Sử dụng phương pháp tái tạo liều trong đảm bảo chất lượng kế hoạch vmat trên hệ thống xạ trị truebeam tại bệnh viện ung bướu thành phố hồ chí minh

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÁI TẠO LIỀU TRONG ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG KẾ HOẠCH VMAT TRÊN HỆ THỐNG XẠ TRỊ TRUEBEAM TẠI BỆNH VIỆN UNG BƯỚU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHAN QUỐC UY1, NGUYỄN TRUNG HIẾU2, Đ

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÁI TẠO LIỀU TRONG ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG KẾ HOẠCH VMAT TRÊN HỆ THỐNG XẠ TRỊ TRUEBEAM TẠI BỆNH VIỆN

UNG BƯỚU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

PHAN QUỐC UY1, NGUYỄN TRUNG HIẾU2, ĐỐNG VĂN HIẾU ÂN3, VÕ THỊ THU3, ĐÀM QUANG TIẾN3

TÓM TẮT

Đặt vấn đề: VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) là kỹ thuật xạ trị tiên tiến có điều biến suất liều, tốc

độ quay gantry và MLC giúp việc điều trị phù hợp mô đích một cách hiệu quả Với kỹ thuật phức tạp này, yêu cầu độ chính xác cao và việc đảm bảo chất lượng kế hoạch VMAT trước xạ trị đóng vai trò quan trọng

Kế hoạch điều trị thường được đánh giá một cách tổng thể, nhưng kết quả liều nhận được đối với từng cơ quan riêng lẻ vẫn chưa được quan tâm

Mục tiêu nghiên cứu: Kiểm tra, đánh giá kế hoạch điều trị VMAT tại Bệnh viện Ung Bướu TP HCM, có sử

dụng phương pháp tái tạo liều để đánh giá trên từng cơ quan cụ thể

Đối tượng và phương pháp: Phân tích số liệu của các bệnh nhân điều trị kế hoạch VMAT trên 2 thuật

TrueBeam tại Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM

Các kế hoạch VMAT được lập trên hệ thống lập kế hoạch điều trị Eclipse 13.6, sau đó tiến hành QA kế hoạch trên hệ thống TrueBeam sử dụng thiết bị ArcCHECK với phần mềm SNC Patient Tái tạo liều, phân tích DVH trên toàn bộ cơ thể và trên từng cơ quan trong phần mềm 3DVH

Kết quả: Áp dụng phương pháp đánh giá “Gamma Index” theo tiêu chí 3%/ 3mm cho các kế hoạch điều trị

VMAT trên phần mềm 3DVH được chấp nhận với tỷ lệ đạt là ≥ 99% đối với thuật toán AAA; ≥ 98% đối với thuật

Theo tiêu chí đánh giá gamma toàn cục (Global 3%/ 3mm, thuật toán tính liều AAA) là ≥ 99% và sự chệnh

Kết luận: Nghiên cứu này chỉ ra rằng, việc phân tích theo tiêu chí Gamma trên từng cơ quan cụ thể góp

phần tăng độ tin cậy trong đánh giá chất lượng kế hoạch điều trị VMAT tại Bệnh viện Ung Bướu TP HCM Việc áp dụng thuật toán AAA trên vùng đầu cổ và vùng chậu có tỷ lệ đạt cao hơn so với thuật toán AXB

Từ khóa: Đảm bảo chất lượng, VMAT, ArcCHECK, Gamma, 3DVH

ABSTRACT

Background: VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) is an advanced radiotherapy technique where

dose rate, gantry speed and MLC position are modulated to ensure effective radiotherapy treatment High precision and accuracy as well as quality assurance for VMAT plan before treatment delivery play a vital role The treatment plan is generally evaluated However, dose irradiated on individual organs has not been studied thoroughly

Aim: Perform quality assurance and evaluation VMAT plans at HCM OH with 3DVH to investigate dose for

individual organs

1KS Phó Trưởng Khoa Kỹ thuật Phóng xạ - Bệnh viện Ung Bướu TP HCM

Methods: VMAT plans are optimized with 2 algorithms namely AAA (Anisotropic Analytical Algorithm) and

AXB (Acuros XB) from October 2018 up to present time The plans are delivered using TrueBeam linear accelerators at the hospital

All VMAT plans in this report are optimized on Eclipse planning system and performed QA on the TrueBeam accelerators using ArcCHECK together with SNC Patient software Dose reconstruction and analyzing DVH are performed using 3DVH software

Results: Parameters used for evaluation is 3%/ 3mm Gamma Index for all VMAT plans using 3DVH

software where pass rate is 99% for plans using AAA algorithm, 98% for plans using AXB algorithm Parameters such as 2%/ 2mm is also used for more stringent plan evaluation where a passing rate of 95% is allowed for plans using AAA algorithm and 92% pass rate for plans using AXB algorithm

Using the 3%/ 3mm with pass rate over 99% for AAA algorithm, dose discrepancy for organs at risk ranges

Conclusions: This research indicates that analysis using Gamma Index on individual organ increases the

reliability in quality assurance for VMAT plans at Ho Chi Minh City Oncology Hospital

Optimization using AAA algorithm for Head and Neck patients as well as Cervical patients have higher passing rate than using AXB algorithm

Keywords: Quality assurance, VMAT, ArcCHECK, Gamma, 3DVH

GIỚI THIỆU

VMAT là kỹ thuật điều trị bệnh nhân tại một

hoặc nhiều arc, đồng thời có điều biến về suất liều,

tốc độ quay gantry và vị trí MLC, giúp tăng liều tối đa

vào khối u, giảm thiểu liều vào mô lành và rút ngắn

thời gian điều trị[4] Đây là một kỹ thuật điều trị tiên

tiến, phức tạp với sự thay đổi đột ngột gradient liều,

do đó việc QA kế hoạch VMAT trước khi tiến hành

xạ trị là một trong những yêu cầu cấp thiết và quan

trọng Bài nghiên cứu này sử dụng thiết bị và phần mềm của hãng sản xuất Sun Nuclear, gồm thiết bị ArcCHECK để ghi nhận giá trị liều đo được thực tế

và phần mềm 3DVH để tái tạo liều xạ

ArcCHECK là một mảng đầu dò diode 3D có cấu trúc hình lăng trụ với 1386 diode được sắp xếp theo dạng xoắn ốc giúp giảm thiểu sai số đối với các

kế hoạch xạ trị IMRT/VMAT[1]

Hình 1 Thiết bị ArcCHECK có sử dụng bộ ghép

Phân tích theo tiêu chí Gamma là so sánh cả về độ chênh lệch liều xạ và khoảng cách không gian giữa kế hoạch và phép đo thực tế[2]

Trong đó:

Phần trăm chênh lệch giữa liều đo và liều tính toán

: Khoảng cách giới hạn giữa liều đo và liều tính toán

: Ngưỡng khoảng cách giới hạn

: Ngưỡng liều chênh lệch

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu

Tiến hành phân tích 10 kế hoạch VMAT của

bệnh nhân vùng đầu cổ và vùng bụng chậu từ tháng

10/2018 đến nay trên hệ thống xạ trị TRUEBEAM tại

Bệnh viện Ung Bướu Thành phố Hồ Chí Minh Các

kế hoạch được lập trên phần mềm lập kế hoạch điều

trị Eclipse 13.6, sử dụng hai thuật toán tính liều AAA

và Acuros XB với mức năng lượng 6MV

Các kế hoạch xạ trị đã được sự đồng thuận

giữa các Bác sĩ và Kỹ sư vật lý, sẽ được tiến hành

QA trên hệ thống TrueBeam sử dụng thiết bị

ArcCHECK với phần mềm SNC Patient Tái tạo liều,

phân tích DVH trên toàn bộ cơ thể và trên từng cơ

quan trong phần mềm 3DVH

Dữ liệu yêu cầu

Bộ ảnh CT (Computed Tomography - Ảnh chụp cắt lớp) của ArcCHECK (có bộ ghép đặt trong khoang thiết bị) với bề dày lát cắt 1mm

Dữ liệu liên quan đến bệnh nhân, bao gồm: Bộ ảnh CT, tập tin RT Dose, tập tin RT Structure, tập tin

RT Plan

Phương pháp thực hiện

Chuyển ảnh CT của ArcCHECK vào TPS (Treatment Planning System – Hệ thống lập kế hoạch điều trị) với vai trò như một phantom

Chuyển kế hoạch bệnh nhân vào ArcCHECK (Hình 2)

Hình 2 Giao diện trên TPS khi chuyển kế hoạch VMAT vào ảnh CT ArcCHECK

Tiến hành xạ kế hoạch điều trị bệnh nhân lên thiết bị ArcCHECK bằng chế độ QA và ghi nhận giá trị đo trên phần mềm SNC Patient sao cho protocol giữa bệnh nhân và trên ArcCHECK là tương tự nhau

Hình 3 So sánh phân bố liều giữa kế hoạch và đo đạc

Sử dụng phần mềm 3DVH tái tạo liều lượng để đánh giá tỉ lệ đạt theo tiêu chí Gamma và đồ thị biểu diễn

sự tương quan giữa liều xạ - thể tích trên từng cơ quan cụ thể của bệnh nhân

KẾT QUẢ

Sau quá trình phân tích và đánh giá trên một số bệnh nhân điều trị bằng kỹ thuật VMAT ghi nhận được kết quả như sau:

Bảng 1 Tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma trên toàn bộ cơ thể

Gamma Passing Rate (%)

Áp dụng phương pháp đánh giá “Gamma Index” theo tiêu chí 3%/ 3mm cho các kế hoạch điều trị VMAT trên phần mềm 3DVH được chấp nhận với tỷ lệ đạt là ≥ 99% đối với thuật toán AAA; ≥ 98% đối với thuật toán Acuros XB Ngoài ra, tiêu chí 2%/ 2 mm được sử dụng để đánh giá kế hoạch một cách khắt khe hơn với tỷ lệ đạt là ≥ 95% đối với thuật toán AAA và ≥ 92% đối với thuật toán Acuros XB

Kết quả phân tích cụ thể trên bệnh nhân Patient 1, điều trị vùng chậu bằng kỹ thuật điều trị VMAT, sử dụng mức năng lượng 6 MV trên hệ thống máy TrueBeam tại Bệnh viện Ung Bướu TP HCM

Hình 5 Chênh lệch về liều khi sử dụng thuật toán AAA

Kết quả sự chênh lệch về liều lượng trên giao diện phần mềm 3DVH khi áp dụng thuật toán tính liều AAA được trình bày trong hình 5

 Liều tối thiểu (Min): khoảng  3,6% Sự chênh lệch đáng kể tại bàng quang là 3,6% và trực tràng là -2,5%, tại PTV_total là 1,3%

 Liều trung bình (Mean): khoảng từ 0,3% đến 1,3% Sự chênh lệch đáng kể tại trực tràng là 1,3%, tại PTV_total là 0,9%

 Liều cực đại (Max): Khoảng từ 1,6% đến 3,3% Sự chênh lệch đáng kể tại vùng ruột là 3,3%, tại bàng quang là 2,7%, tại trực tràng 2,1% và tại PTV_total là 2,7%

Ngoài ra, ta cũng nhận thấy hầu như các giá trị liều cực đại ghi nhận được tại các vùng quan tâm khi đo đạc thực nghiệm (Max - Comparison) đều cao hơn so với liều tính toán trên kế hoạch điều trị (Max – Reference) Đồng thời độ chênh lệch về liều ở các giá trị liều cực đại cũng cao hơn ở các giá trị liều trung bình và liều cực tiểu

Hình 6 Đồ thị DVH liều kế hoạch và liều đo được

Đồ thị phân bố DVH giữa liều lượng trong kế hoạch điều trị và liều đo được thực tế thể hiện trong hình 6

Bảng 2 Phần trăm tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma và chênh lệch liều tính theo thuật toán AAA

(3%/ 3mm)

 - Passing Rate

Bảng 3 Phần trăm tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma và chênh lệch liều tính theo thuật toán AXB

(3%/3 mm)

 - Passing Rate

Bảng 3 thể hiện phần trăm chênh lệch về liều lượng và tỷ lệ đạt theo tiêu chí Gamma trong trường hợp áp dụng thuật toán tính liều AXB Từ các kết quả trong bảng cho thấy phần trăm chệnh lệch về liều cũng có sự sai biệt từ khoảng -2,0% đến 1,8% đối với liều cực tiểu, từ khoảng 0,8% đến 1,8% đối với liều trung bình và từ khoảng 1,6% đến 3,8% cho liều cực đại Bên cạnh đó, tỷ lệ đạt của kế hoạch theo tiêu chí lần lượt 3%/ 3mm

và 2%/ 2mm có sự chệnh lệch đáng kể ở một số vùng: bàng quang 95,2% và 84,7%, PTV 96,3% và 84,2%

Hình 7 Đồ thị so sánh về sự chênh lệch liều cực đại và liều trung bình giữa thuật toán AAA và AXB

Sự chênh lệch liều cực đại và liều trung bình giữa thuật toán tính liều AAA và AXB được trình bày trong

đồ thị Hình 7 Nhận thấy, hầu hết giá trị liều trung bình và liều cực đại của thuật toán AAA cao hơn thuật toán AXB tại các vùng quan tâm

Áp dụng phương pháp đánh giá “Gamma Index” theo tiêu chí 3%/ 3mm cho các kế hoạch điều trị VMAT trên phần mềm 3DVH được chấp nhận với tỷ lệ đạt là ≥99% đối với thuật toán AAA Còn đối với tiêu chí 2%/ 2mm được sử dụng để đánh giá kế hoạch một cách khắt khe hơn với tỷ lệ đạt là ≥89%, ngoại trừ tuyến giáp tỷ