优化了肺和肝脏SBRT的DCAT
案例:近几十年来，强度调节放射治疗(IMRT)的引入和广泛使用在许多情况下改善了辐射剂量的输送，可以更好地保留健康器官并对肿瘤进行更高剂量的治疗。
概述
但是，对于受到运动(例如呼吸运动)的目标，MLC叶的运动和目标之间的相互作用是IMRT技术特别关注的问题，特别是当与立体定向体放射治疗(SBRT)中使用的消融剂量结合使用时。相互作用可能导致目标体积剂量不足或周围健康组织剂量过多。最近，人们对动态适形弧疗法(DCAT)用于某些SBRT治疗重新产生了兴趣。DCAT减少了亚体照射的问题，因为场孔径是动态变化的，以包括目标体在每个龙门架角度的完整投影。有人提出DCAT与SBRT联合治疗可缩短治疗时间，减少mlc -靶运动相互作用效应。但是，传统的DCAT不能提供与体积调制电弧疗法(VMAT)相同水平的计划质量。
传统的DCAT使用恒定剂量率，这可能导致与VMAT相比剂量分布较差。到目标的距离越短，剂量越偏大。这对于偏离中轴的目标尤其明显。
为了克服这一挑战，Monaco®治疗计划系统(5.1及以上版本)具有用于DCAT的可变剂量率(VDR)功能。VDR通过允许在任何给定的龙门角度下提供更多或更少的剂量来优化DCAT的传递。Monaco改变分段剂量率或龙门速度以补偿波束与目标之间的差异，从而使剂量沉积均匀，并导致更适形的剂量分布。
此外，摩纳哥DCAT的片段形状优化(SSO)功能优化了束的重量和形状，以增强高危器官(OAR)的保留和剂量一致性。该功能允许用户输入目标、约束条件和优化参数，以便规划系统计算出满足这些目标的最佳计划。它通过平滑和聚类DCAT弧控制点，并根据桨叶在光束路径中的位置和优化优先级，将或多或少的剂量归因于每个段。
本病例研究报告了19例肺和肝脏SBRT患者。
处方
本回顾性研究选取了19例既往因SBRT治疗肺部病变(n=15)和肝脏病变(n=4)的患者。使用摩纳哥治疗计划系统(5.1版)为每位患者优化两个SBRT计划，一个使用VMAT，一个使用优化的DCAT。该方案是为Versa HD™创建的，在两个225度弧中传递6 MV FFF光子束。
表1显示了一个示例案例的方案优化过程中使用的目标函数。
| 客观的名字 | 目标函数 | 目标参数 |
| PTV | 目标的惩罚 | 99% Rx剂量 |
| PTV + 4厘米 | 二次过量 | 50% Rx剂量距PTV 1.2 cm，均方根为5 cGy |
| 肋骨 | 串行 | 30 Gy |
| 身体 | 最大剂量 | 130% Rx剂量 |
技术
方案由一名剂量计师使用Monaco for Versa HD (6MV FFF)优化，使用两个225°弧和相同的PTV/OAR目标为每位患者优化两种方案(一种VMAT，一种DCAT)。
为了比较两种方案，优化后的DCAT和VMAT，考虑以下参数:
- MU数量(与治疗时间相关)
- 符合性:PTV体积与100%等剂量体积之比(PTVr)
- 下降:PTV体积与50%等剂量体积之比(R50)
关于质量评估，使用Scandidos Delta4假体进行患者特异性质量评估，gamma指数标准为2%和2mm。
设备:Versa HD和Monaco 5.1
指标
图显示了优化后的DCAT(上)和VMAT(下)等剂量分布之间的比较，显示了可比的计划质量(图1)。
技术规划意见
VMAT和优化后的DCAT方案均达到规划目标。虽然VMAT计划的目标覆盖率略好(VMAT平均PTVr = 1.3;DCAT平均PTVr = 1.4)，这没有显示出统计学意义。同样，VMAT和DCAT的平均R50值非常接近(分别为4.5和4.6)。
总体而言，当桨叶重叠或接近PTV体积时，优化后的DCAT计划显示出与VMAT计划相比较差的计划质量，但当目标远离桨叶时，优化后的DCAT计划显示出相当或更好的质量。
与VMAT计划相比，优化后的DCAT计划中MU的平均数量减少了2.5倍(表2)。
| VMAT | 优化DCAT | VMAT: DCAT比 | |
| 平均亩 | 达到5548 | 2277年。9 | 2.52 |
| 标准偏差 | 2077年。9 | 991.1 | 1．0 |
| 范围 | 1647 - 8062 | 948 - 3955 |
所有VMAT和DCAT计划都是在静态IMRT QA幻影上准确交付的，并且具有出色的gamma指数通过率，在gamma指数标准内的评估点达到>的95%。
使用DCAT，光束孔径几乎总是开放的，以覆盖整个PTV，因此与VMAT和静态IMRT传输相比，每个分数的MU降低了。由于MU的数量与交付时间相关，我们已经证明，优化后的DCAT肺和肝脏SBRT计划的交付速度平均比VMAT计划快2.5倍，计划质量通常相似。改变剂量率和龙门速度的能力，加上SSO备用桨桨的能力，使优化的DCAT能够提供与VMAT计划相当的高适形剂量覆盖。另外，由于DCAT计划从本质上产生了更均匀的传递通量，并且MLC叶片在传递过程中不会阻碍PTV，因此MLC运动和PTV运动之间的相互作用影响最小化。
基于本研究的结果，肺和肝脏SBRT患者的简单球形病变不接近OAR是优化DCAT的理想候选人。在我们的机构，这意味着40% - 60%通常使用VMAT治疗的SBRT患者可以使用优化的DCAT更有效地治疗，同时保持方案质量。
这些患者可以从明显较短的治疗时间中获益，这更容易耐受并降低了碎片内运动的风险。对于OAR(如肺病例中的肋骨或心脏，或肝脏病例中的胃)非常接近或重叠PTV的情况，VMAT仍然是首选。
在这项研究中，DCAT的平均MU约为2300，使用6 MV FFF光束(1200 MU/ min)在不到两分钟的时间内就能传递两个弧。优化后的DCAT缩短了治疗时间，有利于深吸气屏气(DIBH)技术的应用。DIBH将通过减少ITV和PTV体积和改善健康组织保留来进一步造福患者。
总之，优化后的DCAT为肺和肝脏SBRT患者提供了更快的治疗，同时总体上保持了方案质量。
报告
“肺和肝脏SBRT患者有简单的球形病变，不接近桨叶，是优化DCAT的理想候选人。”
Sotiri Stathakis博士，美国圣安东尼奥德克萨斯大学卫生学院