nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2026-1-177-186nuc-1000Research ArticleСтатьиОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ДОЗОВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ ДЛЯ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВЫ И ШЕИOPTIMIZATION OF DOSIMETRIC PLANNING PARAMETERS FOR RADIOTHERAPY OF HEAD AND NECK TUMORShttps://orcid.org/0009-0008-2171-9037ЕлемесоваН. А.ElemessovaN. A.

Медицинский физик

Семей

Semey

elemesovanazgul1996@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0379-5315ТанатаровС. З.TanatarovS. Z.

Директор Центра

Семей

Semey

sayat68@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-4893-9264ИдиновМ. Т.IdinovM. T.

Главный инженер

Семей

Semey

idinov_medet@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4553-356XКенжинаЛ. Б.KenzhinaL. B.

Советник по науке

Семей

Semey

laurakenzhina@yandex.kzhttps://orcid.org/0009-0003-0004-8354АтантаеваБ. Ж.AtantayevaB. Zh.

Заместитель директора

Семей

Semey

bayan_atantaeva@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-4069-889XАйткалиевС. М.AitkaliyevS. M.

Заведующий отделением медицинских физиков

Семей

Semey

seka_asm@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0005-8621-9381АлибековаА. Д.AlibekovaA. D.

Медицинский физик

Семей

Semey

aigul-aiko@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-3782-2693ТусуповаА. Д.TussupovaA. D.

Медицинский физик

Семей

Semey

tusupova.83@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0005-3700-9812МергенбаеваА. Д.MergenbayevaA. D.

Медицинский физик

Семей

Semey

ainur.mergenbayeva@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-7405-0985КарнаковаН. Ю.KarnakovaN. Yu.

Заведующая отделением дневного стационара

Семей

Semey

marilova70@mail.ruКГП «Центр ядерной медицины и онкологии» УЗ области АбайКазахстан“Center of Nuclear Medicine and Oncology” of Abay Regional Health DepartmentKazakhstan20262504202601177186Copyright © Елемесова Н.А., Танатаров С.З., Идинов М.Т., Кенжина Л.Б., Атантаева Б.Ж., Айткалиев С.М., Алибекова А.Д., Тусупова А.Д., Мергенбаева А.Д., Карнакова Н.Ю., 20262026Елемесова Н.А., Танатаров С.З., Идинов М.Т., Кенжина Л.Б., Атантаева Б.Ж., Айткалиев С.М., Алибекова А.Д., Тусупова А.Д., Мергенбаева А.Д., Карнакова Н.Ю.Elemessova N.A., Tanatarov S.Z., Idinov M.T., Kenzhina L.B., Atantayeva B.Z., Aitkaliyev S.M., Alibekova A.D., Tussupova A.D., Mergenbayeva A.D., Karnakova N.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/1000

Исследование выполнено на базе Центра ядерной медицины и онкологии области Абай (г. Семей) и посвящено количественной оценке и оптимизации параметров дозового планирования у пациентов с опухолями головы и шеи. В ретроспективный анализ включены семь пациентов (N = 7), проходивших лечение в 2024 году, для которых были сформированы планы лучевой терапии с использованием методик лучевой терапии с модулированной интенсивностью пучка (Intensity-Modulated Radiation Therapy, IMRT) и объёмно-модулированной дуговой луче- вой терапии (Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT) на линейном ускорителе TrueBeam в системе планирования Eclipse. Целью работы являлась сравнительная физико-дозиметрическая оценка качества планов с анализом ключевых дозиметрических метрик и логистической эффективности доставки дозы. Проведённый анализ показал сопоставимый уровень покрытия планируемого целевого объёма (PTV) для обеих методик при наличии клинически значимых различий в распределении дозовой нагрузки на органы риска. Применение VMAT сопровождалось снижением средней дозы на околоушные слюнные железы на 4,65 Гр по сравнению с IMRT (19,60±7,97 Гр против 24,26±3,75 Гр), что обеспечивало достижение значений ниже порогового уровня 25 Гр и способствовало сохранению их функциональной активности. Средняя доза на спинной мозг также была ниже при VMAT (37,96±4,16 Гр против 41,37±1,94 Гр), что повышало радиационную безопасность лечения. Результаты логистического анализа показали преимущество VMAT, выражающееся сокращением количества мониторных единиц и времени доставки дозы более чем на 60% по сравнению с IMRT, что способствует снижению лучевой нагрузки на органы риска и подтверждает целесообразность применения данной методики в клинической практике.

The study was conducted at the Center of Nuclear Medicine and Oncology of the Abai Region (Semey, Kazakhstan) and was aimed at the quantitative evaluation and optimization of dose planning parameters in patients with head and neck tumors. A retrospective analysis included seven patients (N = 7) treated in 2024, for whom radiotherapy plans were generated using intensity-modulated radiation therapy (Intensity-Modulated Radiation Therapy, IMRT) and volumetric modulated arc therapy (Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT) on a TrueBeam linear accelerator within the Eclipse treatment planning system. The objective of the study was a comparative physical-dosimetric assessment of plan quality with analysis of key dosimetric metrics and logistical efficiency of dose delivery. The analysis demonstrated comparable coverage of the planning target volume (PTV) for both techniques, while clinically significant differences were observed in dose distribution to organs at risk. The use of VMAT resulted in a reduction of the mean dose to the parotid glands by 4,65 Gy compared with IMRT (19,60±7,97 Gy vs. 24,26±3,75 Gy), achieving values below the critical threshold of 25 Gy and contributing to preservation of glandular function. The mean dose to the spinal cord was also lower with VMAT (37,96±4,16 Gy vs. 41,37±1,94 Gy), thereby enhancing radiation safety of treatment. Logistical analysis revealed a clear advantage of VMAT, characterized by more than a 60% reduction in monitor units and dose delivery time compared with IMRT, which contributes to decreased radiation exposure of organs at risk and supports the feasibility of VMAT as a preferred technique in routine clinical practice.

опухоли головы и шеилучевая терапиядозовое планированиеIMRTVMATлинейный ускоритель TrueBeamорганы рискафизико-дозиметрический анализhead and neck tumorsradiotherapydose planningIMRTVMATTrueBeam linear acceleratororgans at riskphysical-dosimetric analysisReferencesOuyang Z., Shen Z.L., Murray E. [et al.] Evaluation of auto planning in IMRT and VMAT for head and neck cancer // J. Appl. Clin. Med. Phys. – 2019. – Vol. 20, No. 7. – P. 39–47.Ouyang Z., Shen Z.L., Murray E. [et al.] Evaluation of auto planning in IMRT and VMAT for head and neck cancer // J. Appl. Clin. Med. Phys. – 2019. – Vol. 20, No. 7. – P. 39–47.Szalkowski G., Xu X., Das S., Yap P.-T., Lian J. Automatic treatment planning for radiotherapy: a cross-modality and protocol study // Adv. Radiat. Oncol. – 2024. – Vol. 9, No. 12. – Art. 101649.Szalkowski G., Xu X., Das S., Yap P.-T., Lian J. Automatic treatment planning for radiotherapy: a cross-modality and protocol study // Adv. Radiat. Oncol. – 2024. – Vol. 9, No. 12. – Art. 101649.Nanda S., Parida S., Ahirwar M.K. A dosimetric comparison of volumetric modulated arc therapy and IMRT for cochlea sparing radiation therapy in locally advanced nasopharyngeal cancer // J. Med. Phys. – 2023. – Vol. 48, No. 3. – P. 248–251.Nanda S., Parida S., Ahirwar M.K. A dosimetric comparison of volumetric modulated arc therapy and IMRT for cochlea sparing radiation therapy in locally advanced nasopharyngeal cancer // J. Med. Phys. – 2023. – Vol. 48, No. 3. – P. 248–251.Hamatani N., Sumida I., Seo Y., Isohashi F., Tamari K., Ogawa K. Three-dimensional dose prediction and validation with the radiobiological gamma index based on a relative seriality model for head and neck IMRT // J. Radiat. Res. – 2017. – Vol. 58, No. 5. – P. 701–709.Hamatani N., Sumida I., Seo Y., Isohashi F., Tamari K., Ogawa K. Three-dimensional dose prediction and validation with the radiobiological gamma index based on a relative seriality model for head and neck IMRT // J. Radiat. Res. – 2017. – Vol. 58, No. 5. – P. 701–709.Rawal T., Sharma N., Gajraj V.K., Meena R., Thanvi S., Singh G., Jakhar S.L., Kumar H.S. Comparative dosimetric analysis of IMRT and VMAT in head and neck cancers // Asian Pac. J. Cancer Care. – 2024. – Vol. 9, No. 1. – P. 77–80.Rawal T., Sharma N., Gajraj V.K., Meena R., Thanvi S., Singh G., Jakhar S.L., Kumar H.S. Comparative dosimetric analysis of IMRT and VMAT in head and neck cancers // Asian Pac. J. Cancer Care. – 2024. – Vol. 9, No. 1. – P. 77–80.Bera S., Choudhury D., Roy S., Mukhopadhyay P., Sarkar S. Development of prediction model for mean parotid dose of HNC undergoing radiotherapy: a single institutional study // J. Med. Phys. – 2023. – Vol. 48, No. 3. – P. 274– 280.Bera S., Choudhury D., Roy S., Mukhopadhyay P., Sarkar S. Development of prediction model for mean parotid dose of HNC undergoing radiotherapy: a single institutional study // J. Med. Phys. – 2023. – Vol. 48, No. 3. – P. 274– 280.Nowicka Z., Tomasik B., Papis-Ubych A. [et al.] Radiation-induced hypothyroidism in patients with oropharyngeal cancer treated with IMRT: independent and external validation of five NTCP models // Cancers (Basel). – 2020. – Vol. 12, No. 9. – Art. 2716.Nowicka Z., Tomasik B., Papis-Ubych A. [et al.] Radiation-induced hypothyroidism in patients with oropharyngeal cancer treated with IMRT: independent and external validation of five NTCP models // Cancers (Basel). – 2020. – Vol. 12, No. 9. – Art. 2716.Rawal T., Sharma N., Gajraj V.K. [et al.] Comparative dosimetric analysis of IMRT and VMAT in head and neck cancers // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. – 2024. – P. 19–22.Rawal T., Sharma N., Gajraj V.K. [et al.] Comparative dosimetric analysis of IMRT and VMAT in head and neck cancers // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. – 2024. – P. 19–22.Bhide S.A., Nutting C.M. Advances in radiotherapy for head and neck cancer // Oral Oncol. – 2020. – Vol. 111. – Art. 104915.Bhide S.A., Nutting C.M. Advances in radiotherapy for head and neck cancer // Oral Oncol. – 2020. – Vol. 111. – Art. 104915.Fokdal L., Grau C., Høyer M., Bentzen S. M. Impact of adaptive radiotherapy in head and neck cancer: a review // Acta Oncol. – 2021. – Vol. 60, No. 8. – P. 1013–1022.Fokdal L., Grau C., Høyer M., Bentzen S. M. Impact of adaptive radiotherapy in head and neck cancer: a review // Acta Oncol. – 2021. – Vol. 60, No. 8. – P. 1013–1022.Xu J., Lin S., Huang M. Clinical implementation of radiobiological γ-index for head and neck IMRT QA // Phys. Med. Biol. – 2022. – Vol. 67, No. 10. – Art. 105012.Xu J., Lin S., Huang M. Clinical implementation of radiobiological γ-index for head and neck IMRT QA // Phys. Med. Biol. – 2022. – Vol. 67, No. 10. – Art. 105012.Kunkler I. H., Robinson M., McIntyre J. Review of VMAT in head and neck cancer: dosimetric and clinical outcomes // Br. J. Radiol. – 2023. – Vol. 96. – Art. 1143.Kunkler I. H., Robinson M., McIntyre J. Review of VMAT in head and neck cancer: dosimetric and clinical outcomes // Br. J. Radiol. – 2023. – Vol. 96. – Art. 1143.International Atomic Energy Agency. Accuracy Requirements and Uncertainties in Radiotherapy. Human Health Series No. 31. Vienna: IAEA, 2016.International Atomic Energy Agency. Accuracy Requirements and Uncertainties in Radiotherapy. Human Health Series No. 31. Vienna: IAEA, 2016.International Atomic Energy Agency. Radiation Protection and Safety in Medical Uses of Ionizing Radiation. Safety Standards Series No. SSG-46. Vienna: IAEA, 2018.International Atomic Energy Agency. Radiation Protection and Safety in Medical Uses of Ionizing Radiation. Safety Standards Series No. SSG-46. Vienna: IAEA, 2018.International Atomic Energy Agency. Institutions for Radiotherapy: Recommendations for the Development of a General Plan and Conceptual Design. STI/PUB/1645. Vienna: IAEA, 2015.International Atomic Energy Agency. Institutions for Radiotherapy: Recommendations for the Development of a General Plan and Conceptual Design. STI/PUB/1645. Vienna: IAEA, 2015.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.