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高線量率大腸内膜ブラキセラピーにおけるイッテルビウム-169、セレン-75およびイリジウム-192放射性同位元素の線量学的考察
Dosimetric Considerations for Ytterbium-169, Selenium-75, and Iridium-192 Radioisotopes in High-Dose-Rate Endorectal Brachytherapy.
PMID: 31330175 DOI: 10.1016/j.ijrobp.2019.07.003.
抄録
目的:
本研究では、モンテカルロ法に基づく線量計算ソフトRapidBrachyMCを用いて計算した臨床目標体積（CTV）及びリスク臓器（OAR）に対する線量を評価することにより、Ir高線量率内視鏡ブラキセラピー（HDR-EBT）における処方線量と移植後の計算値の違いを検討した。また、HDR-EBTで使用する放射性核種Ir,Se,Ybについて、線量カバー率,適合性,均質性を比較した。
PURPOSE: To investigate differences between prescribed and postimplant calculated dose in Ir high-dose-rate endorectal brachytherapy (HDR-EBT) by evaluating dose to clinical target volume (CTV) and organs at risk (OARs) calculated with a Monte Carlo-based dose calculation software, RapidBrachyMC. In addition, dose coverage, conformity, and homogeneity were compared among the radionuclides Ir, Se, and Yb for use in HDR-EBT.
方法と材料:
インプラント後の線量評価は、Ir microSelectron v2 (Elekta AB, Stockholm, Sweden)ソースとOARシールド用のタングステンロッドを装着できる柔軟なアプリケータであるIntracavitary Mold Applicator Set (Elekta AB, Stockholm, Sweden)を使用して、HDR-EBTで治療された患者からの23枚のCT画像を使用して評価された。4つの組織分割スキームを評価した。(1) TG-43形式、(2)異物の輪郭に割り当てられた材料と公称密度、(3)異物に加えて輪郭のある臓器に割り当てられた材料と公称密度、および(4) (3)で指定された材料がCTハウンズフィールドユニットから派生したボクセル質量密度を持つ。Ir用に最適化された臨床計画を使用し、SeとYbの結果をIr臨床計画のDに正規化した。
METHODS AND MATERIALS: Postimplant dosimetry was evaluated using 23 computed tomography (CT) images from patients treated with HDR-EBT using the Ir microSelectron v2 (Elekta AB, Stockholm, Sweden) source and the Intracavitary Mold Applicator Set (Elekta AB, Stockholm, Sweden), which is a flexible applicator capable of fitting a tungsten rod for OAR shielding. Four tissue segmentation schemes were evaluated: (1) TG-43 formalism, (2) materials and nominal densities assigned to contours of foreign objects, (3) materials and nominal densities assigned to contoured organs in addition to foreign objects, and (4) materials specified as in (3) but with voxel mass densities derived from CT Hounsfield units. Clinical plans optimized for Ir were used, with the results for Se and Yb normalized to the D of the Ir clinical plan.
結果:
セグメンテーションスキーム4と比較して、TG-43ベースの線量推定は、Irについては、CTV Dを6％（P = 0.00003）、直腸Dを24％（P = 0.00003）、骨盤骨Dを5％（P = 0.00003）過大評価している。Ybについては、CTV Dは17％（P = 0.00003）、直腸Dは39％（P = 0.00003）過大評価され、骨盤骨Dは27％（P = 0.007）有意に過小評価された。着床後の線量計算では、Yb源は直腸Vを20％（P = 0.00003）、直腸Dを17％（P = 0.00008）低下させることも示された。
RESULTS: In comparison to segmentation scheme 4, TG-43-based dosimetry overestimates CTV D by 6% (P = .00003), rectum D by 24% (P = .00003), and pelvic bone D by 5% (P = .00003) for Ir. For Yb, CTV D is overestimated by 17% (P = .00003) and rectum D by 39% (P = .00003), and pelvic bone D is significantly underestimated by 27% (P = .007). Postimplant dosimetry calculations also showed that a Yb source would give 20% (P = .00003) lower rectum V and 17% (P = .00008) lower rectum D.
結論:
線量計算において高Zの物質を無視することは、不正確さの原因となり、最適な線量の最適化には至らず、規定線量と計算された線量との不一致につながる可能性がある。これは特に低エネルギー放射性核種において重要である。我々の結果はまた、将来の磁気共鳴画像法に基づく治療計画において、材料組成と公称質量密度が正しく割り当てられていれば、CT密度データの喪失は、すべての線源において、非骨OARでは2％以下、骨OARでは13％以下の線量計算にしか影響しないことを示している。
CONCLUSIONS: Ignoring high-Z materials in dose calculation contributes to inaccuracies that may lead to suboptimal dose optimization and disagreement between prescribed and calculated dose. This is especially important for low-energy radionuclides. Our results also show that with future magnetic resonance imaging-based treatment planning, loss of CT density data will only affect calculated dose in nonbone OARs by 2% or less and bone OARs by 13% or less across all sources if material composition and nominal mass densities are correctly assigned.
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