Planning target volume (PTV) margin determination from Marker-based and the Exactrac 6D X-Ray IGRT system in prostate cancer patients
2
Issued Date
2018
Copyright Date
2018
Resource Type
Language
eng
File Type
application/pdf
No. of Pages/File Size
xi, 123 leaves : ill.
Access Rights
open access
Rights
ผลงานนี้เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยมหิดล ขอสงวนไว้สำหรับเพื่อการศึกษาเท่านั้น ต้องอ้างอิงแหล่งที่มา ห้ามดัดแปลงเนื้อหา และห้ามนำไปใช้เพื่อการค้า
Rights Holder(s)
Mahidol University
Bibliographic Citation
Thesis (M.Sc. (Medical Physics))--Mahidol University, 2018
Suggested Citation
Siwadol Pleanarom Planning target volume (PTV) margin determination from Marker-based and the Exactrac 6D X-Ray IGRT system in prostate cancer patients. Thesis (M.Sc. (Medical Physics))--Mahidol University, 2018. Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/123456789/92287
Title
Planning target volume (PTV) margin determination from Marker-based and the Exactrac 6D X-Ray IGRT system in prostate cancer patients
Alternative Title(s)
การกำหนดขอบเขตของ PTV ในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมากโดยอาศัยการฝัง Marker ร่วมกับการใช้ระบบภาพถ่ายนำวิถีภาพเอกซเรย์ The Exactrac 6D
Author(s)
Advisor(s)
Abstract
Modern technology, such as intensity modulated and image-guided radiation therapy, have revolutionized radiation treatment with improved outcome and reduced toxicity. However, radiotherapy is a complex process and potential errors can occur in each step. Introduction of the margin concept, together with image-guided radiation therapy, was found to be an effective method to correct errors from target delineation, patient setup and organ motion. In this work, prostate cancer patients, with implanted fiducial markers receiving external beam radiotherapy with the TrueBeam STx linear accelerator using the ExacTrac image-guided system, were examined to determine the optimal planning target volume (PTV) margin. From twenty-eight prostate cancer patients, 936 stereoscopic x-ray images and 271 cone beam computed tomography (CBCT) images from the On-Board Imager system were obtained for the analysis. Data of the setup deviations from three setup techniques, including initial laser setting up, marker matching and soft tissue matching, were accumulated. The population systematic (Σ) and random (δ) error were calculated using the van Herk recipe (2.5Σ + 0.7 δ) to determine the PTV margin. Results of the PTV margins based on three different setup techniques were calculated to be: 6.19 mm, 8.08 mm and 13.79 mm from laser setup; 1.46 mm, 1.86 mm. and 2.11 mm from the ExacTrac system with fiducial marker matching, and; 3.20 mm, 2.80 mm and 3.10 mm from CBCT in lateral, longitudinal and vertical directions, respectively. It can be seen from this study that using the ExacTrac imageguided system together with implanted fiducial markers was an effective technique to reduce the setup uncertainty. Moreover, the investigated PTV margin from both the ExacTrac system and the CBCT confirmed that the PTV margin (5 mm) for prostate cancer, which is applied routinely in the clinic, was acceptable. However, only interfractional setup error was analysed in this study. Investigation of the intrafractional error should provide a useful subject for further studies and maybe included into the determination for optimal PTV margin as well
ปัจจุบันรังสีรักษาเทคนิคทันสมัยที่ใช้เทคโนโลยีของการปรับความเข้มของลำรังสีร่วมกับระบบถ่ายภาพนำวิถีสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการรักษาโดยให้อัตราการควบคุมโรคที่สูงขึ้นและช่วยลดภาวะแทรกซ้อนได้ ทางรังสีรักษาเป็นกระบวนการที่มีความซับซ้อนประกอบหลายขั้นตอนเข้าด้วยกัน ส่งผลให้โอกาสของความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นภายในแต่ละขั้นตอนสูงขึ้นเช่นกัน การใช้วิธีการขยายขอบเขตของก้อนมะเร็งที่แพทย์กำหนดเพื่อปัญหาการส่งรังสีพลาดเป้ าที่อาจเกิดจากการจัดท่าผู้ป่วย การทำงานของเครื่องฉายรังสี ร่วมด้วยการเคลื่อนไหวของอวัยวะภายในผู้ป่วยที่ไม่สามารถควบคุมได้ และการนำเทคโนโลยีระบบภาพถ่ายนำวิถีที่มีประสิทธิภาพมาช่วยตรวจสอบความถูกต้องเป็นแนวทางหนึ่งในการบริหารจัดการเพื่อเพิ่มคุณภาพการรักษาแก่ผู้ป่วยรังสีรักษา ในงานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์จะทำการศึกษาในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมากจำนวน 28 ราย ที่ได้รับการฝัง fiducial markers และรับการฉายรังสีระยะไกลด้วยเครื่องเร่งอนุภาคทางการแพทย์ TrueBeam STx ร่วมกับ การใช้ระบบภาพถ่ายนำวิถีชนิด ExacTrac ที่สาขาวิชารังสีรักษา โรงพยาบาลศิริราช ในระหว่างเดือนมกราคมถึงเดือนธันวาคมปี พ.ศ.2559 เพื่อทำการตรวจสอบและประเมินหาขอบเขตที่เหมาะสมสำหรับการวางแผนการรักษา (Planning target volume: PTV) โดยนำภาพภาพเอกซเรย์แบบ stereoscopic จากระบบภาพ ExacTrac จำนวน 936 ภาพ และจำนวนภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวย (Cone beam CT) จากระบบ On-Board Imager จำนวน 271 ภาพ มาประเมินค่าความผิดพลาดของตำแหน่งก้อนมะเร็ง และวิเคราะห์จากการจัดท่าผู้ป่วยก่อนรับการฉายรังสีที่เทคนิคต่างกัน ซึ่งได้แก่ การจัดท่าผู้ป่วยด้วยระบบเลเซอร์ในห้องฉายรังสี, การถ่ายภาพเอกซเรย์จากระบบ ExacTrac ที่ใช้ตำแหน่งของ fiducial marker เป็นตำแหน่งอ้างอิงในการเปรียบเทียบ และการใช้ถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวย โดยพิจารณาจากตำแหน่งอวัยวะที่สนใจข้อมูลที่ได้ทำการรวบรวมจะถูกนำมาวิเคราะห์เป็นค่าความผิดพลาดแบบระบบ (Σ) และแบบสุ่ม (δ) สำหรับกลุ่มประชากรที่ได้ทำการรวบรวมในงานวิจัยนี้ เพื่อใช้คำนวณหาค่าขอบเขตที่เหมาะสมของการวางแผนการรักษาต่อไปจากสมการของ van Herk และคณะ ที่กำหนดจาก 2.5Σ + 0.7 δ ผลการศึกษาค่าขอบเขตที่เหมาะสมของการวางแผนการรักษาในแต่ละเทคนิค พบว่าจากการจัดท่าด้วยระบบเลเซอร์ มีค่าเป็น 6.19 มิลลิเมตร, 8.08 มิลลิเมตรและ 13.79 มิลลิเมตรในทิศทางด้านซ้าย-ขวา, ด้านแนวนอน และด้านแนวตั้งตามลำดับ เมื่อใช้การตรวจสอบตำแหน่งผู้ป่วยจากภาพเอกซเรย์จากระบบ ExacTrac ร่วมกับ fiducial marker ขอบเขตที่เหมาะสมของการวางแผนการรักษามีค่า ลดลงเป็น 1.46 มิลลิเมตร, 1.86 มิลลิเมตร และ 2.11 มิลลิเมตร และการใช้ข้อมูลจากเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวยโดยเปรียบเทียบจากตำแหน่งอวัยวะที่สนใจ มีค่าเป็น 3.20 มิลลิเมตร, 2.80 มิลลิเมตร และ 3.10 มิลลิเมตร ในทิศทางด้านซ้าย-ขวา, ด้านแนวนอน และ ด้านแนวตั้งตามลำดับ จากผลการคำนวณค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาที่เหมาะสม สรุปได้ว่าการใช้ระบบภาพนำวิถี ExacTrac ร่วมกับ fiducial marker เป็นเทคนิคที่ใช้การตรวจสอบและสามารถลดความผิดพลาดของการจัดท่าผู้ป่วยได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีค่าไม่แตกต่างจากการประเมินโดยใช้ภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวยอย่างเป็นนัยสำคัญ ข้อมูลของค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาที่เหมาะสมที่คำนวณได้ทั้งจากภาพเอกซเรย์จากระบบ ExacTrac และภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวยจากระบบ On-Board Imager ทั้งสองค่า มีค่าไม่เกินค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาที่ใช้ในงานประจำทางคลินิก (5 มิลลิเมตร) อย่างไรก็ตามข้อมูลที่นำมา วิเคราะห์ในการศึกษานี้เป็นการประเมินค่าความผิดพลาดของการจัดเทคนิคที่เกิดขึ้นระหว่างครั้งของการฉายรังสีและเป็นข้อมูลแบบสามมิติเท่านั้น ข้อแนะนำจากการศึกษาครั้งนี้ ในการหาค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาในอนาคตที่เหมาะสมในแต่ละสถาบันการรักษาควรคำนึงถึง ข้อมูลความความผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการฉายรังสีรวมทั้งการวิเคราะห์ข้อมูลในแนวการบิดตัว (rotation axis) ของต่อมลูกหมากมาร่วมด้วยซึ่งจะทำให้ได้ค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาในมะเร็งต่อมลูกหมากที่ถูกต้องและสมบูรณ์ยิ่งขึ้นต่อไป
ปัจจุบันรังสีรักษาเทคนิคทันสมัยที่ใช้เทคโนโลยีของการปรับความเข้มของลำรังสีร่วมกับระบบถ่ายภาพนำวิถีสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการรักษาโดยให้อัตราการควบคุมโรคที่สูงขึ้นและช่วยลดภาวะแทรกซ้อนได้ ทางรังสีรักษาเป็นกระบวนการที่มีความซับซ้อนประกอบหลายขั้นตอนเข้าด้วยกัน ส่งผลให้โอกาสของความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นภายในแต่ละขั้นตอนสูงขึ้นเช่นกัน การใช้วิธีการขยายขอบเขตของก้อนมะเร็งที่แพทย์กำหนดเพื่อปัญหาการส่งรังสีพลาดเป้ าที่อาจเกิดจากการจัดท่าผู้ป่วย การทำงานของเครื่องฉายรังสี ร่วมด้วยการเคลื่อนไหวของอวัยวะภายในผู้ป่วยที่ไม่สามารถควบคุมได้ และการนำเทคโนโลยีระบบภาพถ่ายนำวิถีที่มีประสิทธิภาพมาช่วยตรวจสอบความถูกต้องเป็นแนวทางหนึ่งในการบริหารจัดการเพื่อเพิ่มคุณภาพการรักษาแก่ผู้ป่วยรังสีรักษา ในงานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์จะทำการศึกษาในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมากจำนวน 28 ราย ที่ได้รับการฝัง fiducial markers และรับการฉายรังสีระยะไกลด้วยเครื่องเร่งอนุภาคทางการแพทย์ TrueBeam STx ร่วมกับ การใช้ระบบภาพถ่ายนำวิถีชนิด ExacTrac ที่สาขาวิชารังสีรักษา โรงพยาบาลศิริราช ในระหว่างเดือนมกราคมถึงเดือนธันวาคมปี พ.ศ.2559 เพื่อทำการตรวจสอบและประเมินหาขอบเขตที่เหมาะสมสำหรับการวางแผนการรักษา (Planning target volume: PTV) โดยนำภาพภาพเอกซเรย์แบบ stereoscopic จากระบบภาพ ExacTrac จำนวน 936 ภาพ และจำนวนภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวย (Cone beam CT) จากระบบ On-Board Imager จำนวน 271 ภาพ มาประเมินค่าความผิดพลาดของตำแหน่งก้อนมะเร็ง และวิเคราะห์จากการจัดท่าผู้ป่วยก่อนรับการฉายรังสีที่เทคนิคต่างกัน ซึ่งได้แก่ การจัดท่าผู้ป่วยด้วยระบบเลเซอร์ในห้องฉายรังสี, การถ่ายภาพเอกซเรย์จากระบบ ExacTrac ที่ใช้ตำแหน่งของ fiducial marker เป็นตำแหน่งอ้างอิงในการเปรียบเทียบ และการใช้ถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวย โดยพิจารณาจากตำแหน่งอวัยวะที่สนใจข้อมูลที่ได้ทำการรวบรวมจะถูกนำมาวิเคราะห์เป็นค่าความผิดพลาดแบบระบบ (Σ) และแบบสุ่ม (δ) สำหรับกลุ่มประชากรที่ได้ทำการรวบรวมในงานวิจัยนี้ เพื่อใช้คำนวณหาค่าขอบเขตที่เหมาะสมของการวางแผนการรักษาต่อไปจากสมการของ van Herk และคณะ ที่กำหนดจาก 2.5Σ + 0.7 δ ผลการศึกษาค่าขอบเขตที่เหมาะสมของการวางแผนการรักษาในแต่ละเทคนิค พบว่าจากการจัดท่าด้วยระบบเลเซอร์ มีค่าเป็น 6.19 มิลลิเมตร, 8.08 มิลลิเมตรและ 13.79 มิลลิเมตรในทิศทางด้านซ้าย-ขวา, ด้านแนวนอน และด้านแนวตั้งตามลำดับ เมื่อใช้การตรวจสอบตำแหน่งผู้ป่วยจากภาพเอกซเรย์จากระบบ ExacTrac ร่วมกับ fiducial marker ขอบเขตที่เหมาะสมของการวางแผนการรักษามีค่า ลดลงเป็น 1.46 มิลลิเมตร, 1.86 มิลลิเมตร และ 2.11 มิลลิเมตร และการใช้ข้อมูลจากเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวยโดยเปรียบเทียบจากตำแหน่งอวัยวะที่สนใจ มีค่าเป็น 3.20 มิลลิเมตร, 2.80 มิลลิเมตร และ 3.10 มิลลิเมตร ในทิศทางด้านซ้าย-ขวา, ด้านแนวนอน และ ด้านแนวตั้งตามลำดับ จากผลการคำนวณค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาที่เหมาะสม สรุปได้ว่าการใช้ระบบภาพนำวิถี ExacTrac ร่วมกับ fiducial marker เป็นเทคนิคที่ใช้การตรวจสอบและสามารถลดความผิดพลาดของการจัดท่าผู้ป่วยได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีค่าไม่แตกต่างจากการประเมินโดยใช้ภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวยอย่างเป็นนัยสำคัญ ข้อมูลของค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาที่เหมาะสมที่คำนวณได้ทั้งจากภาพเอกซเรย์จากระบบ ExacTrac และภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีลำรังสีแบบทรงกรวยจากระบบ On-Board Imager ทั้งสองค่า มีค่าไม่เกินค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาที่ใช้ในงานประจำทางคลินิก (5 มิลลิเมตร) อย่างไรก็ตามข้อมูลที่นำมา วิเคราะห์ในการศึกษานี้เป็นการประเมินค่าความผิดพลาดของการจัดเทคนิคที่เกิดขึ้นระหว่างครั้งของการฉายรังสีและเป็นข้อมูลแบบสามมิติเท่านั้น ข้อแนะนำจากการศึกษาครั้งนี้ ในการหาค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาในอนาคตที่เหมาะสมในแต่ละสถาบันการรักษาควรคำนึงถึง ข้อมูลความความผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการฉายรังสีรวมทั้งการวิเคราะห์ข้อมูลในแนวการบิดตัว (rotation axis) ของต่อมลูกหมากมาร่วมด้วยซึ่งจะทำให้ได้ค่าขอบเขตของการวางแผนการรักษาในมะเร็งต่อมลูกหมากที่ถูกต้องและสมบูรณ์ยิ่งขึ้นต่อไป
Description
Medical Physics (Mahidol University 2018)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's degree
Degree Department
Faculty of Medicine Ramathibodi Hospital
Degree Discipline
Medical Physics
Degree Grantor(s)
Mahidol University