การประเมินประสิทธิภาพอัลกอริทึมโนวเลจเบสแพลนในผู้ป่วยมะเร็ง ศีรษะและลำคอด้วยเทคนิคปรับความเข้มเชิงปริมาตร

Abstract

Recently, knowledge-based planning (KBP) has been wildly used in radiation therapy to improve plan quality and consistency. However, before implementing the KBP model in the clinical treatment, the validation of accuracy and performance is needed. The purposes of this study were to generate knowledge-based plan (RapidPlan) model and to evaluate knowledge-based plan algorithm performance in VMAT head and neck cancer. One hundred clinical HN VMAT plans were collected for KBP modeling including 34 nasopharyngeal, 33 oropharyngeal and 33 hypopharyngeal and laryngeal cancers. The closed-loop validation was used in this study by collecting ten VMAT plans from training dataset, and opened-loop validation was used in this study by collecting other ten VMAT which were not used training in dataset to verify the model accuracy. RP model was assessed by parotid structure cropping and planner’s experience. For closed-loop validation, the difference of tumor coverage between KBP and the medical physicist plan was found no significant different (p<0.05) by using the t-test. In contrast the KBP was superior in sparing of the doses at the left cochlea, left internal auditory canal (left IAC), right auditory canal (right IAC), optic chiasm, and left optic nerve significant difference (p<0.05) by using the Wilcoxon sign-ranked test. KBP can reduce OAR dose with 15.25%, 27.88%, 28.32%, 12.33% and 8.02% respectively. For opened-loop validation, the KBP can reduce the doses at the left cochlea, right cochlea, left internal auditory canal (left IAC), right auditory canal (right IAC), right len, optic chiasm, left optic nerve and right optic nerve. KBP can reduce OAR dose with 25.99%, 23.93%, 37.53%, 39.47%, 1.10, 36.07%, 20.45% and 19.13% respectively. For the other organ at risk, there are no significant differences. Also, there is no difference between organ at risk dose in planner’s experience. However, the result shows the feasibility of RP being used in clinical.

ปัจจุบันได้นำโนวเลจเบสแพลนมาใช้ในการวางแผนการรักษาทางรังสีวิทยามากขึ้นเพื่อเพิ่มคุณภาพแผนการรักษาและความสม่ำเสมอคุณภาพแผนการรักษา อย่างไรก็ตามก่อนการใช้โมเดลโนวเลจเบสแพลนในทางคลินิกจำเป็นต้องมีการตรวจสอบประสิทธิภาพและความถูกต้องของโมเดล วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อสร้างโมเดลโนวเลจเบสแพลน (RapidPlan) และประเมินประสิทธิภาพอัลกอริทึมโนวเลจเบสแพลนสำหรับการวางแผนการรักษามะเร็งศีรษะและลำคอด้วยเทคนิคปรับความเข้มเชิงปริมาตร โดยทำการเก็บข้อมูลแผนการรักษาผู้ป่วยมะเร็งศีรษะและลำคอ จำนวน 100 ราย สำหรับการสร้างโมเดลโนวเลจเบสแพลนประกอบด้วย แผนการรักษามะเร็งหลังโพรงจมูก จำนวน 34 ราย แผนการรักษามะเร็งกล่องเสียงและคอหอยส่วนล่าง จำนวน 33 ราย และแผนการรักษามะเร็งช่องปากและคอหอยส่วนบน จำนวน 33 ราย จากนั้นทำการ validation แบบปลายปิดด้วยการสุ่มจากแผนการรักษาที่ใช้เป็นฐานข้อมูลในโมเดล และทำการ validation แบบปลายเปิดด้วยการเลือกจากแผนการรักษาที่ไม่ได้ใช้เป็นฐานข้อมูลในโมเดล ทำการศึกษาผลของการ crop ขอบเขตต่อมน้ำลายในแผนการรักษา และผลของประสบการณ์ผู้วางแผนการรักษาด้วยโนวเลจเบสแพลน ผลการศึกษาพบว่าการ validation แบบปลายปิดไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติของปริมาณรังสีครอบคลุมก้อนมะเร็ง เมื่อวิเคราะห์ด้วยสถิติ t-test ที่ระดับความเชื่อมั่น p<0.05 แต่ขณะเดียวกันพบว่าโมเดลโนวเลจเบสแพลนช่วยลดปริมาณรังสีที่หูชั้นในรูปหอยโข่งข้างซ้าย ช่องด้านในหูข้างซ้ายและขวา เส้นใยประสาทตา และเส้นประสาทตาข้างซ้ายได้ร้อยละ 15.25, 27.88, 28.32, 12.33 และ 8.02 ตามลำดับ สำหรับผลการ validation แบบปลายเปิดพบว่าโมเดลโนวเลจเบสแพลนช่วยลดปริมาณรังสีที่หูชั้นในรูปหอยโข่งข้างซ้ายและขวา ช่องด้านในหูข้างซ้ายและขวา กระจกตาขวา เส้นใยประสาทตา และเส้นประสาทตาข้างซ้ายและขวา ได้ร้อยละ 25.99, 23.93, 37.53, 39.47, 1.10, 36.07, 20.45 และ 19.13 ตามลำดับ สำหรับผลของการ crop ขอบเขตต่อมน้ำลายพบว่าปริมาณรังสีที่อวัยวะข้างเคียงได้รับไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ สอดคล้องกันกับปริมาณรังสีที่อวัยวะข้างเคียงได้รับที่ได้จากผู้วางแผนที่มีประสบการณ์ต่างกัน จากผลงานวิจัยที่ได้แสดงให้เห็นความเป็นไปได้ในการนำเอาโนวเลจเบสแพลนมาใช้ในทางคลินิก