Multiple Brain Mets SRS

Sadržaj

Distribuindo PTVs para arcos

Etapas de pré-otimização

O algoritmo de otimização é composto por várias etapas de pré-otimização, com o objetivo de otimizar a distribuição dos PTVs para os arcos disponíveis. Uma instância desse tipo de distribuição é chamada packing. As seguintes etapas devem ser processadas:

  1. O ângulo do colimador de cada arco é otimizado de tal forma que o número de PTVs empacotados seja maximizado.
  2. O algoritmo de packing otimiza a distribuição dos PTVs para os arcos considerando os ângulos de colimador da etapa 1.
  3. Considerando o packing otimizado da etapa anterior, os ângulos dos colimadores são novamente otimizados.

Essas etapas são detalhadas a seguir.

Otimização da matriz de bloqueio

Uma matriz de bloqueio descreve a quantidade de pontos de controle em que ocorre bloqueio entre os PTVs para um determinado arco. Dois PTVs são definidos como bloqueadores quando ambos requerem a abertura de pelo menos um par de lâminas ao mesmo tempo. Uma matriz de bloqueio para um arco com três PTVs pode ter esta representação:

Isto significa que os PTVs 1 e 2 se sobrepõem em três pontos de controle neste arco e os PTVs 1 e 3 se sobrepõem em dez pontos de controle. Uma entrada de “0” na matriz descreve dois PTVs que nunca se sobrepõem para o arco. O algoritmo da matriz de bloqueio otimiza o ângulo do colimador de forma a maximizar o número de entradas “00” nas matrizes.

Esta etapa afeta principalmente os planos de tratamento que contém um número de PTVs que varia de pequeno a médio.

O algoritmo de packing



Combinação de PTVs:

Para evitar a irradiação desnecessária de tecidos normais e diminuir a dependência dosimétrica entre os PTVs, o software Multiple Brain Mets SRS utiliza duas regras a partir da definição do bloqueio (na etapa 2):

  1. Os PTVs empacotados para um arco podem não podem se sobrepor geometricamente para um ponto de controle.
  2. Os PTVs empacotados para um arco nunca podem usar o mesmo par de lâminas para um ponto de controle, pois o espaçamento introduziria doses desnecessárias em tecidos normais (: visualização Beam’s Eye de um arco).

Sticky clipping:

Conforme descrito na etapa 1, as matrizes de bloqueio contêm o número de pontos de controle para os quais dois PTVs compartilham um par de lâminas de um determinado arco. Normalmente, nenhuma combinação de PTVs com entradas diferentes de zero na matriz de bloqueio deve ser permitida, pois elas envolvem doses desnecessárias em tecidos normais. Nesta versão do software Multiple Brain Mets SRS dois PTVs podem ser empacotados em um único arco quando eles se sobrepõem em menos de cinco pontos de controle. Esses pontos de controle são recortados (i.e., o formato da abertura da lâmina não é modelado de acordo com sua projeção) para um dos PTVs, enquanto o outro PTV pode se beneficiar de um maior número de pontos de controle. Como os formatos de PTV recortados nunca devem ser abertos durante a otimização da configuração do arco, esta etapa é chamada sticky clipping. Uma consideração dosimétrica é utilizada para definir qual dos dois PTVs será recortado do ponto de controle. O PTV que potencialmente se beneficia mais do ponto de controle adicional não será recortado do ponto de controle. Em geral, o sticky clipping resulta em um valor mais alto para o número mínimo de ângulos de mesa em todos os PTVs. Portanto, o algoritmo pode permitir a distribuição dos PTVs por um maior número de ângulos de mesa, o que é especialmente importante para planos de tratamento com um grande número de PTVs.

Packing:

O novo algoritmo de packing otimiza a distribuição dos PTVs por meio da adição aleatória de PTVs permitidos aos arcos. PTVs permitidos são aqueles que ultrapassam o limite do sticky clipping das matrizes de bloqueio mencionadas acima. Como o número de combinações possíveis é tipicamente muito grande, o software utiliza um algoritmo de otimização estocástica, que otimiza uma função de objetivo para encontrar o packing ideal. A abordagem estocástica torna possível a combinação de vários PTVs com vários ângulos de mesa.

A vantagem de um packing sobre outro pode ser definida pela avaliação dos seguintes aspectos:

  1. O número de ângulos de mesa por PTV (p.ex., a irradiação a partir de três ângulos de mesa tipicamente resulta em melhor conformidade em comparação com o uso de apenas um ângulo de mesa).
  2. O impacto dosimétrico dos pontos de controle sobre o PTV (i.e., a irradiação de PTVs a partir de um ângulo mais próximo da fonte de radiação deve ser preferida em relação a ângulos mais distantes da fonte).

A função do objetivo consiste nos seguintes termos:

  1. O número de ângulos de mesa para cada PTV (deve ser maximizado)
  2. O número médio de ângulos de mesa em todos os PTVs (deve ser maximizado)
  3. Impacto dosimétrico para cada PTV (deve ser maximizado)
  4. Impacto dosimétrico médio em todos os PTVs (deve ser maximizado)
  5. Número de pontos de controle por PTV que estão fora do campo do colimador primário (deve ser minimizado)
  6. Número médio de pontos de controle que estão fora do campo do colimador primário em todos os PTVs (deve ser minimizado)
  7. Número de pontos de controle por PTV que utilizam lâminas espessas (deve ser minimizado)
  8. Número médio de pontos de controle que utilizam lâminas espessas em todos os PTVs (deve ser minimizado)

O algoritmo de packing utiliza todos os ângulos de mesa definidos na configuração do arco.

Otimização de ângulos de colimadores

A última etapa do estágio de pré-optimização é a otimização dos ângulos dos colimadores. Essa otimização é realizada para todos os arcos que não são afetados pelo sticky clipping. Ela explora a possibilidade de que a rotação adicional do colimador venha a minimizar:

  1. Pontos de controle para os quais os PTVs estejam fora da área que pode ser irradiada, devido aos limites de campos de colimadores, definidos no perfil da máquina.
  2. Pontos de controle para os quais se utilizam lâminas largas. Isto é relevante apenas para MLCs com diferentes larguras de lâmina.

Arcos adicionais

Quando Extra Arcs é selecionado para um PTV, um grupo de arcos individuais é criado. Os ângulos de mesa são selecionados na configuração do arco (usando a configuração carregada ou espelhando a configuração carregada ou editada pelo usuário). O número de arcos adicionados pode ser definido no arquivo de configuração de arco. Se o número de arcos adicionais for igual ao número de ângulos de mesa disponíveis, um arco adicional será adicionado para ângulo de mesa da configuração do arco. Se o número de arcos adicionais for menor que o número de ângulos de mesa disponíveis, o número respectivo será escolhido na lista de ângulos de mesa definidos que apresentem uma profundidade radiológica média mínima em todos os pontos de controle. Se o número de arcos adicionais for maior que o número de ângulos de mesa disponíveis, arcos adicionais serão adicionados apenas para cada ângulo de mesa da configuração do arco.

Ângulos de mesa e passos

Um plano de tratamento típico do software Multiple Brain Mets SRS contém múltiplos passos por ângulo de mesa. Um passo é definido como um arco com um packing exclusivo. Para cada ângulo de mesa, o algoritmo de packing geralmente encontra dois passos. Quando o número de PTVs é pequeno, o algoritmo de packing pode encontrar passos duplicados (arcos com o mesmo packing). Esses passos são removidos.

O número de passos utilizado pelo algoritmo de packing é 2 por padrão, mas pode ser definido como 1 no arquivo de configuração de arco.

O uso do recurso Extra Arcs resulta em passos adicionais.

Art. Nº: 60919-38BP

Datum izdavanja: 2019-07-03