Application of the RapidPlan knowledge-based treatment planning system for radiation therapy of prostate cancer patients

การประยุกต์ใช้ระบบวางแผนการรักษาทางรังสีแบบจัดฐานความรู้ด้วย RapidPlan ในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมาก

Name: Kanokkarn Kuekkong

MeSH: Prostatic Neoplasms -- radiotherapy

Abstract: RapidPlan knowledge-based treatment planning was developed and adopted in volumetric modulated arc radiotherapy (VMAT) planning to improve plan quality and planning efficiency. RapidPlan used plan database to build a model for predicting organ-at-risk (OAR) dose-volume-histograms (DVHs) of the new treatment plan. Therefore, the purpose of this study was to generate and evaluate the performance of the RapidPlan knowledge-based treatment planning of VMAT for definitive radiotherapy of prostate cancer. Three RapidPlan models based on a number of 20, 40, and 60 previously VMAT plans were trained and validated with 10 new prostate cancer patients. The coefficient of determination; R2, the average chi-square; χ2 and the model goodness with mean square error (MSE) provided from the RapidPlan system were used to optimal model determination. Dosimetric parameters including the D2%, D95%, D98%, homogeneity index (HI), and conformation number (CN) for planning target volume (PTV), V65Gy, V70Gy, V75Gy for bladder, V50Gy, V60Gy, V65Gy, V70Gy, V75Gy for rectum, V50Gy, Dmax for both of femurs, and Dmean for penile bulb among 3 models were collected and compared by using pair-t-test or Wilcoxon sign-rank test (p<0.05). After that, the optimal model results were selected and compared with the manually optimized (MO) plans from beginner planner and expert planner. Moreover, the planning times of both optimization methods were also collected. The results showed that in term of models comparison, PTV coverage and OARs dose parameters were not statistically different. The robustness Model60 was selected and compared with MO. Comparison of the model and MO plans showed the model had similar results of D95%, D98% for PTV but a significant higher result of D2%, and CN from RapidPlan (82.2 Gy for D2% and 0.9 for CN) when compared with MO (81.3-81.5 Gy for D2% and 0.8 for CN). For HI value, model plans were inferior to MO-beginner planners (p<0.05), while similar average HI was presented from the MO-expert planners. For OARs, all dose-volume parameters of RapidPlan were significantly lower than MO (p<0.05) only in rectum V75Gy, and both of femurs Dmax, were similar to MO by expert planner. The average planning time was reduced from 33-105 minutes by manual plans to 10 minutes when the model was used. In conclusion, RapidPlan knowledge-based treatment planning in this investigation presented an acceptable VMAT plan quality for definitive radiotherapy for prostate cancer in only single optimization.

Abstract: ระบบวางแผนการรักษาแบบจัดฐานความรู้ RapidPlan ถูกพัฒนาและประยุกต์ใช้เพื่อเพิ่มคุณภาพและประสิทธิภาพของแผนการรักษา โดย RapidPlan จะใช้ข้อมูลแผนการรักษาที่ถูกใช้กับผู้ป่วยในทางคลินิกมาแล้ว เพื่อสร้างเป็นแบบจำลองการรักษาและประเมิน DVHs แก่อวัยวะสำคัญในแผนการรักษาใหม่ ดังนั้นในงานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างและประเมินประสิทธิภาพของระบบวางแผนการรักษาแบบจัดฐานความรู้ด้วย RapidPlan สำหรับการรักษาแบบปรับความเข้มหมุนรอบตัว(VMAT) ในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมาก โดยทำการสร้างแบบจำลอง RapidPlan 3 แบบจากแผนการรักษา VMAT ที่ถูกใช้กับผู้ป่วยในทางคลินิกมาแล้วจำนวน 20, 40, และ 60 แผนตามลำดับ จากนั้นค่าสัมประสิทธิ์แสดงการตัดสินใจ; R2, ค่าเฉลี่ยไคสแคว์; χ2 และ ค่าเฉลี่ยของความคลาดเคลื่อนยกกำลังสอง (MSE) ซึ่งได้มาจากระบบ RapidPlan ถูกนำมาใช้ในการประเมินแบบจำลอง ข้อมูลปริมาณรังสีได้แก่ค่า D2%, D95%, D98%, conformation number (CN) และhomogeneity index(HI) ส่วนกระเพาะปัสสาวะได้แก่ค่า V65Gy, V70Gy, V75Gy,ไส้ตรงที่ V50Gy, V60Gy, V65Gy, V70Gy, V75Gy กระดูกต้นขาทั้ง 2 ข้างที่ V50Gy , Dmax และ Dmean ของกระเปาะองคชาติ ระหว่าง 3 แบบจำลองถูกเก็บและเปรียบเทียบค่า โดยใช้ pair-t-test หรือ Wilcoxon sign-rank test, p<0.05 หลังจากนั้นแผนการรักษาที่ได้มาจากแบบจำลองที่เหมาะสมถูกเลือกและเปรียบเทียบกับแผนการรักษาที่สร้างจากผู้วางแผนการรักษาเอง (MO) ซึ่งได้มาจากผู้วางแผนการรักษามีประสบการณ์น้อยและประสบการณ์มาก นอกจากนี้ทำการเก็บข้อมูลเวลาในการวางแผนการรักษาจากทั้ง RapidPlan และวิธี MO ด้วย จากผลการศึกษาพบว่า การเปรียบเทียบแผนการรักษาที่สร้างจาก RapidPlan 3 รูปแบบในผู้ป่วยรายเดียวกันไม่พบความแตกต่างทางสถิติของปริมาณรังสี แบบจำลองที่แข็งแรง Model60 ถูกเลือกและนำมาใช้เปรียบเทียบกับ MO พบว่า RapidPlan และ MO แสดงผลของ D95%, D98% สำหรับ PTV ที่เหมือนกัน แต่มีค่า D2% และ CN จากแผน RapidPlan (82.2 Gy for D2% and 0.9 for CN) ที่มากกว่า MO (81.3-81.5 Gy for D2% and 0.8 for CN) อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ สำหรับค่า HI แผนการรักษาจากแบบจำลองแสดงค่าต่ำกว่ากับแผนการรักษา MO จากผู้วางแผนประสบการณ์น้อย ในขณะเดียวให้ค่าที่เท่ากัน เมื่อเทียบกับผู้วางแผนที่มีประสบการณ์มาก สำหรับปริมาณรังสีที่อวัยวะข้างเคียง แผนการรักษา RapidPlan มีค่าต่ำกว่า MO อย่างมีนัยสำคัญด้วยเช่นกัน ยกเว้นปริมาณรังสี V75Gy ที่ไส้ตรง และ Dmax ที่กระดูกต้นขาทั้ง 2 ข้าง ซึ่งแผนจากแบบจำลองมีผลเหมือนกับการวางแผนแบบ MO จากผู้ที่มีประสบการณ์มาก ส่วนค่าเฉลี่ยเวลาในการวางแผนการรักษา เวลาที่ใช้ 33 -105 นาที จากวิธี MO จะถูกลดลงเหลือ 10 นาที เมื่อใช้แบบจำลอง ข้อสรุป ระบบวางแผนการรักษาแบบจัดฐานความรู้ด้วย RapidPlan สามารถสร้างแผนการรักษา VMATในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมากได้อย่างมีคุณภาพโดยอาศัยกระบวนการหาพารามิเตอร์ที่เหมาะสมเพียงครั้งเดียว

Mahidol University. Mahidol University Library and Knowledge Center

Address: NAKHONPATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Lalida Tuntipumiamorn

Role: Thesis Advisors

Name: Pittaya Dankulchai

Role: Thesis Advisors

Name: Puangpen Tangboonduangjit

Role: Thesis Advisors

Created: 2019

Modified: 2023-08-10

Issued: 2023-08-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Medical Physics

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5936516.pdf	5.72 MB

ใช้เวลา

-0.663917 วินาที