การประเมินประสิทธิภาพของระบบติดตามการเคลื่อนไหวของอวัยวะในเครื่องฉายรังสีภาพนำแบบเกลียวหมุน

Performance evaluation of real time motion tracking system in Tomotherapy

Name: จิรภัทร เมษสุวรรณ

ThaSH: รังสีวิทยาทางการแพทย์ -- อุปกรณ์

ThaSH: การรักษาด้วยรังสี

ThaSH: ฟิสิกส์การแพทย์

Abstract: เทคนิคการฉายรังสีแบบ Stereotactic Aberrative Body Radiation (SABR) ต้องอาศัยความแม่นยำในการฉายรังสีไปยังเป้าหมายสูง แต่การเคลื่อนไหวของอวัยวะข้างเคียงอาจลดประสิทธิภาพและเกิดความไม่แน่นอน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อวัยวะเป้าหมายในบริเวณปอดของในผู้ป่วย ดังนั้น จึงได้มีการนำเทคนิคการควบคุมความเคลื่อนไหวต่าง ๆ มาช่วยในการฉายรังสี ซึ่งปัจจุบัน เทคนิคการติดตามความเคลื่อนไหวแบบทันที (Real-Time Motion Tracking, RTMT) เป็นที่นิยมอย่างมาก เนื่องด้วยสามารถเพิ่มความแม่นยำในการฉายรังสีและลดปริมาณรังสีแก่เนื้อเยื่อข้างเคียงได้ ด้วยเหตุนี้ เครื่องฉายรังสี Tomotherapy จึงนำการจัดการความเคลื่อนไหวแบบ RTMT มาประยุกต์ใช้โดยอาศัยการปรับตำแหน่งลำรังสีให้สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของเป้าหมาย การศึกษาครั้งนี้จัดทำขึ้นเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพและความแม่นยำของระบบ RTMT ในบริบทของการรักษาผู้ป่วยโรคมะเร็งปอด โดยนำข้อมูลการหายใจทางคลินิกของผู้ป่วยมาใช้ร่วมกับเทคนิคการฉายรังสีแบบ SABR เพื่อวิเคราะห์คุณภาพของระบบด้วยการสุ่มเลือกตัวอย่างแผนรังสีรักษาจำนวน 6 แผน ซึ่งมีปริมาตรเป้าหมายสำหรับการวางแผน (Planning target volume, PTV) เฉลี่ยเท่ากับ 10.2 ± 7.8 ลูกบาศก์เซนติเมตร สุ่มจับคู่กับจังหวะการหายใจแผนรังสีรักษาละ 10 รูปแบบจาก 15 รูปแบบการหายใจจากระบบตรวจจับพื้นผิว Surface guided radiotherapy การตรวจสอบคุณภาพของแผนรังสีรักษา อาศัยอุปกรณ์ตรวจวัดปริมาณรังสีชนิดไดโอดแบบเรียงแถวสองมิติ (SRS MapCHECK®) วัดปริมาณรังสี 2 รูปแบบ ได้แก่ สภาวะที่เป้าหมายหยุดนิ่ง (Static target motion) และสภาวะที่เป้าหมายเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง (Moving target motion) โดยอาศัยการเคลื่อนที่หัววัดด้วย Dynamic Motion Platform เข้ามาช่วยจำลองการเคลื่อนที่ของเป้าหมาย การประเมินประสิทธิภาพของระบบ RTMT อาศัยการวิเคราะห์ผ่านค่า Gamma Passing Rate (GPR) ซึ่งมีเงื่อนไขแกมมา ได้แก่ 2%/1mm, 2%/2mm, 2%/3mm, 3%/1mm และ 3%/2mm รวมทั้ง ได้วิเคราะห์ปัจจัยที่อาจส่งผลกระทบต่อค่า GPR ได้แก่ อัตราการหายใจ (Respiratory Frequency) ซึ่งมีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 22.6 ± 6.0 ครั้งต่อนาที และระยะการเคลื่อนที่ของเป้าหมาย (Target Traveling Distance) ซึ่งมีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 7.5 ± 2.7 มิลลิเมตรผลการศึกษา เมื่อวิเคราะห์ค่า GPR แบบ Global Normalization ในกรณีที่เป้าหมายคงที่พบว่า ค่า GPR มีค่าสูงโดยมากกว่าร้อยละ 99.0 ในทุกเงื่อนไข และในกรณีที่เป้าหมายเคลื่อนที่ จะมีค่า GPR ได้แก่ ร้อยละ 97.9 ± 2.4, ร้อยละ 99.2 ± 1.1, ร้อยละ 99.6 ± 0.6, ร้อยละ 99.9 ± 0.6, และ ร้อยละ 100.0 ± 0.2 ตามลำดับเงื่อนไขแกมมา สำหรับการวิเคราะห์ด้วย GPR แบบ Local Normalization พบว่า มีค่า GPR สำหรับกรณีเป้าหมายคงที่ เท่ากับ ร้อยละ 89.4 ± 7.1, ร้อยละ 98.4 ± 1.7, ร้อยละ 99.6 ± 0.5, ร้อยละ 93.5 ± 5.1, และ ร้อยละ 100.0 ± 0.0 และสำหรับเป้าหมายเคลื่อนที่ มีค่า ร้อยละ 87.3 ± 6.1, ร้อยละ 97.8 ± 2.0, ร้อยละ 99.4 ± 0.7,ร้อยละ 91.4 ± 4.7, และ ร้อยละ 99.4 ± 0.9 ผลที่ได้แสดงให้เห็นแนวโน้มของค่า GPR ที่ลดลงเมื่อเงื่อนไขแกมมาเข้มงวดขึ้น อย่างไรก็ตาม ผลวิเคราะห์ทางสถิติไม่พบความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างค่า GPR และระยะทางการเคลื่อนที่ของเป้าหมายและความถี่ของการหายใจ จึงสามารถประเมินได้ว่าระบบ RTMT ของเครื่องฉายรังสี Tomotherapy มีความแม่นยำในการติดตามเป้าหมาย สำหรับปริมาณรังสีที่มีระยะห่างไม่น้อยกว่า 2 มม. เมื่อกำหนดค่าพารามิเตอร์ตรวจสอบระยะความคลาดเคลื่อน (Potential difference) 3 มิลลิเมตร

Abstract: Stereotactic Aberrative Body Radiation (SABR) requires very high accuracy to deliver the radiation to the target accurately But, the motion of surrounding organs may reduce the efficiency and increase uncertainties, especially for target located in the lungs of patients. Therefore, various motion management techniques have been adopted to assist in radiation delivery. Currently, Real-Time Motion Tracking (RTMT) techniques are widely popular because they enhance the accuracy of radiation delivery and reduce radiation doses to surrounding tissues. Therefore, Tomotherapy has integrated RTMT techniques by adjusting the beam position to correspond with target motion. This study aims to examine the performance and accuracy of the RTMT system in the context of lung cancer using clinical respiratory data from patients in combination with SABR techniques. To analyze the performance of the system, six treatment plans were randomly selected, with an average Planning Target Volume (PTV) of 10.2 ± 7.8 cm³. Each plan was randomly paired with 10 respiratory patterns out of 15 breathing patterns obtained from Surface Guided Radiotherapy systems. Patient-specific quality assurance was conducted using a two-dimensional diode array dosimeter (SRS MapCHECK®) under two conditions: static target motion and moving target motion was simulated by the Dynamic Motion Platform. The RTMT system performance was evaluated using Gamma Passing Rate (GPR) analysis with gamma criteria of 2%/1mm, 2%/2mm, 2%/3mm, 3%/1mm, and 3%/2mm. Additionally, also analyzed factors potentially influencing GPR values, including respiratory frequency with an average of 22.6 ± 6.0 cycles per minute and target traveling distance with an average of 7.5 ± 2.7 millimeters.The results of the study when analyzing the GPR values using Global Normalization for a static target motion found that the GPR values were high, more than 99% GPR in all criteria. In case of moving targets showed 97.9 ± 2.4%, 99.2 ± 1.1%, 99.6 ± 0.6%, 99.9 ± 0.6%, and 100.0 ± 0.2%, respectively. In Local Normalization, static targets showed GPR values of 89.4±7.1%, 98.4 ± 1.7%, 99.6 ± 0.5%, 93.5 ± 5.1%, and 100.0 ± 0.0%, whereas moving targets showed 87.3 ± 6.1%, 97.8 ± 2.0%, 99.4 ± 0.7%, 91.4 ± 4.7%, and 99.4 ± 0.9%. These results indicated a decreasing trend in GPR values with more strict gamma criteria. However, statistical analysis did not find a significant correlation between GPR values and target traveling distance or respiratory frequency. Thus, it can be concluded that the RTMT system in Tomotherapy has a accuracy in target tracking for radiation doses with a distance-to-agreement of not less than 2 mm when setting the potential difference parameter at 3 millimeters.

มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. สำนักหอสมุด

Address: เชียงใหม่

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: อนิรุทธ์ วัชรวิภา

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: วรรณภา นบนอบ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2568

Modified: 2568-10-06

Issued: 2568-08-24

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: ฟิสิกส์การแพทย์

Grantor: มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

©copyrights มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	650731023.pdf	3.2 MB	1	2026-02-04 13:41:14

ใช้เวลา

0.030521 วินาที