Impacte clínic del càlcul de la dosi absorbida en radioteràpia externa mitjançant un nou algorisme basat en la solució de l'equació de Boltzmann

Abstract

The algorithm for calculating absorbed dose in external radiotherapy Acuros XB (AXB), based on the solution of the Boltzmann equation, has shown to achieve a higher level of accuracy than the preceding convolution/superposition algorithm AAA, especially in volumetric-modulated arc therapy (VMAT) in head and neck (H&N) patients or lung stereotactic radiation therapy (SBRT).

Adopting AXB in clinical practice requires a detailed study of the differences in the calculation of doses with respect to AAA. This study assesses the dosimetric impact of switching from AAA to AXB, reporting dose-to-medium and dose-to-water, in 110 H&N VMAT and 54 lung SBRT patients, determines whether planning-target-volume dose prescriptions and organ-at-risk constraints should be modified, and, for the H&N cohort, establishes the relationship between maximum doses to the mandible and osteoradionecrosis (ORN) incidence for the two algorithms and reporting modes.

We obtain that differences between AXB and AAA are below the threshold of clinical detectability, except for structures that include bone, such as the mandible in H&N VMAT and the ribs in lung SBRT. On the other hand, we obtain that AXB reporting dose-to-water can be the best combination to predict ORN of the mandible.

The results of this research may facilitate decision-making when switching to the AXB algorithm in clinical practice and provide tools to facilitate studies about the clinical impact of its differences with respect to AAA at a multicentric level

L’algorisme de càlcul de dosi absorbida en radioteràpia externa Acuros XB (AXB), basat en la solució de l’equació de Boltzmann, ha demostrat assolir un nivell de precisió superior al de l’algorisme de convolució/superposició anterior AAA, especialment en tècniques com l’arc-teràpia de modulació volumètrica (VMAT) en pacients de cap i coll (CC) o la radioteràpia estereotàxica (SBRT) pulmonar.

L’adopció d’AXB a la pràctica clínica requereix un estudi detallat de les diferències en el càlcul de dosi respecte de AAA. Aquest estudi avalua l'impacte dosimètric de canviar de AAA a AXB, reportant la dosi en medi i en aigua, en 110 pacients de VMAT de CC i 54 pacients de SBRT de pulmó, determina si les prescripcions de dosi als volums blanc de planificació i les restriccions als òrgans de risc s’han de modificar i, per la cohort de cap i coll, estableix la relació entre les dosis màximes a la mandíbula i la incidència d’osteoradionecrosi (ORN) pels dos algorismes i maneres de reportar la dosi.

Obtenim que les diferències entre AXB i AAA estan per sota del llindar de detectabilitat clínica, excepte per estructures que inclouen os, com la mandíbula en VMAT de cap i coll i les costelles en SBRT pulmonar. D’altra banda, obtenim que AXB reportant la dosi en aigua pot ser la millor combinació per predir l’ORN mandibular.

Els resultats d’aquesta recerca faciliten la presa de decisions al canviar a l'algorisme AXB a la pràctica clínica i aporten eines per facilitar estudis sobre l’impacte clínic de les seves diferències respecte AAA a nivell multicèntric