Influencia de la optimización robusta en la terapia de protones modulada por intensidad con diferentes técnicas de administración de dosis

OBJETIVO: La técnica de seguimiento del borde distal (DET) en la terapia de protones modulada por intensidad (IMPT) permite una alta eficiencia energética, una administración rápida y sencilla, y una planificación de tratamiento inversa simple; sin embargo, es muy sensible a las incertidumbres. En este estudio, los autores exploraron la aplicación de DET en IMPT (IMPT-DET) y realizaron una optimización robusta de IMPT-DET para ver si se reducía la sensibilidad de la técnica de planificación a las incertidumbres. También compararon la optimización convencional y robusta de IMPT-DET con IMPT tridimensional (IMPT-3D) para obtener comprensión sobre cómo se logra la robustez del plan. MÉTODOS: Compararon la robustez de los planes de IMPT-DET e IMPT-3D frente a incertidumbres al analizar planes creados para un caso típico de cáncer de próstata y un caso de cáncer de base de cráneo (BOS) (utilizando datos de pacientes que habían recibido terapia de protones en nuestra institución). Se eligieron los puntos con las capas de energía más alta y segunda más alta para que el pico de Bragg estuviera en el borde distal de los objetivos en IMPT-DET usando 36 haces de ángulo equidistantes; en IMPT-3D, se planificaron 3 haces con ángulos elegidos por un algoritmo de optimización de ángulo de haz. Se calcularon las contribuciones de dosis para varios rangos y incertidumbres de configuración, y se realizó una optimización robusta en el peor de los casos. Se utilizó una técnica de cuantificación robusta para evaluar la sensibilidad de los planes a las incertidumbres. RESULTADOS: Sin considerar incertidumbres, el DET es menos robusto ante incertidumbres que el método 3D, pero ofrece mejor protección del tejido normal. Con la optimización robusta para tener en cuenta las incertidumbres de rango y configuración, la optimización robusta puede mejorar la robustez de los planes de IMPT ante incertidumbres; sin embargo, nuestros hallazgos muestran que la magnitud de la mejora varía. CONCLUSIONES: La sensibilidad de IMPT a las incertidumbres puede mejorarse utilizando optimización robusta. Encontraron dos posibles mecanismos que hicieron posibles las mejoras: (1) un mecanismo de distribución de dosis uniforme de campo único localizado (LSFUD), en el cual el algoritmo de optimización intenta producir una distribución de dosis uniforme de campo único mientras minimiza tanto como sea posible el campo de parcheo; y (2) distribución de dosis perturbada, que sigue el cambio en la geometría anatómica. La optimización de múltiples instancias tiene más conocimiento de las matrices de influencia; este mayor conocimiento mejora la capacidad de los planes de IMPT para mantener la robustez a pesar de la presencia de incertidumbres.