である体積変調アーク治療(VMAT)とヘリカルトモセラピー(HT)の線量分布に対するこれらのインプラントの効果を調べることにより、静的光子ビームと電子ビームにおけるガス充填TTEの線量効果に関するこれまでの研究を基に構築した。ラジオクロミックフィルムの測定は、エアロフォームCO充填TTE（AirXpanders Inc、サンノゼ、米国）と専用に設計された3Dプリントされた「乳房組織」を使用したヒューマノイドファントムのVMATとHTの線量計算の精度を評価するために使用されました。結果は、TomoTherapy Hi-Art VoLO convolution-Superpositionアルゴリズム（Accuray Inc, Sunnyvale, USA）が、この複雑なファントム内で、TTEの直前と直後を含む治療用量を比較的正確に計算できることを示した。Varian Eclipse Acuros（AXB）アルゴリズムは、一般的に、Varian Eclipse AAAアルゴリズム（Varian Medical Systems、米国パロアルト）よりもフィルム測定と良好な一致を示したが、フィルム測定では、インプラントの前側の線量測定が困難な領域では、AAAおよびAXBの両方と5％から10％の不一致領域が示された。エアロフォームCO充填TTEは、静的光子ビームからの下流の線量に実質的かつ明白な影響を与えるが、本研究の結果は、変調された回転放射線治療の逆計画により、インプラント内の劇的な密度の不均一性を補償する変調されたフルエンス分布がどのようにして得られるかを示した。計画された線量といくつかの不一致があったにもかかわらず、すべてのフィルム測定は、逆計画された変調回転光子ビームの使用が、ガス充填されたTTEを持つ複雑な患者のようなファントムにおいて、放射線治療ターゲットの比較的均質なカバレッジをもたらすことを示した。各計画されたフルエンス分布を各TTE内の密度分布に一致させることが重要であるため、ガス充填されたTTEを有する患者に変調回転放射線治療を提供する場合には、利用可能な3Dイメージング技術を慎重に使用することが推奨される。
Gas-filled temporary tissue expanders (TTEs), implanted to assist in post mastectomy breast reconstructions, are expected to produce increased dosimetric uncertainty in breast radiotherapy treatments, due to their containing both a substantial metallic component and a comparatively large volume of gas. This study therefore builds on previous investigations of the dosimetric effects of gas-filled TTEs in static photon and electron beams, by examining the effects of these implants on dose distributions from common modulated rotational treatment techniques; volumetric modulated arc therapy (VMAT) and helical tomotherapy (HT). Radiochromic film measurements were used to evaluate the accuracy of VMAT and HT dose calculations, for a humanoid phantom augmented with a sample Aeroform CO-filled TTE (AirXpanders Inc, San Jose, USA) as well as purpose-designed and 3D printed "breast tissue." Results showed that the TomoTherapy Hi-Art VoLO convolution-superposition algorithm (Accuray Inc, Sunnyvale, USA) produced comparatively accurate calculations of treatment dose within this complex phantom, including immediately anterior and posterior to the TTE. The Varian Eclipse Acuros (AXB) algorithm generally showed better agreement with the film measurement than the Varian Eclipse AAA algorithm (Varian Medical Systems, Palo Alto, USA), although the film measurements showed regions of 5% to 10% disagreement with both AAA and AXB in the dosimetrically-challenging region on the anterior side of the implant. Although the Aeroform CO-filled TTE has substantial and obvious effects on the downstream dose from a static photon beam, the results of this study showed how inverse-planning of modulated rotational radiotherapy treatments can produce modulated fluence distributions that compensate for the dramatic density heterogeneities in the implant. Despite some disagreements with the planned dose, all film measurements showed that the use of inverse-planned modulated rotational photon beams resulted in comparatively homogeneous coverage of the radiotherapy target, in the complex patient-like phantom with a gas-filled TTE. Due to the importance of matching each planned fluence distribution to the density distribution within each TTE, careful use of available 3D imaging techniques is advisable, when modulated rotational radiotherapy treatments are delivered to patients with gas-filled TTEs.
Copyright © 2020 American Association of Medical Dosimetrists. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.