Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).

English Abstract

Целью исследования являлась оценка качества планов и сравнение дозиметрических параметров дозовых распределений радиохирургического облучения множественных метастазов в головной мозг (МГМ) на аппаратах КиберНож (КН) и ГаммаНож (ГН). Для исследования были отобраны 13 пациентов с МГМ (N≥4), прошедших радиохирургию на установке КиберНож. Данные топометрической КТ и МРТ пациентов вместе с контурами мишеней и критических структур передавались из системы планирования MultiPlan в GammaPlan. Величина дозы, охватывающей 100% объема мишеней, задавалась равной для обоих аппаратов. Из полученных гистограмм доза–объем (ГДО) рассчитывались значения следующих дозиметрических характеристик облучения мишеней и нормальных тканей: индекс гомогенности (HI), покрытие (CO), индексы конформности (CI_RTOG, nCI) градиентные индексы (GI₅₀, GI₂₅) и нагрузка на нормальные ткани (V₁₀, V₁₂, V_10net, V_12net). Для автоматической обработки ГДО было разработано и использовано оригинальное программное обеспечение. При сравнении рассчитанных показателей для двух установок были получены следующие результаты: 1. В зависимости от объема очагов: для CI_RTOG, nCI при объёмах [0,01;0,1)см³ не получено статистически достоверных различий; при объемах [0,1;6]см³ дозовые распределения на ГН более конформны. Для всех объёмов очагов на КН более гомогенныме дозовые распределения в мишени; на ГН гетерогенность дозы в мишени сопровождается резким градиентом дозы за ее пределами и более низкими значениями V₁₀ и V_10net. 2. Вне зависимости от суммарного количества очагов (N): значения nCI для аппаратов ГН и КН не различаются, однако по CI_RTOG конформность на ГН лучше. При всех N дозовое распределение в мишени более гомогенное на КН, а градиент дозы выше на ГН, что позволяет эффективнее снижать дозовую нагрузку на нормальные ткани головного мозга.

Ключевые слова: радиохирургия, КиберНож, ГаммаНож, ГДО, индекс конформности, градиентный индекс, МГМ

Реферат

The aim of the study was to assess the quality of plans and comparison of the dosimetric parameters of dose distributions for the radiosurgery of multiple brain metastases on CyberKnife (CK) and Gamma-Knife (GK). 13 patients with multiple brain metastases (N≥4) treated with radiosurgery were selected for the investigation. Contours of targets and critical structures according to CT and MRI data were transferred from MultiPlan to GammaPlan. The value of dose, covering 100% of target volume, was equal for both devices. Following characteristics were calculated from dose-volume histogram (DVH): homogeneity index (HI), coverage (CO), indexes of conformity (CI_RTOG, nCI), gradient index (GI₅₀, GI₂₅) and doses in normal tissues (V₁₀, V₁₂, V_10net, V_12net). The original software was developed for the automate DVH processing. Following results we achieved while comparing indicators calculated for two devices. 1. Depending on the targets volume: for volume [0.001;0.1)cm³ statistically reliable difference for CI_RTOG, nCI was no obtained; for volume [0.1;6]cm³ GK dose distribution is more conformal. For all target volumes CK gives more homogeneous dose distributions in target; the GK dose heterogeneity in target is accompanied by high dose gradient out of the target and lower V₁₀ and V_10net values. 2. Independently on the total number of lesions (N): nCI values are equal for CK and GK, however CIRTOG conformity is better on GK. For all N dose distribution in target is more homogeneous on CK, while dose gradients are higher on GK allowing more effective irradiation dose decreasing in brain.

Key words: radiosurgery, CyberKnife, Gamma-Knife, DVH, index of conformity, gradient index, MTS