Оптимізація променевої терапії раку голови та шиї: дозиметричне порівняння променів FF та FFF у VMAT
Анотація
Мета: Рак голови та шиї (РГШ) є значною глобальною проблемою охорони здоров'я, зі зростанням захворюваності та високою поширеністю в Південній Азії, особливо в Індії. Променева терапія, включаючи передові методи, такі як об'ємно-модульована дугова терапія (VMAT) та інтенсивно-модульована радіотерапія (IMRT), відіграє вирішальну роль у лікуванні РГШ. Це дослідження має на меті порівняти дозиметричні та біологічні відмінності в оцінці ризику раку, а також вторинної оцінки між сплющеними (FF) та сплющеними пучками без фільтра (FFF) у планах лікування HNC за допомогою VMAT, зосереджуючись на впливі енергій 6 MV та 10 MV. Методи: Двадцять пацієнтів з HNC пройшли повторне планування з використанням VMAT на лінійному прискорювачі ELEKTA VERSA HD з пучками потужністю 6 MV FF, 6 MV FFF, 10 MV FF та 10 MV FFF. Оцінювані дозиметричні параметри включали розподіл дози на об'єми планової мішені (PTV) та дозу, що доставляється до 98% мішені (D98), 50% (D50) та 2% (D2), а також дози на органи, що знаходяться в групі ризику (OAR), одиниці моніторингу на сегмент (MU/сегмент), кількість MU/cGy, час проведення лікування, індекс відповідності та індекс однорідності, а також були оцінені біологічні параметри (NTCP та EUD) та вторинна оцінка ризику раку. Результати: Результати показали, що 6-мегавольтні пучки FFF забезпечили дещо кращу економність дози для OAR порівняно з 6-мегавольтними FF, без суттєвих відмінностей у покритті цільового об'єму. Як пучки FF, так і FFF продемонстрували порівнянні показники конформності, але пучки FF мали кращі показники однорідності. Пучки FFF вимагали більше моніторних одиниць (MU) та сегментів, але пропонували менший час проведення лікування. Для 10-мегавольтних пучків FFF показав незначні переваги в однорідності дози та щадінні нормальних тканин при нижчих дозах, хоча й вимагав більше MU та сегментів. Це дослідження показало, що NTCP та EUD були значною мірою порівнянні між типами FF та FFF, з незначними, але статистично значущими відмінностями для стовбура мозку (на користь FFF) та серця. Ризики вторинного раку дещо відрізнялися залежно від енергії та техніки. 6-мегавольтний FFF знизив ризики привушних залоз (хоча збільшив ризик гортані). Висновок: 6-мегавольтні пучки, особливо FFF, показали незначні переваги у щадінні OAR та покритті цільового об'єму порівняно з 10-мегавольтними пучками. Це дослідження підкреслює дозиметричну порівнянність пучків FF та FFF у лікуванні раку голови та шиї, причому FFF пропонує потенційні переваги в ефективності лікування та скороченні часу проведення опромінення. Це дослідження також показує, що типи FF та FFF дають порівнянні радіобіологічні результати, хоча пучки FFF потужністю 6 MV дещо знижують дози на критичні органи без шкоди для ефективності. Обидва типи працюють подібно, з незначними варіаціями ризику залежно від енергії.
Завантаження
Посилання
A. Kumar, K. Sharma, C.P. Bhatt, and A. Garg, “Dosimetric comparison of unmatched flattening filter-free and flattened beams in volumetric arc therapy plans for head-and-neck cancer,” J. Med. Phys. 48, 338-344 (2023). https://doi.org/10.4103/jmp.jmp_68_23
G. Anderson, M. Ebadi, K. Vo, J. Novak, A. Govindarajan, and A. Amini, “An Updated Review on Head and Neck Cancer Treatment with Radiation Therapy,” Cancers, 13, 4912 (2012). https://doi.org/10.3390/cancers13194912
Y. Yan, P. Yadav, M. Bassetti, K. Du, D. Saenz, P. Harari, et al., „Dosimetric differences in flattened and flattening filter free beam treatment plans,” J. Med. Phys. 41, 92-99 (2016).
E. Quan, X. Li, Y. Li, X. Wang, R.J. Kudchadker, J.L. Johnson, D. Kuban, et al., “A comprehensive comparison of IMRT and VMAT plan quality for prostate cancer treatment,” Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 83(4), 1169–1178 (2012). https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2011.09.015
S.A. Kumar, M.M. Musthafa, C.A. Suja, K.B. Resmi, J. Lisha, G. Muttath, and K.P. Shahirabanu, “Dosimetric comparison of FF and FFF beams in VMAT treatment plans of head and neck cancers,” Oncology and Radiotherapy, 15(7), 1-5 (2021).
D.M. Ghemis, and L.G. Marcu, “Dosimetric Parameters in Hypofractionated Stereotactic Radiotherapy for Brain Metastases: Do Flattening Filter-Free Beams Bring Benefits? A Preliminary Study,” Cancers, 15, 678 (2023). https://doi.org/10.3390/cancers15030678
A. Wagdy, E. Attalla, H. Ashry, T. Eldsoky, “Comparative study between Volumetric Modulаted Аrc therаpy plаns using FF аnd FFF beаm in cаse of heаd аnd neck cаncer,” Journal of Scientific Research in Science, 39(1), 47-60 (2022).
R.S. Sherif, W.M. Elshemey, and E.M. Attalla, “The risk of secondary cancer in pediatric medulloblastoma patients due to three-dimensional conformal radiotherapy and intensity-modulated radiotherapy,” Indian J. Cancer, 55(4), 372-376 (2018). https://doi.org/10.4103/ijc.IJC_410_18
D. Gasic, L. Ohlhues, N.P. Brodin, L.S. Fog, T. Pommer, J.P. Bangsgaard, and P.M. Rosenschöld, “A treatment planning and delivery comparison of volumetric modulated arc therapy with or without flattening filter for gliomas, brain metastases, prostate, head/neck and early-stage lung cancer,” Acta Oncologica, 53(8), 1005-1011 (2014). https://doi.org/10.3109/0284186X.2014.925578
T. Ji, L. Sun, F. Cai, G. Li, “Comparison between flattening filter-free (FFF) and flattened photon beam VMAT plans for the whole brain radiotherapy (WBRT) with hippocampus sparing,” Asia Pac. J. Clin. Oncol. 18, e263-7 (2022). https://doi.org/10.1111/ajco.13624
S. Manna, S.H. Kombathula, S. Gayen, S. Varshney, and P. Pareek, “Dosimetric impact of FFF over FF beam using VMAT for brain neoplasms treated with radiotherapy,” Polish Journal of Medical Physics and Engineering The Journal of Polish Society of Medical Physics, 27, (2021). https://doi.org/10.2478/pjmpe-2021-0023
M. Zhuang, T. Zhang, Z. Chen, Z. Lin, D. Li, et al., “Advanced nasopharyngeal carcinoma radiotherapy with volumetric modulated arcs and the potential role of flattening filter-free beams,” Radiat Oncol. 8, 120 (2013). https://doi.org/10.1186/1748-717X-8-120
W. Lechner, G. Kragl, and D. Georg, “Evaluation of treatment plan quality of IMRT and VMAT with and without flattening filter using Pareto optimal fronts,” Radiotherapy and Oncology, 109(3), 437-441 (2013). https://doi.org/10.1016/j.radonc.2013.09.020
O.N.Vassiliev, U. Titt U, F. Pönisch, S.F. Kry, R. Mohan, M.T. Gillin, “Dosimetric properties of photon beams from a flattening filter free clinical accelerator,” Phys. Med. Biol. 51(7), 1907-1917 (2006). https://doi.org/10.1088/0031-9155/51/7/019
W. Sun, L. Chen, X. Yang, B. Wang, X. Deng, and X. Huang, “Comparison of treatment plan quality of VMAT for esophageal carcinoma with: flattening filter beam versus flattening filter free beam,” J. Cancer. 9(18), 3263-3268 (2018). https://doi.org/10.7150/jca.26044
E.M. Thomas, R.A. Popple, B.M. Prendergast, G.M. Clark, M.C. Dobelbower, J.B. Fiveasha, et al., “Effects of flattening filter-free and volumetric-modulated arc therapy delivery on treatment efficiency,” J. Appl. Clin. Med. Phys. 14, 155-166 (2013). https://doi.org/10.1120/jacmp.v14i6.4328
S.P. Srivastava, C.W. Cheng, and I.J. Das, “The dosimetric and radiobiological impact of calculation grid size on head and neck IMRT,” Practical radiation oncology, 7(3), 209-217 (2017). https://doi.org/10.1016/j.prro.2016.10.001
J. Wu, H. Song, J. Li, B. Tang, and F. Wu, “Evaluation of flattening-filter-free and flattening filter dosimetric and radiobiological criteria for lung SBRT: A volume-based analysis,” Front. Oncol. 13, 1108142 (2023). https://doi.org/10.3389/fonc.2023.1108142
S. Aras, I.O. Tanzer, N. Sayir, M.S. Keles, and F.B. Ozgeris, “Radiobiological comparison of flattening filter (FF) and flattening filter-free (FFF) beam in rat laryngeal tissue,” International journal of radiation Biology, 97(2), 249-255 (2021). https://doi.org/10.1080/09553002.2021.1857457
S.W. Kang, S. Kang, B. Lee, C. Song, K.Y. Eom, B.S. Jang, et al., “Evaluation of the dosimetric and radiobiological parameters in four radiotherapy regimens for synchronous bilateral breast cancer,” Journal of Applied Clinical Medical Physics, 23(8), e13706 (2022). https://doi.org/10.1002/acm2.13706
J.A. Moret, T. Obermeier, F. Pohl, R. Loeschel, O. Koelbl, and B. Dobler, “Second cancer risk after radiation therapy of ependymoma using the flattening filter free irradiation mode of a linear accelerator,” Journal of Applied Clinical Medical Physics, 19(5), 632-639 (2018). https://doi.org/10.1002/acm2.12438
M. Treutwein, F. Steger, R. Loeschel, O. Koelbl, and B. Dobler, “The influence of radiotherapy techniques on the plan quality and on the risk of secondary tumors in patients with pituitary adenoma,” BMC Cancer, 20, 1-13 (2020). https://doi.org/10.1186/s12885-020-6535-y
M. Treutwein, R. Loeschel, M. Hipp, O. Koelbl, and B. Dobler, “Secondary malignancy risk for patients with localized prostate cancer after intensity‐modulated radiotherapy with and without flattening filter,” Journal of Applied Clinical Medical Physics, 21(12), 197-205 (2020). https://doi.org/10.1002/acm2.13088
Авторське право (c) 2025 Рехам С. Шеріф, Лімам А. Нея, Ахмед М. Абделаал, Ехаб М. Атталла, Рім Х. Ель-Гебалі
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
