Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
Цель: Исследовать внутрифракционные эффекты движения в зависимости от амплитуды и периода движения
при однопольном однофракционном и однопольном многофракционном облучении движущейся мишени при протонной терапии с точечным сканированием.
Материал и методы: Для моделирования движения с амплитудой 5, 10 и 20 мм и периодом 2, 4 и
8 с использовался динамический фантом собственного производства. Распределение дозы в движущейся мишени измерялось
с помощью радиохромных пленок. При перпендикулярном движении пленка фиксировалась и перемещалась перпендикулярно
направлению пучка без изменения водоэквивалентной толщины (WET – Water Equivalent Thickness). При продольном движении
пленка фиксировалась и перемещалась вдоль направления доставки пучка, вызывая изменение
WET. Для оценки распределений дозы применялся анализ с использованием гамма-индекса с критериями 3 %/3 мм и 3 %/2 мм.
Результаты: При однофракционном облучении изменение периода не приводило к значительной разнице ни по одной
из анализируемых метрик (p>0,05), за исключением локальной дозы в
пределах планируемого целевого объема (p<0,001). Напротив, изменение размаха движения приводило к значительной разнице
во всех метриках (p<0,001), кроме средней дозы в пределах
планируемого целевого объема (p~0,88) и локальной дозы (p~0,47). Перпендикулярное движение
вызвало большее снижение гамма-индекса (3 %/3 мм), чем вариации WET (65±5 % против
85±4 %) при размахе движения 20 мм.
Заключение: Применение многофракционного облучения позволило компенсировать возникновение "горячих" и "холодных" точки,
но не уменьшило размытие дозы. Порог движения
варьировался от 7 до 11 мм и зависел от количества фракций, типа движения, критерия гамма-анализа и используемого метода расчета.
Ключевые слова: протонная терапия с точечным сканированием, внутрифракционное движение мишени, динамический фантом, дозиметрия, эффекты движения
Purpose: To evaluate intrafractional motion effects as a function of peak-to-peak motion and period
during single-field, single-fraction and single-field, multifraction irradiation of the moving target in
spot-scanning proton therapy.
Materials and methods: An in-house dynamic phantom was used to simulate peak-to-peak motion of
5, 10, and 20 mm with periods of 2, 4, and 8 seconds. The dose distribution in the moving target was
measured using radiochromic films. During the perpendicular motion, the film was fixed and moved
perpendicular to the beam direction without changing the water equivalent thickness (WET). During
longitudinal motion, the film was fixed and moved along the beam direction, causing a change in WET.
Gamma index analysis was used with criteria of 3 %/3 mm and 3 %/2 mm to analyze the dose distributions.
Results: For single-fraction irradiation, varying the period did not result in a significant difference in
any of the metrics used (p>0.05), except for the local dose within the planning target volume (p<0.001).
In contrast, varying peak-to-peak motion was significant (p<0.001) for all metrics except for the mean
planning target volume dose (p~0.88) and the local dose (p~0.47). The perpendicular motion caused a
greater decrease in gamma passing rate (3 %/3 mm) than WET variations (65±5 % vs 85±4 %) at
20 mm peak-to-peak motion.
Conclusion: The implementation of multifraction irradiation allowed to reduce hot and cold spots but
did not reduce dose blurring. The motion threshold varied from 7 to 11 mm and depended on the number of fractions,
the type of motion, the acceptance criteria, and the calculation method used.
Key words: spot-scanning proton therapy, intrafractional target motion, dynamic phantom, dosimetry, interplay effect
DOI: 10.52775/1810-200X-2024-103-3-9-22