BACKGROUND AND PURPOSE This study aimed to assess dose distributions for stage I non-small cell lung cancer (NSCLC) with passive scattering carbon-ion radiotherapy (C-ion RT) using daily computed tomography (CT) images. MATERIALS AND METHODS We enrolled 10 patients with stage I NSCLC and acquired a total of 40 pre-fractional CT image series under the same settings as the planning CT images. These CT images were registered with planning CT images for dose evaluation using both bone matching (BM) and tumor matching (TM). Using deformable image registration, we generated accumulated doses. Moreover, the volumetric dose parameters were compared in terms of tumor coverage and lung exposure and statistical analyses were performed. RESULTS Overall, 25% of 40 fractional dose distributions were unacceptable with BM, compared with 2.5% with TM (P < 0.001). Using BM, three patients' accumulated dose distributions were unacceptable; however, all were satisfactory with TM (P < 0.001). No differences were observed in water-equivalent path length (WEL). The required margins in patients with poor dose distribution were 5.9 and 4.4 mm for BM and TM, respectively. CONCLUSIONS This study establishes that CT image-based TM is robust compared with conventional BM for both daily and accumulated dose distributions. The effects of changes in WEL seem to be limited. Hence, daily CT alignment is recommended for patients with stage I NSCLC receiving C-ion RT.

中文翻译：

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使用每日计算机断层扫描图像对接受被动散射碳离子放射治疗的 I 期非小细胞肺癌患者进行剂量评估：一项前瞻性研究

背景和目的 本研究旨在使用每日计算机断层扫描 (CT) 图像评估被动散射碳离子放射治疗 (C-ion RT) 对 I 期非小细胞肺癌 (NSCLC) 的剂量分布。材料与方法 我们招募了 10 名 I 期 NSCLC 患者，并在与计划 CT 图像相同的设置下获得了总共 40 个分次前 CT 图像系列。这些 CT 图像与计划 CT 图像配准，用于使用骨匹配 (BM) 和肿瘤匹配 (TM) 进行剂量评估。使用可变形图像配准，我们生成了累积剂量。此外，体积剂量参数在肿瘤覆盖率和肺暴露方面进行了比较，并进行了统计分析。结果 总体而言，BM 无法接受 40 个部分剂量分布中的 25%，而 TM 为 2.5%（P < 0. 001）。使用 BM，三名患者的累积剂量分布不可接受；然而，所有人都对 TM 感到满意（P < 0.001）。在水等效路径长度 (WEL) 中没有观察到差异。BM 和 TM 剂量分布差的患者所需的边界分别为 5.9 和 4.4 mm。结论 本研究表明，与传统 BM 相比，基于 CT 图像的 TM 在日剂量和累积剂量分布方面都具有稳健性。WEL 变化的影响似乎是有限的。因此，对于接受 C 离子放疗的 I 期 NSCLC 患者，建议每天进行 CT 对齐。BM 和 TM 剂量分布差的患者所需的边界分别为 5.9 和 4.4 mm。结论 本研究表明，与传统 BM 相比，基于 CT 图像的 TM 在日剂量和累积剂量分布方面都具有稳健性。WEL 变化的影响似乎是有限的。因此，对于接受 C 离子放疗的 I 期 NSCLC 患者，建议每天进行 CT 对齐。BM 和 TM 剂量分布差的患者所需的边界分别为 5.9 和 4.4 mm。结论 本研究表明，与传统 BM 相比，基于 CT 图像的 TM 在日剂量和累积剂量分布方面都具有稳健性。WEL 变化的影响似乎是有限的。因此，对于接受 C 离子放疗的 I 期 NSCLC 患者，建议每天进行 CT 对齐。