Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Obrazowanie MRI we współczesnej radioterapii – ogólne zasady

Oborska-Kumaszyńska Dominika

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2023

|

Vol. 12, nr 1

19--25

PL

Zwiększona zgodność dozymetryczna nowoczesnych technik leczenia, takich jak IMRT i VMAT, stworzyła zwiększone wymagania dotyczące dokładności wyznaczania targetów przy wsparciu informacji obrazowej z różnych modalności. Aby dokładnie zapewnić wysoką konformalność leczenia, potrzebna jest precyzyjna definicja guza i OAR (organy ryzyka). Jest to główny powód, dla którego MRI znalazło zastosowanie w planowaniu radioterapii. Najczęściej obrazowanie TK nadal stanowi główną i referencyjną modalność obrazową. Obrazowanie w rezonansie magnetycznym (MRI) jest coraz częściej wykorzystywane w planowaniu radioterapii (RT). Wynika to z lepszego kontrastu tkanek miękkich w porównaniu z obrazowaniem w tomografii komputerowej (TK). Z punktu widzenia zastosowania obrazowania w planowaniu leczenia i potrzeb radioterapii w tym zakresie, w zasadzie pożądana byłaby możliwość całkowitego zastąpienia symulatora TK odpowiednim skanowaniem MRI. (TG-101) (AAPM) zajmująca się stereotaktyczną RT ciała stwierdza, że MRI jest złotym standardem w wizualizacji guzów mózgu i „jest coraz częściej stosowany w zastosowaniach SBRT, w tym raka prostaty, guzów kręgosłupa, piersi i guzów litych jamy brzusznej”. Jednak z uwagi na kwestię dotyczącą zapewnienia dokładności geometrycznej i wymóg oszacowania gęstości elektronowej do obliczeń dawki, w praktyce obrazowanie MRI jest używane głównie w fuzji ze skanem uzyskanym na symulatorze TK.

EN

The increased dosimetric compatibility of modern treatment techniques, such as IMRT and VMAT, has created greater requirements for the accuracy of targeting based on the image information provided from different modalities. Accurate tumour and OAR definition is needed to ensure accurately high conformity of treatment. This is the main reason that MRI has found place in radiotherapy planning. Still, CT imaging continues to be the main and reference imaging modality in this field, however MRI has been increasingly used in radiotherapy (RT) planning. This is due to the better soft tissue contrast compared to CT scans. It would be desirable in principle to be able to completely replace the CT simulation with an appropriate MRI acquisition. (TG-101) (AAPM) for stereotactic body RT states that MRI is the gold standard for visualizing brain tumours and “is increasingly used in SBRT applications including prostate cancer, spinal tumours, breast and abdominal solid tumours.” However, due to the problem of ensuring geometric accuracy and the requirement to estimate the electron density for dose calculations, in practice MRI imaging is mainly used a registered with a CT simulation for marking up targets and OARs and planning purposes.

2

Radioterapia protonowa. Cz. 5, Pozycjonowanie pacjenta w radioterapii protonowej nowotworów zlokalizowanych poza narządem wzroku

Mikołajski Tomasz, Dziechciarz Weronika, Rydygier Marzena, Radolińska Monika, Kopeć Renata

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 5

381--387

PL

Radioterapia protonowa, dostępna w Polsce od 2011 roku, wymaga szczególnie dokładnego pozycjonowania pacjenta ze względu na fizykę wiązki protonowej. Unieruchomienia stosowane dla pacjentów, napromienianych z powodu nowotworów zlokalizowanych w okolicy mózgowia czy też głowy/ szyi, nie odbiegają znacząco od unieruchomień stosowanych w nowoczesnych metodach radioterapii fotonowej. Jednakże wykorzystywane zestawy unieruchomień indywidualnych muszą zapewnić jak najwierniejsze codzienne odtworzenie pozycji terapeutycznej pacjenta, aby przeprowadzane napromienianie mogło być jak najbardziej konformalne. Szereg czynności – od wykonania unieruchomienia, poprzez obrazowanie i weryfikację pozycji pacjenta – ma finalnie na celu zapewnienie jak najmniejszej toksyczności leczenia przy zachowanej jego radykalności. W niniejszym artykule przedstawiono elementy składające się na indywidualny zestaw unieruchomień pacjenta oraz przybliżono procedury obrazowania i weryfikacji pozycji pacjenta, z uwzględnieniem różnic między radioterapią protonową a konwencjonalną radioterapią fotonową.

EN

Proton beam therapy has been available in Poland since 2011. Patients with brain tumors or head and neck tumors are immobilized in a very similar way to the patients undergoing photon radiotherapy. However, the individual immobilization sets used must ensure that the patient’s therapeutic position is reproduced as closely as possible on a daily basis, so that the irradiation can be as conformal as possible. Each activity, from immobilization, through imaging and verification of the patient’s position, is aimed at ensuring the minimum toxicity of treatment while maintaining its radicality. This article presents the components of an individual patient immobilization set, introduces imaging and patient position verification procedures, and presents the differences between proton radiotherapy and conventional photon radiotherapy.

3

Radioterapia protonowa. Cz. 4, Wstęp do planowania leczenia

Garbacz Magdalena, Foltyńska Gabriela, Rydygier Marzena, Krzempek Dawid, Kopeć Renata

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 4

269--34

PL

Planowanie leczenia w radioterapii protonowej w niektórych aspektach będzie różnić się od planowania z zastosowaniem wiązek fotonowych ze względu na różnice we właściwościach fizycznych obu tych wiązek. Występujący dla wiązek protonowych pik Bragga daje możliwość ograniczenia dawki za zmianą nowotworową, ale wpływa również na strategię wyboru wiązek, która będzie bezpieczna dla pacjenta. Pojawiają się również inne metody obliczeń dawki, techniki napromieniania pacjenta oraz optymalizacji planów leczenia. Narzędzia obliczeniowe rozkładów dawki stosowane w praktyce klinicznej muszą zapewniać dużą dokładność i zgodność obliczeń z danymi eksperymentalnymi w celu minimalizacji niepewności zasięgu wiązki protonowej. Obecne systemy do planowania leczenia w większości bazują na algorytmach analitycznych, ale pojawiają się również systemy oferujące symulacje transportu cząstek oparte o metody Monte Carlo. Dodatkowo kody transportu promieniowania pozwalają uwzględnić wpływ innych wielkości fizycznych na rozkład dawki, w tym względną skuteczność biologiczną wiązki protonowej. W niniejszej pracy zostaną przedstawione najważniejsze aspekty w planowaniu leczenia wiązkami protonowymi wraz z dyskusją aktualnych problemów i strategii ich rozwiązywania.

EN

Treatment planning in proton radiotherapy, in some aspects, will differ from planning with photon beams, due to differences in the physical properties of these two beams. The Bragg peak that occurs for proton beams provides an opportunity to reduce the dose behind the tumor, but it also affects the strategy for selecting beams that will be safe for the patient. Other methods of dose calculations, patient irradiation techniques and optimization of treatment plans are also appearing. Dose distribution calculation tools used in clinical practice must ensure high accuracy and compatibility of calculations with experimental data to minimize proton beam range uncertainty. Current treatment planning systems are mostly based on analytical algorithms, but systems offering particle transport simulations based on Monte Carlo methods are also being developed. In addition, radiation transport codes make it possible to take into account the influence of other physical quantities on dose distribution, including the relative biological effectiveness of the proton beam. This review will present the most important aspects in proton treatment planning, along with a discussion of current problems and strategies for solving them.

4

Porównanie planów leczenia raka gruczołu krokowego w t echnice VMAT optymalizowanych ręcznie i przy pomocy algorytmu RapidPlan z funkcją Aperture Shape Controller

Półtorak Michał, Świerczyński Maciej, Czyżew Beata, Weinert Bartosz, Pawłów Katarzyna, Goraj Magdalena, Rolski Wojciech

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 6

503--509

PL

Automatyczne planowanie znalazło swoje zastosowanie między innymi w teleradioterapii. Dzięki tej funkcjonalności użytkownicy dostali możliwość podniesienia jakości procesu przygotowania planu leczenia. Firma Varian Medical Systems (VMS) wprowadziła narzędzie o nazwie RapidPlan (RP) zintegrowane z systemem planowania leczenia Eclipse. W pracy wykorzystano tomografię komputerową do planowania leczenia 50 pacjentów z rakiem gruczołu krokowego. Porównano 250 planów opracowanych przez grupę Fizyków z planami wykonanymi za pomocą modułu RP z zastosowaniem funkcji Aperture Shape Controller (ASC) z podziałem na ASC:OFF, VeryLow, Moderate, VeryHigh. W badaniu zostały porównane rozkłady dawek w objętościach tarczowych Planning Target Volume (PTV) oraz dawki w narządach, takich jak: odbytnica, pęcherz, główki kości udowych. Dla PTV przeanalizowano parametry, takie jak: V95%, D2%, odchylenie standardowe oraz stosunek objętości izodozy 50% do objętości PTV. Dla narządów krytycznych, takich jak pęcherz oraz odbytnica, zostały porównane następujące parametry: Dśr, V50%, V50Gy, natomiast dla główek kości udowych zostały przeanalizowane D2%, V30%, V40%, V50%. Dodatkowo porównano objętości w cm3 V25%, V50%, V70%, V90% dawki przepisanej. W celu sprawdzenia, czy różnice w opisanych wyżej grupach są istotne statystycznie, wykonano test t-Studenta dla prób niezależnych. Do zbadania, czy dane podlegają rozkładowi normalnemu, użyto testu Shapiro-Wilka. Dla danych, które nie podlegały rozkładowi normalnemu, przeprowadzono nieparametryczny test U Manna-Whitneya. W przypadku dawki w objętościach tarczowych parametr V95% > 98% spełniał kryteria zarówno dla planów w grupie Fizycy, jak i planów RP. W przypadku pęcherza oraz odbytnicy uśrednione parametry Dśr, V50%, V50Gy [%], V50Gy [cm3] są wyższe w grupie Fizycy w porównaniu z planami z użyciem RP. Natomiast parametry, takie jak D2%, odchylenie standardowe, stosunek objętości izodozy 50% do objętości PTV, są wyższe w grupie planów RP. Objętości w cm3 – V25%, V50%, V70%, V90% dawki przepisanej są wyższe w grupie Fizycy. W oparciu o uzyskane wyniki wykazano, że plany wygenerowane za pomocą RP osiągają zadowalające rezultaty i mogą być stosowane klinicznie z użyciem funkcji ASC: OFF.

EN

Automatic planning has found its application among others in teleradiotherapy. Thanks to this functionality, users received the opportunity to improve the quality of the process of preparing a treatment plan. Varian Medical Systems (VMS) introduced a tool called RapidPlan (RP) integrated with the Eclipse treatment planning system. Computed tomography of 50 patients with prostate cancer was used in the study. 250 plans made by a group of Physicist were compared with plans made by using the RP module with the Aperture Shape Controller (ASC) divided into: ASC:OFF, VeryLow, Moderate, VeryHigh. The study compared dose distribution in Planning Target Volume (PTV) and dose distributions in organs such as: rectum, bladder, femoral heads. PTV parameters were analyzed such as: V95%, D2%, standard deviation and the ratio of the volume of isodose 50% to the PTV volume. For organs at risk such as bladder and rectum, the following parameters were compared: Dmean, V50%, V50Gy, and for femoral heads: D2%, V30%, V40%, V50%. In addition, volumes in cm3 V25%, V50%, V70%, V90% of the prescribed dose were compared. In order to check statistically significant differences in the groups described above Student’s t-test was performed for independent samples. The Shapiro-Wilk test was used to check if the data are normally distributed. For data that is not normally distributed the U Manna-Whitneya test was performed. In the case of a dose in target volumes, the V95% > 98% parameter met the criteria for both plans in the Physicist group and plans in the RP group. For bladder and rectum, average parameters such as Dmean, V50%, V50Gy [%], V50Gy [cm3] are higher in the group of Physicist compared to plans with the use of RP. Parameters such as D2%, standard deviation, the ratio of isodose 50% volume to PTV volume is higher in the group of RP plans. Volume in cm3 – V25%, V50%, V70%, V90% of the prescribed dose are higher in the Physicist group. Based on the obtained results, it was shown that the plans generated using RP achieve satisfying results and can be used clinically with the ASC:OFF function.

5

Metody optymalizacji wielokryterialnej w planowaniu leczenia w radioterapii

Oborska-Kumaszyńska Dominika, Jaganathan Arun

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2021

|

Vol. 10, nr 3

243--252

PL

Planowanie leczenia w radioterapii wiąże się z podstawowymi z natury tego procesu kompromisami między kontrolą guza (homogenność rozkładu dawki, konformalność rozkładu dawki, pokrycie targetu przypisaną dawką) a oszczędzeniem normalnej/zdrowej tkanki, między wydajnością czasową tego procesu i jakością rozkładu dawki oraz między jakością planu nominalnego a stabilnością. Przy uwzględnieniu złożoności procesu planowania leczenia oraz kontradykcyjnych kompromisów narzędziami wspomagającymi osiągnięcie celów są metody wielokryterialnej optymalizacji wbudowane w systemy planowania leczenia. Znalezienie wartości wag w stosunku do parametrów optymalizacyjnych dla targetów i ograniczeń poza tymi targetami, które kondensują wszystkie wymagania kliniczne w jednej liczbie, nie jest procesem trywialnym. To co na pewno komplikuje rozwiązanie tego zagadnienia, to fakt, że wagi nie mają bezpośredniej interpretacji klinicznej, a ponadto przy ich doborze nie jest wiadomo, jak realistyczne jest osiągnięcie celów tej optymalizacji. Planowanie radioterapii wiąże się z nieodłącznymi kompromisami: podstawowym celem leczenia nowotworów wystarczająco wysoką, jednolitą lub modulowaną zgodnie z przypisaniem dawką, co pozostaje w sprzeczności z zerową dawką w obszarze zdrowej tkanki. Zrozumienie tych kompromisów w pojęciu optymalizacji w poszczególnych przypadkach można uzyskać, obliczając dla każdego pacjenta bazę danych optymalnych planów Pareto. Plan leczenia jest optymalny w sensie Pareto, jeśli jest wykonalny i nie ma innego wykonalnego planu, który byłby lepszy w co najmniej jednym wymiernym kryterium. Zbiór wszystkich takich planów, które spełniają to kryterium nie dominacji, stanowią optymalną powierzchnię Pareto, a rozwiązania są Pareto optymalnymi. W artykule opisane zostały dwa przypadki targetu o kształcie polygonalnym/torusa, otaczającego OAR – targetem był kręg kręgosłupa, a OAR (Organ at Risk) – rdzeń kręgowy. W ramach procesu planowania leczenia przeprowadzono analizę najlepszego możliwego podejścia do planowania leczenia radioterapią w przypadku wielopoligonowych PTV z ograniczeniem dawek dla OAR metodą opartą o optymalizację wielokryterialną i podejmowanie decyzji w oparciu o adaptacyjną warstwową aproksymację (DMAS – Decision Making Adaptative Sandwiching Approximation Method ).

EN

Treatment planning in radiotherapy involves the fundamental trade-offs inherent in this process between tumor control (dose distribution homogeneity, dose distribution conformity, target coverage) and normal tissue sparing, between the time efficiency of this process and the quality of the dose distribution, and between the quality of the plan. nominal plan and stability. Methods of multi-criteria optimization, built into treatment planning systems (TPSs) can provide solutions for the complexity of the treatment planning process, contradictory compromises, and support the achievement of goals.. Finding weights for optimization parameters for targets and constraints beyond those targets that condense all clinical requirements into a single number is not a trivial process. What certainly complicates the solution of this problem is the fact that the weights do not have a direct clinical interpretation. Moreover, when selecting them, it is not known how realistic it is to achieve the goals of optimisation. Planning radiotherapy involves inherent trade-offs: the primary goal of cancer treatment with high enough, uniform or modulated dose, which is at odds with zero in normal tissue. Understanding these trade-offs in the concept of optimization can be approached by computing a database of optimal Pareto plans for each patient. A treatment plan is Pareto optimal if it is feasible and there is no other feasible plan that is better at least on one measurable criterion. The set of all such plans that meet this non-dominance criterion constitutes the optimal Pareto area, and the solutions are Pareto optimal. The article describes two cases of a horseshoe/torus-shaped target surrounding an OAR (organ at risk) - the target was the vertebrae of the spine and the OAR was the spinal cord. The method of multi-criteria optimization and a decision making adaptive sandwiching approximation method (DMAS) were used as part of the treatment planning process, an analysis of the best possible approach in the case of multi-polygon PTV with dose limitation for OAR.

6

Implementation of carbon fibre treatment couches in the XiO® and Monaco® Treatment Planning Systems

Reenen Van Christoffel Jacobus, Trauernicht Christoph Jan

Polish Journal of Medical Physics and Engineering

|

2020

|

Vol. 26, Iss. 4

211--215

EN

Purpose: Carbon fibre treatment couches on linear accelerators provide a strong, rigid framework for patient support. Patient safety is a priority, therefore the dosimetric properties of treatment couches need to be accurately incorporated in treatment plans, to minimize differences between planned and delivered dose. This study aims to determine the attenuation effect of treatment couches for 3-D Conformal Radiotherapy (3-D CRT) and to validate the implementation thereof in the XiO and Monaco treatment planning systems (TPS). Material and methods: Attenuation measurements were performed on the ELEKTA Connexion couches of the ELEKTA Precise and Synergy-Agility linear accelerators. Measurements were made at 10° intervals in RMI-457 Solid water (30 cm x 30 cm x 30 cm) using a PTW Farmer-type ionization chamber (TW30013) positioned at the accelerator’s isocentre. The percentage attenuation was calculated as the ratio of the electrometer readings for parallelopposed fields. The Computed Tomography (CT) data sets of the set-ups were obtained on a Philips Big Bore 16-slice CT scanner and exported to the TPS. The individual couch structures were delineated and electron density (ED) values were assigned using the commissioned CT-to-ED curve. Test treatment plans were generated with 100MU per field at 10° gantry intervals. Results: The percentage attenuation was determined to be within 2% and 3% for beams perpendicular to the couch surface for XiO and Monaco, respectively. The maximum attenuation was observed for oblique fields which was significantly higher than the manufacturer specified values. TPS validation showed an agreement to 1% for XiO and Monaco. At extreme oblique angles, both planning systems overestimated this effect up to a maximum of 4%. Conclusions: Couch attenuation differs significantly with gantry angle and beam energy. As a result, the treatment couch models should be included in all treatment planning calculations.

7

Procedury fizyczne przed wykonaniem terapii Gamma Knife

Kozłowska B., Antończyk-Szewczyk K., Mitek A.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2018

|

Vol. 7, nr 5

351--354

PL

Współczesna medycyna oraz wysokie wymagania pacjentów stawiają duże wyzwanie nie tylko przed lekarzami, ale również przed fizykami medycznymi, którzy odpowiedzialni są m.in. za sprawne działanie urządzeń terapeutycznych oraz diagnostycznych. W celu weryfikacji poprawności działania urządzeń terapeutycznych wykonywane są testy kontrolne. W przypadku urządzenia Gamma Knife przeprowadza się testy dzienne, miesięczne oraz roczne. Istotnym testem jest test precyzji ogniska (geometryczny test QA oraz test Pin Point), a także dozymetria. Weryfikacja planów leczenia odbywa się przy użyciu niezależnego oprogramowania GammaKnifeCheck MuCheck v.9.2.0.

EN

Modern medicine and high requirements of patients pose a big challenge not only for doctors but also for medical physicists, who are responsible for the efficient operation of therapeutic and diagnostic devices. In order to verify the correct functioning of the therapeutic devices, control tests are performed. The Gamma Knife tests are the following: daily, monthly and yearly. An important test is the focus precision test (Geometric QA test and Pin Point test) and dosimetry. Verification of treatment plans is carried out using the independent software GammaKnifeCheck MuCheck v.9.2.0.

8

Simplification of breast deformation modelling to support breast cancer treatment planning

Danch-Wierzchowska M., Borys D., Bobek-Billewicz B., Jarzab M., Swierniak A.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2016

|

Vol. 36, no. 4

531--536

EN

The exact delineation of tumour boundaries is of utmost importance in the planning of cancer therapy, either surgery or pre- or post-operative radiation treatment. In the case of breast cancer one of the most advanced modalities is magnetic resonance imaging (MRI). Although MRI scans provide wealth of information about the structure of a tumour and the surrounding tissues, the data obtained represent the patient in a prone position, with breast, in a coil while surgery is performed in a supine position, on lying breast. There is no doubt that a patient's breast in both positions has a different shape and that this influences the intra-breast relations. Our present preliminary study introduces a simple breast model developed from prone images. The model should be built rapidly and by a simple procedure, based only on essential structures, and the goal is to prove its usefulness in treatment planning.

9

Polimery w teleradioterapii

Łukowiak M., Fray M. el, Piątek-Hnat M., Lewocki M.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2015

|

Vol. 4, nr 1

29--32

PL

W artykule przedstawiono przykłady zastosowań materiałów polimerowych do celów klinicznych w teleradioterapii oraz zwrócono uwagę na potrzebę interdyscyplinarnego podejścia i współpracy pomiędzy jednostkami klinicznymi a ośrodkami naukowymi w celu zapewnienia wysokiej jakości realizowanego leczenia.

EN

The examples of polymer materials applications in teleradiotherapy, were introduced in the paper. The necessity of interdisciplinary approach and cooperation between the clinical and research centers, to ensure high quality of treatment, were underlined.

10

Ocena wpływu małych dawek – nieterapeutycznych – na czynność bioelektryczną mózgu u pacjentów napromienianych w rejonie głowy i szyi. Doniesienie wstępne

Łukowiak M., Jezierska K., Podraza H., Podraza W., Lewocki M.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2015

|

Vol. 21, nr 1

16--23

PL

W ostatnich latach radiobiolodzy we współpracy z fizykami medycznymi i radioterapeutami próbują oszacować toksyczność małych dawek promieniowania jonizującego na zdrowe tkanki znajdujące się w sąsiedztwie obszarów eksponowanych na wysokie dawki terapeutyczne. Poniższa praca jest próbą oszacowania wpływu małych dawek, w zakresie od 50 do 1000 cGy, na obszar mózgowia u pacjentów poddawanych radioterapii w obszarze głowy i szyi, na podstawie zapisu czynności bioelektrycznej mózgu zarejestrowanego przed i po leczeniu. W badaniu analizowane są dwa schematy napromieniania pacjentów techniką IMRT (ang. Intensity-Modulated Radiation Therapy), różniące się liczbą wiązek terapeutycznych oraz kątami ich wejścia.

EN

In the last years, radiobiologists together with medical physicists and radiotherapeutists try to estimate the toxicity of low doses ionizing radiation on healthy tissue located near the regions exposed to high therapeutic doses. This work presents an attempt to examine the low doses ionizing radiation in range of 50 to 1000 cGy brain tissue in patients irradiated in head and neck region by exploiting the bioelectric brain signals registered before and after the treatment. Two modes of Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) irradiation, with various numbers of therapeutic beams and input angles, were analysed.

11

Monte Carlo calculated CT numbers for improved heavy ion treatment planning

Qamhiyeh S., Wysocka-Rabin A., Jäkel O.

Nukleonika

|

2014

|

Vol. 59, No. 1

15--23

EN

Better knowledge of CT number values and their uncertainties can be applied to improve heavy ion treatment planning. We developed a novel method to calculate CT numbers for a computed tomography (CT) scanner using the Monte Carlo (MC) code, BEAMnrc/EGSnrc. To generate the initial beam shape and spectra we conducted full simulations of an X-ray tube, filters and beam shapers for a Siemens Emotion CT. The simulation output files were analyzed to calculate projections of a phantom with inserts. A simple reconstruction algorithm (FBP using a Ram-Lak filter) was applied to calculate the pixel values, which represent an attenuation coefficient, normalized in such a way to give zero for water (Hounsfield unit (HU)). Measured and Monte Carlo calculated CT numbers were compared. The average deviation between measured and simulated CT numbers was 4 ± 4 HU and the standard deviation σ was 49 ± 4 HU. The simulation also correctly predicted the behaviour of H-materials compared to a Gammex tissue substitutes. We believe the developed approach represents a useful new tool for evaluating the effect of CT scanner and phantom parameters on CT number values.

12

Simulation of computed tomography (CT) images using a Monte Carlo approach

Wysocka-Rabin A. M., Qamhiyeh S., Jäkel O.

Nukleonika

|

2011

|

Vol. 56, No. 4

299-304

EN

Heavy ion treatment planning uses an empirical scanner-dependent calibration relation between computed tomography (CT) numbers and ion range. Any deviation in the values of CT numbers will cause a drift in the calibration curve of the CT scanner, which can reduce the accuracy of treatment beam delivery. To reduce uncertainty in the empirical estimation of CT numbers, we developed a simulation that takes into consideration the geometry, composition, and physical process that underlie their measurement. This approach uses Monte Carlo (MC) simulations, followed by a simple filtered back-projection reconstruction. The MC code used is BEAMnrc/EGSnrc. With the manufacturer’s permission, we simulated the components (X-ray tube, associated filters and beam shapers) of a Siemens Emotion CT. We then generated an initial beam shape and spectra, and performed further simulations using the phantom with substitutes. We analyzed the resulting phase space file to calculate projections, taking into account the energy response of the CT detectors. Then, we applied a simple reconstruction algorithm to the calculated projections in order to receive the CT image.

13

Monte Carlo calculation of scattered radiation from applicators in low energy clinical electron beams

Jabbari N., Hashemi-Malayeri B., Farajollahi A. R., Kazemnejad A.

Nukleonika

|

2007

|

Vol. 52, nr 3

97-103

EN

. In radiotherapy with electron beams, scattered radiation from an electron applicator influences the dose distribution in the patient. The contribution of this radiation to the patient dose is significant, even in modern accelerators. In most of radiotherapy treatment planning systems, this component is not explicitly included. In addition, the scattered radiation produced by applicators varies based on the applicator design as well as the field size and distance from the applicators. The aim of this study was to calculate the amount of scattered dose contribution from applicators. We also tried to provide an extensive set of calculated data that could be used as input or benchmark data for advanced treatment planning systems that use Monte Carlo algorithms for dose distribution calculations. Electron beams produced by a NEPTUN 10PC medical linac were modeled using the BEAMnrc system. Central axis depth dose curves of the electron beams were measured and calculated, with and without the applicators in place, for different field sizes and energies. The scattered radiation from the applicators was determined by subtracting the central axis depth dose curves obtained without the applicators from that with the applicator. The results of this study indicated that the scattered radiation from the electron applicators of the NEPTUN 10PC is significant and cannot be neglected in advanced treatment planning systems. Furthermore, our results showed that the scattered radiation depends on the field size and decreases almost linearly with depth.