Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Complexity analysis of VMAT prostate plans: insights from dimensionality reduction and information theory techniques

Kamperis Efstathios, Kodona Chionia, Papalexandrou Apostolia, Arsos Georgios, Heidich Anna-Bettina, Hatziioannou Konstantinos, Giannouzakos Vasileios, Papanastasiou Emmanouil

Polish Journal of Medical Physics and Engineering

|

2023

|

Vol. 29, Iss. 3

143--150

EN

Introduction: Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT) is a state-of-the-art prostate cancer treatment, defined by high dose gradients around targets. Its unique dose shaping incurs hidden complexity, impacting treatment deliverability, carcinogenesis, and machine strain. This study compares various aperture-based VMAT complexity indices in prostate cases using principal component and mutual information analyses. It suggests essential properties for an ideal complexity index from an information-theoretic viewpoint. Material and methods: The following ten complexity indices were calculated in 217 VMAT prostate plans: circumference over area (CoA), edge metric (EM), equivalent square field (ESF), leaf travel (LT), leaf travel modulation complexity score for VMAT (LTMCSV), mean-field area (MFA), modulation complexity score (standard MCS and VMAT variant MCSV), plan irregularity (PI), and small aperture score (SAS5mm). Principal component analysis (PCA) was applied to explore the correlations between the metrics. The differential entropy of all metrics was also calculated, along with the mutual information for all 45 metric pairs. Results: Whole-pelvis plans had greater complexity across all indices. The first three principal components explained 96.2% of the total variance. The complexity metrics formed three groups with similar conceptual characteristics, particularly ESF, LT, MFA, PI, and EM, SAS5. The differential entropy varied across the complexity metrics (PI having the smallest vs. EM the largest). Mutual information analysis (MIA) confirmed some metrics’ interdependence, although other pairs, such as LTMCSV/SAS5mm, LT/MCSV, and EM/SAS5mm, were found to share minimal MI. Conclusions: There are many complexity indices for VMAT described in the literature. PCA and MIA analyses can uncover significant overlap among them. However, this is not entirely reducible through dimensionality reduction techniques, suggesting that there also exists some reciprocity. When designing predictive models of quality assurance metrics, PCA and MIA may prove useful for feature engineering.

2

Co to jest izocentrum mechaniczne przyspieszacza liniowego?

Kukołowicz Paweł, Szałkowski Dariusz, Tarchalski Mikołaj

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2023

|

Vol. 12, nr 2

125--127

PL

Niniejsza publikacja powstała w związku z projektem realizowanym przez NaviRation sp. z o.o. wraz z Narodowym Instytutem Onkologii w Warszawie. Celem projektu jest stworzenie i wdrożenie do użytku urządzenia do precyzyjnego wyznaczania izocentrum mechanicznego przyspieszacza liniowego oraz połączenia tej informacji z informacją o izocentrum promieniowania. Jakkolwiek fizycy medyczni, analizując różne zagadnienia związane z dozymetrią promieniowania i radioterapią, bardzo często używają pojęcia „izocentrum”, to jednak bardziej wnikliwa analiza tego, czym jest izocentrum, pokazuje, że izocentrum może być definiowane na kilka różnych sposobów. Po pierwsze dlatego, że można mówić o kilku izocentrach: o izocentrum mechanicznym, izocentrum promieniowania, izocentrum obrazowania. Po drugie izocentrum, rozumiane jako oś obrotu, nie określa pewnego punktu w przestrzeni, stałego względem zewnętrznego układu współrzędnych. Jak to zwykle bywa, z daleka wiele rzeczy wygląda na jednorodne, dość łatwo dające się zdefiniować. Gdy zbliżamy się do badanego obiektu, dostrzegamy, że ma strukturę, pewne cechy, które wymagają bardziej szczegółowego opisu. Podobnie jest z izocentrum. Nie trywialność zagadnienia znalazła swoje odzwierciedlenie w bardzo wielu różnych metodach pomiaru izocentrum [1]. W tej publikacji podzielimy się naszym spojrzeniem na pojęcie izocentrum, koncentrując się na izocentrum mechanicznym przyspieszacza liniowego.

3

Ocena parametrów rozkładu dawki dla pacjentek z lewostronnym nowotworem piersi napromienianych techniką VMAT na głębokim wdechu

Pietrzyk Izabela, Szczyrek Zofia, Daniluk Anna

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 3

247--252

PL

Celem pracy jest dokonanie analizy porównawczej parametrów rozkładu dawki na swobodnym oddechu (ang. Free breathing, FB) i wstrzymanym głębokim wdechu (ang. Deep inspiration breath-hold, DIBH) dla pacjentek z lewostronnym nowotworem piersi napromienianych techniką VMAT. Praca została wykonana w Narodowym Instytucie Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie – Państwowym Instytucie Badawczym przy ul. Wawelskiej 15 w Warszawie. Analizę parametrów rozkładu dawki przeprowadzono na grupie 30 pacjentek napromienianych na obszar blizny po mastektomii oraz na obszar loży pooperacyjnej. Plany napromieniania wykonane zostały w systemie planowania leczenia Monaco firmy ELEKTA. Porównanie planów leczenia na swobodnym oddechu i wstrzymanym głębokim wdechu wykazało, że pod względem objęcia targetu żadna z technik nie jest wiodąca. Technika DIBH pozwoliła na zmniejszenie dawki w narządach krytycznych, przede wszystkim w sercu, płucu po stronie napromienianej i lewej tętnicy wieńcowej. Uzyskane redukcje średniej dawki średniej wynosiły: 40,5%, 11,2%, 56,6%, odpowiednio dla serca, płuca lewego i lewej tętnicy wieńcowej. Redukcja V20Gy i V5Gy dla serca wyniosła 91,4 i 56,6%. Dla płuca lewego V20Gy i V10Gy zredukowano o 12,9 i 8,1%, a dawkę maksymalną dla lewej tętnicy wieńcowej o 44,3%.

EN

The aim of the study is to perform a comparative analysis of the dose distribution parameters for free breathing (FB) and deep inspiration breath-hold (DIBH) for patients with left- -sided breast cancer irradiated with the VMAT technique. The work was carried out at the Maria Skłodowska-Curie – National Research Institute at Wawelska 15 Street in Warsaw. The analysis of the dose distribution parameters was carried out on a group of 30 patients irradiated on the scar after mastectomy and on the area after breast-conserving surgery. The irradiation plans were made in the Monaco treatment planning system by ELEKTA. A comparison of treatment plans with free breath and deep breath hold showed that none of the techniques was leading in terms of target acquisition. The DIBH technique allowed for dose reduction in organs at risk, mainly in the heart, lung on the irradiated side and left anterior descending. The obtained mean mean dose reductions were: 40,5%, 11,2%, 56,6% for the heart, left lung and left anterior descending, respectively. The reduction of V20Gy and V5Gy for the heart was 91,4 and 56,6%. For the left lung, V20Gy and V10Gy were reduced by 12,9 and 8,1%, and the maximum dose for the left coronary artery by 44,3%.

4

Evaluation of dosimetric implications of Pareto and constrained mode of optimization for Monaco TPS generated VMAT plans in post operated carcinoma of the left breast

Srivastava Anoop Kumar, Bharati Avinav, Rastogi Madhup, Mishra Surendra Prasad, Khurana Rohini, Hadi Rahat, Gandhi Ajeet Kumar, Mishra Lalatendu

Polish Journal of Medical Physics and Engineering

|

2021

|

Vol. 27, Iss. 1

11--18

EN

Intensity-modulated radiotherapy (IMRT) is being practiced for the last several years with a special approach for radiation therapy in post-mastectomy breast cancer patients. Meeting the cardiac dose constraints has always been a challenge during radiotherapy planning by both IMRT and VMAT (volumetric modulated arc therapy) of postmastectomy left breast patients. With the advancement in IMRT planning techniques, it has been modified to VMAT with more degrees of freedom for modulation and is being utilised more frequently. This helps in obtaining a suitable plan for achieving both the dose homogeneity in target volume and dose constraints to Organ at Risk (OAR). 10 Patients with carcinoma of the left breast (post-mastectomy) were selected for this study. VMAT treatment plans for these patients were generated for 6 MV photons on the Monaco treatment planning system (TPS) using two types of optimization modes i.e. Pareto and Constrained mode available in Monaco TPS. For comparative dosimetric evaluation of the efficacy of these two types of optimization modes similar calculation algorithms, calculation grids, arcs, and beam sequencing parameters were used for generating treatment plans. The dosimetric quantities such as volume receiving more than 95% of the prescribed dose (V95), volume receiving more than 107% of the prescribed dose (V107) and Maximum dose (Dmax) for target volume, mean dose (Dmean) for heart, volume receiving more than 30 Gy (V30) volume receiving more than 20 Gy (V20) volume receiving more than 5 Gy (V5) for ipsilateral lung and total monitor units delivered were analysed for both optimization modes. A judicious mix of multiple planning parameters and variables using these two modes of optimization was applied and recorded. Both optimization modes yielded similar outcomes. However, Pareto mode has shown better coverage for planning target volume (PTV) with comparable doses to OARs.

5

Effects of flattening filter (FF) and flattening filter-free (FFF) beams on small-field and large-field dose distribution using the VMAT treatment plan

Plaza Dominika J., Orzechowska Klaudia M., Ślosarek Krzysztof T.

Polish Journal of Medical Physics and Engineering

|

2021

|

Vol. 27, Iss. 2

137--141

EN

Introduction: The aim of the study was to evaluate the influence of flattening filter (FF) and flattening filter-free (FFF) beams on small-field and large-field dose distribution using the VMAT treatment plan. Material and methods: Dose distribution calculations were performed for the VMAT technique in two locations: the larynx (small irradiation field; average 30.1 cm2) and gynecology (large irradiation field; average 173.1 cm2) using X- 6MV flattening filter (FF) and flattening filter-free (FFF) beams. The following values were compared: the number of monitor units, minimum doses, average doses in PTV and maximum average doses in OaR (spinal cord – in larynx radiotherapy, bladder and rectum - in gynecological radiotherapy) and RPI (Radiation Planning Index) coefficient. Results and Discussion: The performed statistical tests indicate that there is a significant difference (p <0.05) between the number of monitor units in the irradiation of large (gynecological) fields between the FF and FFF beams. The dose distributions show no statistically significant differences between the flattening filter and flattening-free filter beams (regardless of the field size). Conclusions: Due to the smaller number of monitor units, it is recommended to use flattening filter beams (FF) for largefield radiotherapy.

6

Dosimetric impact of FFF over FF beam using VMAT for brain neoplasms treated with radiotherapy

Manna Sumanta, Kombathula Sri Harsha, Gayen Sanjib, Varshney Sonal, Pareek Puneet

Polish Journal of Medical Physics and Engineering

|

2021

|

Vol. 27, Iss. 3

191--199

EN

Background: This study was conducted to assess the dosimetric impact of FFF beam plans on high-grade brain neoplasms using the VMAT technique when compared with FF beam plans. Material and Methods: Thirty patients with high-grade brain neoplasms, who had received radiotherapy using VMAT technique retrospectively were selected for this study. All the patients were planned for VMAT using 6MV_FF beam and the same plan was re-optimized using 6MV_FFF beam keeping the same dose constraint. Radiotherapy dose distribution on planning target volume (PTV) and organs at risk (OAR), target conformity index (CI), Homogeneity Index (HI), Low dose volume in the patient (V5, V10, V20, and V30), and Integral dose to the whole body in both plans were compared. Results: The PTV coverage and OAR’s showed no significant differences in dose distribution between the FFF and FF beam VMAT planning. There was a reduction of the average maximum dose in the right eye, left eye, right optic nerve, and left optic nerve using FFF beams. The reduction in average low dose volume was observed in V5, V10, V20, V30, and Mean Dose. Also, a significant reduction was observed in the integral dose to the whole body using the FFF beam. Conclusions: Using FFF beams with VMAT is doable for the treatment of high-grade brain neoplasms, and the delivery mode of the FFF beam in VMAT may yield similar results to FF beam which should be confirmed in a large scale prospective clinical trial.

7

Propozycja strategii postępowania z planami leczenia dla akceleratorów liniowych o różnej konstrukcji kolimatora

Charmacińska Magdalena, Skrobała Agnieszka, Styś Sara, Pawałowski Bartosz

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2020

|

Vol. 9, nr 5

375--381

PL

Wprowadzenie W codziennej pracy ośrodka radioterapeutycznego nieuniknione są przerwy w działaniu aparatów spowodowane awariami lub przeglądami akceleratorów medycznych. W celu zachowania ciągłości leczenia pacjenci napromieniani są na innych dostępnych w ośrodku aparatach. Ze względu na to, że każdy z radioterapeutycznych planów leczenia dostosowany jest do aparatu, na którym plan ma być realizowany, koniecznym jest przygotowywanie zastępczych planów leczenia na pozostałe aparaty. Cel Celem pracy było zaproponowanie strategii postępowania z radioterapeutycznym planem leczenia w technice VMAT (ang. Volumetric Modulated Arc Therapy), tzw. planem oryginalnym w przypadku niedostępności aparatu źródłowego na przykładzie pacjentów z nowotworem stercza. Materiał i metoda Do badań zostały włączone trzy akceleratory firmy Varian znajdujące się w jednym centrum onkologii: TrueBeam, Clinac 2300 CD-S oraz Unique, posiadające 120-listkowy kolimator wielolistkowy MLC Millenium. Do przeprowadzenia badania zebrano grupę 24 pacjentów z rakiem stercza. Porównano plany leczenia pod względem liczby jednostek monitorowych oraz dawek w objętości PTV i w narządach krytycznych. Plany zweryfikowano i przeanalizowano dozymetrycznie za pomocą metody gamma. Wyniki Różnice w liczbie jednostek monitorowych pomiędzy oryginalnymi i zastępczymi planami leczenia nie przekraczały akceptowalnej wartości 2%. Zaobserwowano brak różnic pomiędzy dawkami w objętości PTV. Różnica dawki w analizowanych narządach krytycznych nie przekraczała akceptowalnego progu 2%. Wszystkie plany leczenia uzyskały minimum 95% zgodności dla weryfikacji dozymetrycznych metodą współczynnika gamma. Wnioski Wykonane badanie potwierdza możliwość realizowania radioterapeutycznych planów leczenia wykonanych w technice VMAT zamiennie na trzech akceleratorach (TrueBeam, Clinac 2300 CD-S oraz Unique, Varian), posiadających 120-listkowy kolimator MLC Millenium, dla pacjentów z nowotworem stercza.

EN

Introduction In the routine clinical work in the radiotherapeutic center, there are interruptions of the medical accelerators caused by failures or maintenance. In order to maintain the continuity of treatment, patients are irradiated with other devices available at the center. Due to the fact that each of the radiotherapeutic treatment plans is adapted to the particular accelerator on which the plan is to be implemented, it is necessary to prepare alternative treatment plans for the other accelerators. Aim The aim of the study was to propose a strategy for dealing with a radiotherapeutic treatment plan in the VMAT technique (Volumetric Modulated Arc Therapy), the so-called original plan in case of unavailability of the source accelerators on the example of patients with prostate cancer. Material and methods The study included three Varian accelerators located in one oncology center: TrueBeam, Clinac 2300 CD-S and Unique, equipped with a 120-leaf MLC Millenium multi-leaf collimator. A group of 24 patients with prostate cancer was collected for the study. Treatment plans were compared in terms of the number of monitor units and doses for PTV volume and critical organs. The plans were verified and dosimetrically analyzed using the gamma method. Results The differences in the number of monitor units between the original and two backup treatment plans did not exceed the acceptable value of 2%. No dose difference was observed for PTV. The dose difference in the analyzed critical organs did not exceed the acceptable threshold of 2%. All treatment plans achieved a minimum of 95% agreement for dosimetric verification using the gamma method. Conclusion The results of this study confirm the possibility of implementing radiotherapeutic treatment plans made in the VMAT technique, alternately on three accelerators (TrueBeam, Clinac 2300 CD-S and Unique, Varian), with a 120-leaf MLC Millenium collimator, for patients with prostate cancer.

8

Dosimetric comparison of jaw tracking in intensity modulated and volumetric modulated arc radiotherapy for carcinoma of cervix

Mani Karthick Raj, Muneem Muhtasim Aziz, Sultana Nazneen, Hossain Tanjina, Basharat Tabinda, Basu Saumen, Lingaiah Ramaa

Polish Journal of Medical Physics and Engineering

|

2019

|

Vol. 25, Iss. 3

155--164

EN

Aim: To study the dosimetric advantages of the jaw tracking technique in intensity-modulated radiotherapy (IMRT) and volumetric modulated arc radiotherapy (VMAT) for carcinoma of cervix patients. Materials and Methods: We retrospectively selected ten previously treated cervix patients in this study. All the ten patients underwent CT simulation along with immobilization and positional devices. Targets and organ at risks (OARs) were delineated slice by slice for all the patients. All the patients were planned for IMRT and VMAT with intend to deliver 50 Gy in 25 fractions. All the plans were planned with 6 MV photon beam using millennium-120 multi leaf collimator (MLC) using the TrueBeam linear accelerator. IMRT and VMAT plans were performed with jaw tracking (JT) and with static jaw (SJ) techniques by keeping the same constraints and priorities for the target volumes and critical structures for a particular patient. For standardization, all the plans were normalized to the target mean of the planning target volume. All the plans were accepted with the criteria of bladder mean dose < 40 Gy and rectum mean dose < 40 Gy without compromising the target volumes. Target conformity, dose to the critical structures and low dose volumes were recorded and analyzed for IMRT and VMAT plans with and without jaw tracking for all the patients. Results: The conformity index average of all patients followed by standard deviation (̄x± σ̄x) for JT-IMRT, SJ-IMRT, JT-VMAT and SJ-VMAT were 1.176 ± 0.139, 1.175 ± 0.139, 1.193 ± 0.220 and 1.228 ± 0.192 and homogeneity index were 0.089 ± 0.022, 0.085 ± 0.024, 0.102 ± 0.016 and 0.101 ± 0.016. In low dose volume J,T-IMRT shows a 5.4% (p-value < 0.001) overall reduction in volume receiving at least 5 Gy (V5) compared to SJ-IMRT, whereas 1.2% reduction was observed in V5 volume in JT-VMAT compared to SJ-VMAT. JT-IMRT showed mean reduction in rectum and bladder of 1.34% (p-value < 0.001) and 1.46% (p-value < 0.001) compared to SJ-IMRT, while only 0.30% and 0.03% reduction were observed between JT-VMAT and SJ-VMAT. JT-IMRT plans also showed considerable dose reduction to inthe testine, right femoral head, left femoral head and cauda compared to the SJ-IMRT plans. Conclusion: Jaw tracking resulted in decreased dose to critical structures in IMRT and VMAT plans. But significant dose reductions were observed for critical structures in the JT-IMRT compared to SJ-IMRT technique. In JT-VMAT plans dose reduction to the critical structures were not significant compared to the JT-IMRT due to relatively lesser monitor units in the VMAT plans.

9

Planowanie radioterapii dla pacjentów z protezami. Cz. 2, Analiza modelowego przypadku obszaru tarczowego otaczające o protezę tytanową

Morawska-Kaczyńska M.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2017

|

Vol. 6, nr 5

305--308

PL

Celem pracy jest ocena planów leczenia VMAT i 3D dla modelowego przypadku obszaru tarczowego otaczającego tytanową protezę kości udowej. Plany zostały wykonane z użyciem systemu planowania Monaco na bazie badania CT nogi pacjenta z rozszerzonym zakresem liczb Hounsfielda i korekcją MAR. Gęstość tytanu została przypisana poprzez zastosowanie krzywej konwersji HU-ED. Porównanie planów pokazało, że plany VMAT charakteryzuje lepsza konformalność i niższe dawki średnie w obszarze nogi oraz mniejsza wrażliwość na niepewności centrowania wiązek. Zaletą planu 3D jest natomiast łatwość jego weryfikacji dozymetrycznej in-vivo.

EN

The aim of this study is to compare VMAT and 3D plans for a case of a target volume encompassing femur prosthesis made of titanium. The plans were created with Monaco treatment planning system based on CT scans of a patient leg performed in extended mode with a MAR correction. Electron density of titanium was assigned by HU-ED conversion curve. The study showed that VMAT plans were superior over 3D plan in respect to its conformity and average dose in leg. Also, VMAT plans were less sensitive to set-up errors. The advantage of the 3D plan is a facility for its in-vivo dosimetric verification.

10

Akcelerator Edge – pierwsze doświadczenia z kolimatorami stożkowymi

Wendykier J., Bekman B., Grządziel A., Ślosarek K.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2017

|

Vol. 6, nr 6

361--364

PL

W pracy opisano pierwsze doświadczenia z systemem kolimatorów stożkowych przeznaczonych do stereotaksji realizowanej za pomocą akceleratora Edge. Zaprezentowane zostały również wyniki sprawdzenia opisanych przez producenta ograniczeń algorytmu. Przygotowano plany dla dwu różnych typów zmian wewnątrzczaszkowych z wykorzystaniem zarówno kolimatorów stożkowych, jak i techniki VMAT oraz kolimatora HD. Uzyskane wyniki zdają się potwierdzać doświadczenia innych autorów: użycie kolimatorów stożkowych może okazać się bardzo użyteczne w przypadku radioterapii niewielkich, sferycznych zmian.

EN

The first experiences with the Edge linac and using of Cone Dose Calculation for SRS-therapy were described. Some limitations of dose calculation algorithm were checked as well. For different types of targets the treatment plans were prepared both with cone system and with HD collimator and VMAT technique. Results confirm the experiences of the other authors: cone applicators may be very useful for radiation therapy of spherical, small targets.

11

Zastosowanie techniki VMAT z bramkowaniem oddechowym w radiochirurgii stereotaktycznej

Ślosarek K., Dolata Ł., Kulik R., Leszczyński W., Osewski W.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2016

|

Vol. 5, nr 4

191--197

PL

Radiochirurgia to sposób frakcjonowania dawki w radioterapii, polegający na podaniu kilku dużych dawek frakcyjnych w małej objętości. Jej realizację umożliwiają zaawansowane techniki dynamiczne. Jedną z nich jest technika, w której zastosowane są wiązki o zmiennym kształcie przy jednoczesnym obrocie głowicy akceleratora oraz zmiennej mocy dawki. Technikę tę określamy jako technikę obrotową z modulacją intensywności dawki VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy). Zmiany nowotworowe położone w strukturach anatomicznych zmieniających swoje położenie na skutek oddychania wymagają zastosowania techniki bramkowania oddechowego w celu zmniejszenia dawki w tkankach zdrowych otaczających guz nowotworowy. Bramkowanie oddechowe to technika, która polega na wyłączeniu ekspozycji promieniowania, kiedy guz nowotworowy znajduje się, wskutek oddychania pacjenta, poza wiązką promieniowania. Połączenie wyżej opisanych technik napromieniania z frakcjonowaniem radiochirurgicznym pozwala optymalnie wykorzystać oprogramowanie do obliczania rozkładu dawki, możliwości techniczne akceleratorów biomedycznych oraz radiobiologię w celu zwiększenia prawdopodobieństwa miejscowego wyleczenia. Jednak powiązanie technik napromieniania ze zmianą sposobu frakcjonowania dawki nie wystarczy, aby zastosować te metody w praktyce klinicznej. Czynnikiem niezbędnym jest obrazowe zweryfikowanie pozycji terapeutycznej pacjenta oraz dozymetryczne sprawdzenie poprawności obliczonego rozkładu dawki. Technika radiochirurgiczna z wykorzystaniem bramkowania oddechowego i VMAT omówiona zostanie na przykładzie pacjenta, który otrzymał dwa niezależne kursy radioterapii w odstępie ośmiu miesięcy. W celu zweryfikowania dawki całkowitej otrzymanej przez pacjenta zastosowano oprogramowanie do deformacji obrazu tomografii komputerowej, obrysów struktur oraz rozkładów dawki.

EN

Radiosurgery is the way of the dose fractionation were few high doses are delivered in small volume. It’s realization is possible due to dynamic techniques. One of such a technique is VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) technique where the beams with variable shape are used together with accelerator gantry rotation and dose rate modulation. If cancerous lesions are located in anatomical structures, which one could change its position by patient breathing, then it is required to use respiratory gating system to reduce delivered dose to normal tissues surrounding the tumor. Respiratory gating system turns off the radiation when the tumor is outside the radiation beam due to patient breathing. The combination of respiratory gated VMAT technique with radiosurgery allows optimum use of the dose distribution calculating system, technical capabilities of biomedical accelerators and radiobiology in order to increase the probability of a local cure. However, the combination of irradiation techniques with the changes in the dose fractionation is not enough to apply these method in clinical practice. The image guided radiation therapy is the necessary factor to verify patient treatment position. Additionally dosimetry verification of the calculated dose distribution have to be done. The respiratory gated VMAT technique will be discussed on the example of a patient who received two independent radiotherapy courses (with eight months break between). To verify the total dose, received by the patient, the dedicated software was used to perform deformation of the computed tomography volume, structures outlines and dose distributions.

12

Dozymetryczna weryfikacja dynamicznych planów leczenia VMAT

Woźniak K.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2015

|

Vol. 4, nr 3

147--152

PL

Rozwój technik napromieniania pacjentów, tj. IMRT i VMAT, pociągnął za sobą zmianę metodyki weryfikacji planów leczenia. W pomiarze pól o skomplikowanej geometrii zastosowanie ma dozymetria filmowa, która obecnie coraz częściej zastępowana jest dozymetrią z użyciem płaskich i cylindrycznych matryc wielodetektorowych. Sposoby i zasady prowadzenia indywidualnej kontroli jakości leczenia technik dynamicznych zostały opisane w międzynarodowych dokumentach AAPM oraz ESTRO. Celem pracy było wdrożenie systemów pomiarowych do dozymetrycznej weryfikacji dynamicznych planów leczenia realizowanych w technice VMAT, tj. na płaskiej wielodetektorowej matrycy komór jonizacyjnych IBA MatriXX (IBA, Niemcy), cylindrycznym fantomie ArcCheck (Sunnuclear, USA) oraz punktowych pomiarach komorą jonizacyjną typu Farmer (PTW, Niemcy). Wykonano 17 planów leczenia w tym 4 z regionu H&N, 6 z obszaru płuc, 3 z jamy brzusznej, 3 z miednicy oraz 1 plan dla obszaru blizny po mastektomii. Wszystkie plany leczenia optymalizowane były przy pomocy algorytmu Monte Carlo. Dla każdego planu wykonano następnie obliczenia w module QA potrzebne do pomiarów weryfikacyjnych: na matrycy IBA MatriXX w fantomie MultiCube, w fantomie ArcCheck oraz fantomie Virtual Water. Uzyskano bardzo dobrą zgodność rozkładów dawki: z użyciemmatrycy IBA MatriXX γ (3%, 3 mm, próg odcięcia dawki 7%) 100,00% punktów spełniło warunek γ<1, dla γ (2%, 2 mm, próg odcięcia dawki 7%) 99,83%. W fantomie ArcCheck γ (3%, 3 mm, próg odcięcia dawki 10%), warunek γ<1 spełniło średnio 98,8% punktów. Pomiary przy pomocy komory jonizacyjnej typu Farmer, umieszczonej w fantomie Virtual Water, były średnio o 2,0% wyższe od wartości dawki podawanych przez SPL Monaco.

EN

The development of irradiation techniques: IMRT and VMAT, effected in changing dosimetric verification techniques. Film dosimetry is adequate for measurements of small and complicated apertures, but nowadays is commonly replaced with flat and cylindrical multidetector arrays. The methods and the principles of quality control of individual dynamic treatment have been described in the international documents AAPM and ESTRO. The aim of this study was to introduce methods for dosimetric verification of dynamic VMAT plans, such as: flat IBA MatriXX array (IBA, Germany), cylindrical ArcCheck (Sunnuclear, USA) and point measurements using Farmer IC (PTW, Germany). There were prepared 17 treatment plans including 4 of H&N, 6 of lungs, 3 of abdomen, 3 of pelvis and 1 treatment plan of chest wall after mastectomy. All treatment plans were optimized using the Monte Carlo algorithm. For each plan there were calculated verification QA plans on the phantoms: MultiCube with IBA MatriXX, ArcCheck and Virtual Water. It was obtained a very good agreement: using IBA MatriXX in all cases γ (3%, 3 mm, treshold 7%) 100% points passed γ<1 criteria and for γ (2%, 2 mm, threshold 7%) 99.83% respectively. For ArcCheck, γ (3%, 3 mm, treshold 10%) 98.8% points passed γ<1 criteria. Average dose of all measured points using a Farmer type ionization chamber inserted in the Virtual Water phantom was 2.0% higher than the dose given by the TPS Monaco.

13

Pułapki i nadzieje współczesnej radioterapii : spojrzenie klinicysty

Topczewska-Bruns J., Filipowski T.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2014

|

Vol. 3, nr 5

247--250

PL

Radioterapia odgrywa ważną rolę w leczeniu nowotworów a nowoczesne technologie takie jak IMRT i VMAT są coraz bardziej dostępne w polskich Zakładach Radioterapii. Możliwości leczenia energią jonizującą gwałtownie wzrosły umożliwiając nowe sposoby leczenia pacjentów nawet z bardzo zaawansowanymi zmianami nowotworowymi. Rozwój inżynierii medycznej i technik komputerowych umożliwia dostarczenie bardzo konformalnego rozkładu dawki w obrębie obszarów tarczowych z jednoczesną ochroną zdrowych tkanek. Dzisiejsza radioterapia umożliwia leczenie pacjentów z dobra kontrolą miejscową, z niewielką ilością działań ubocznych a często w krótszym czasie niż to było przeszłości. Zaawansowane technologie wymagają ciągłego dokształcania wśród użytkowników aby zapewnić optymalne leczenie. W niniejszej pracy poglądowej przedstawiono kliniczne aspekty związane z zastosowaniem zaawansowanych technik radioterapii.