Influence de l'optimisation robuste dans la thérapie par protons modulée en intensité avec différentes techniques de délivrance de dose

OBJECTIF : La technique de suivi du bord distal (DET) dans la thérapie par protons modulée en intensité (IMPT) permet une efficacité énergétique élevée, une délivrance rapide et simple, ainsi qu'une planification de traitement inverse simple ; cependant, elle est très sensible aux incertitudes. Dans cette étude, les auteurs ont exploré l'application de la DET en IMPT (IMPT-DET) et ont effectué une optimisation robuste de l'IMPT-DET pour déterminer si la sensibilité de la technique de planification aux incertitudes était réduite. Ils ont également comparé l'optimisation conventionnelle et robuste de l'IMPT-DET avec l'IMPT tridimensionnel (IMPT-3D) pour mieux comprendre comment la robustesse du plan est atteinte. MÉTHODES : Ils ont comparé la robustesse des plans IMPT-DET et IMPT-3D face aux incertitudes en analysant des plans créés pour un cas typique de cancer de la prostate et un cas de cancer de la base du crâne (BOS) (en utilisant des données de patients ayant bénéficié d'une thérapie par protons dans notre institution). Des points avec les couches d'énergie les plus élevées et la deuxième plus élevée ont été choisis afin que le pic de Bragg soit au bord distal des cibles dans l'IMPT-DET en utilisant 36 faisceaux d'angle équidistants ; dans l'IMPT-3D, 3 faisceaux avec des angles choisis par un algorithme d'optimisation d'angle de faisceau ont été planifiés. Les contributions de dose pour un certain nombre d'incertitudes de portée et de configuration ont été calculées, et une optimisation robuste dans le pire des cas a été réalisée. Une technique de quantification robuste a été utilisée pour évaluer la sensibilité des plans aux incertitudes. RÉSULTATS : Sans aucune incertitude considérée, la DET est moins robuste aux incertitudes que la méthode 3D mais offre une meilleure protection des tissus normaux. Avec une optimisation robuste prenant en compte les incertitudes de portée et de configuration, l'optimisation robuste peut améliorer la robustesse des plans IMPT face aux incertitudes ; cependant, nos résultats montrent que l'ampleur de l'amélioration varie. CONCLUSIONS : La sensibilité de l'IMPT aux incertitudes peut être améliorée en utilisant une optimisation robuste. Ils ont trouvé deux mécanismes possibles qui ont rendu les améliorations possibles : (1) un mécanisme de distribution de dose uniforme à champ unique localisé (LSFUD), dans lequel l'algorithme d'optimisation tente de produire une distribution de dose uniforme à champ unique tout en minimisant autant que possible le champ de recouvrement ; et (2) une distribution de dose perturbée, qui suit le changement dans la géométrie anatomique. L'optimisation multi-instance a plus de connaissances sur les matrices d'influence ; cette connaissance accrue améliore la capacité des plans IMPT à conserver leur robustesse malgré la présence d'incertitudes.