乳がん治療のための強度変調放射線療法における皮膚フラッシングのための堅牢な最適化の使用：実現可能性研究

目的：乳がんの強度変調放射線療法における皮膚フラッシュのための2セットのコンピューター断層撮影（CT）データに対する堅牢な最適化の新しい実装の実現可能性と有効性を研究する。 方法と材料：この研究のために、乳房と局所リンパ管の治療を受けた5人の患者が選択されました。各患者について、3つの異なる皮膚フラッシュ方法を使用して3つの計画が生成されました。これには、（1）名目計画目標ボリューム（PTV）の最適化を備えた手動フラッシュプラン（PTV）は、マルチの開口部を手動で計画する必要がある皮膚を超えて伸びていない皮膚を超えて伸びていないものです。フラッシュを取得するための葉のコリメーターと顎。（2）皮膚の向こう側の空気中のターゲットを含む拡張されたPTVで最適化された拡張されたPTV計画。（3）公称CTデータセットとシミュレートされたジオメトリエラーCTデータセットで同時に最適化する堅牢な最適化を使用した堅牢な最適化（RO）プラン。堅牢な最適化アプローチの実現可能性と有効性は、他の2つの方法と比較することにより、調査されました。ターゲット位置の変動に対する計画の堅牢性は、0、5、10、および15 mmのジオメトリエラーをシミュレートすることにより研究されました。 結果：ROプランは、公称およびシミュレートされたジオメトリエラーシナリオの両方で、すべての患者の許容可能な基準を満たすことができる唯一の計画でした。拡張されたPTVプランは、1人の患者のPTVへの最大用量で大きな偏差を開発しました。手動フラッシュプランの場合、すべての患者は、PTVへの95％の用量またはシミュレートされたジオメトリエラーシナリオのPTVへの最大用量のいずれかで大きな偏差を開発しました。RO計画は、皮膚フラッシュの3つの方法の間のターゲット位置の変動に対する最良の堅牢性を示しました。肺と心臓への用量は、3つの計画技術すべてに匹敵しました。 結論：乳房強度変調放射線療法計画における皮膚フラッシュに堅牢な最適化を使用することは実現可能です。この新しいアプローチの臨床的有効性を確認するために、さらなる調査が必要です。

PURPOSE: To study the feasibility and the effectiveness of a novel implementation of robust optimization on 2 sets of computed tomography (CT) data simultaneously for skin flashing in intensity modulated radiation therapy for breast cancer. METHOD AND MATERIALS: Five patients who received treatment to the breast and regional lymphatics were selected for this study. For each patient, 3 plans were generated using 3 different skin-flashing methods, including (1) a manual flash plan with optimization on the nominal planning target volume (PTV) not extending beyond the skin that required manually postplanning the opening of the multi-leaf collimator and jaw to obtain flash; (2) an expanded PTV plan with optimization on an expanded PTV that included the target in the air beyond the skin; and (3) a robust-optimized (RO) plan using robust optimization that simultaneously optimizes on the nominal CT data set and a simulated geometry error CT data set. The feasibility and the effectiveness of the robust optimization approach was investigated by comparing it with the 2 other methods. The robustness of the plan against target position variations was studied by simulating 0-, 5-, 10-, and 15-mm geometry errors. RESULTS: The RO plans were the only ones able to meet acceptable criteria for all patients in both the nominal and simulated geometry error scenarios. The expanded PTV plans developed major deviation on the maximum dose to the PTV for 1 patient. For the manual flash plans, every patient developed major deviation either on 95% of the dose to the PTV or the maximum dose to the PTV in the simulated geometry error scenarios. The RO plan demonstrated the best robustness against the target position variation among the 3 methods of skin flashing. The doses to the lung and heart were comparable for all 3 planning techniques. CONCLUSION: Using robust optimization for skin flash in breast intensity modulated radiation therapy planning is feasible. Further investigation is warranted to confirm the clinical effectiveness of this novel approach.