Tedavi planlama sistemlerindeki inhomojenite düzeltme faktörlerinin akciğer dokusundaki doz dağılımına olan etkilerinin dozimetrik olarak incelenmesi

Abstract

Akciğer gibi düşük yoğunluğa sahip inhomojen ortamlarda tedavi planlama sistemlerinde farklı algoritmalarla hesaplatılan dozların gerçekte absorbe edilen doza en yakın sonuçları vermesi tedavinin doğruluğu açısından önemlidir. Bu nedenle; çalışmamızda akciğer dokusunda bulunan hava boşluğu dikkate alınarak tedavi planlama sisteminde farklı inhomojenite düzeltme algoritmaları ile hesaplanan doz dağılımlarının TLD sonuçları ile dozimetrik olarak karşılaştırılması amaçlanmıştır. Çalışmada insan modelli rando fantomun bilgisayarlı tomografik görüntüleri 0.3 cm?lik kesitlerle alınıp konturlanarak planlama bilgisayarına aktarıldı. 7, 12 ve 15 cm2?lik alan boyutlarında, 6 ve 15 MV X ışını enerjileri kullanılarak ön-arka ve oblik planlamalar, Clarkson, Convolution ve Superposition algoritmaları için hesaplatıldı. Rando fantomda merkezi kesitte belirlenen 7 noktada okunan TLD?lerdeki doz ile farklı algoritmalar için hesaplanan bu noktalardaki dozlar karşılaştırıldı. Ön-arka ışınlamada parankim içi noktalarda; Superposition algoritmasında hiç bir alan ve enerji de %5 üzeri deviasyon saptanmazken, Clarkson ve Convolution algoritmalarında alan ve enerji küçüldükçe %5 üzeri deviasyan gösteren nokta sayısı artmıştır. Her üç algoritmada da alan küçüldükçe deviasyon büyüklüğü artmaktadır. Superposition algoritması için bu değer maksimum %4.2 iken, diğer iki algoritma için maksimum %10?lar civarındadır. Enerji farklılığının deviasyon büyüklüğüne etkisi gözlenmemiştir. Oblik ışınlama da Superposition algoritmasında hiçbir noktada %5 üzeri deviasyon saptanmazken, Clarkson ve Convolution algoritmasında, yüksek enerjide alan küçüldükçe %5 üzeri deviasyon sayı ve büyüklüğü artmıştır. Deviasyon yönü incelendiğinde, parankim içi noktalarda algoritmalar ile hesaplanan dozların TLD ölçüm dozlarına göre bir iki istisna dışında nerdeyse tüm noktalarda daha yüksek olduğu görülmüştür. Özellikle Clarkson ve Convolution algoritmalarının kullanımı, akciğer dokusunda yüksek doz tahmini ile sonuçlanmaktadır. Çalışmamızda fantomda tümör modeli oluşturulmasa da, bunun hedefte doz artırımını sınırlayacağı ve hatta düşük doza sebebiyet verebileceği akılda tutulmalıdır. Anahtar Kelimeler: Akciğer, inhomojenite düzeltme algoritmaları, doz hesaplamaları

The verification of the accuracy in dose calculation in low density tissues like lung by different algorithms in the treatment planning system is an important task to make the delivery of treatment correct. So, in the lung tissue, it was aimed to compare of dose distributions calculated by different inhomogeneity correction algorithms with those measured by TLD. In the study, an anthropomorphic phantom representing the human thorax was scanned using 3-mm slice thickness and the images were transferred to the treatment planning systems after contouring. Calculations were performed using the CMS Clarkson, the CMS Convolution and the CMS Superposition for the AP/PA and oblique planning with different energies (6 and 15 MV) and field sizes (7x7 cm2, 12x12 cm2 and 15x15 cm2). The comparison was made between the dose at the seven different points at the isocentre in the phantom and the dose at the same points calculated by different algorithms. At points located in the lung parenchyma for AP/PA planning; while no points were detected to be outside of the agreement criteria (>5%) for the Superposition algorithm, the number of deviations outside agreement criteria increased with lower energy and smaller field size for the Clarkson and the Convolution algorithms. The greater deviations were observed as the field size gets smaller for all algorithms. The maximum deviation for the Superposition and the other two algorithms was detected to be a 4.2% and at around 10.5%, respectively. No effect of different energies on the size of deviation was observed. For oblique planning, no points outside of agreement criteria were detected for the Superposition algorithm. In the Clarkson and Convolution algorithms, the increase in number outside of agreement criteria and the size of deviation occurred only for high energy with smaller field size. Regarding the direction of deviation, all algorithms for almost all points overestimated the dose compared to the dose measured in the TLD. Our results show that using especially Clarkson and Convolution algorithms overestimates the dose in the lung. Despite the tumor model in the phantom was not used for our study, this may limit the dose escalation or even result in underdosing the target. Key Words: Lung, Inhomogeneity correction algorithms, Dose calculations