Farklı hesap algoritmaları ile hesaplanan tedavi planlarında yüzey dozu ve alan dışı doz değerlerinin radyokromik film ölçümleri ile karşılaştırılması

Abstract

Radyoterapide alan dışı dozların ve yüzey dozunun doğru modellenmesi klinik değerlendirme açısından büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle, tedavi planlama sisteminde (TPS) bulunan hesap algoritmalarının alan dışındaki ve yüzeydeki doz dağılımını iyi modellemesi gerekmektedir. Bu çalışmada Eclipse TPS'de bulunan Analitik Anizotropik Algoritma (AAA), Acuros XB (AXB) ve Kalem Demet Evrişim Algoritmasının (KDEA) yapmış olduğu alan dışı doz ve yüzey dozu hesaplamaları, radyokromik film ölçümleri ile karşılaştırılarak algoritmaların güvenilirliğinin kontrol edilmesi amaçlanmıştır.Çalışmada, alan dışı doz değerlendirmesi ve yüzey dozu değerlendirmesi için TPS üzerinde üç boyutlu konformal radyoterapi (3BKRT), yoğunluk ayarlı radyoterapi (YART) ve volumetrik ark terapi (VMAT) tedavi planları hazırlanmıştır. 3BKRT planları 5x5 cm2, 10x10 cm2 ve 20x20 cm2 alan boyutlarında 1.5 cm, 5 cm ve 10 cm derinlikte ayrı ayrı tasarlanmıştır. Tasarlanan tüm tedavi planları Eclipse TPS'de bulunan hesap algoritmalarının her biri ile ayrı ayrı hesaplatılmıştır. Yüzey dozu ve alan dışı doz değerlendirmesi için ayrı ayrı tasarlanan ve hesaplatılan tedavi planlarının ilgili kesitlerindeki iki boyutlu doz dağılımları, radyokromik filmler ile karşılaştırmak amacıyla tek tek dışarıya aktarılmıştır. Planların dışarıya aktarılan iki boyutlu doz dağılımları ile Varian Trilogy Tx cihazında ışınlanmış olan radyokromik filmler, Film QA. Pro. yazılımı aracılığıyla karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.3BKRT'nin alan dışı doz değerlendirmesinde hesap algoritmalarının, alan boyutu ve derinlik arttıkça, alan dışı dozu daha iyi modelleyebildiği görülmüştür. 3BKRT, YART ve VMAT tedavi tekniklerinin hepsinde, hesap algoritmaları alan dışı dozu olduğundan düşük hesaplamaktadır. Yüzey dozu değerlendirmesinde de benzer sonuçlar elde edilmiştir. Üç tedavi tekniğinde de TPS hesap algoritmaları, yüzey dozunu ve alan dışı dozu olduğundan düşük hesaplamışlardır. TPS hesap algoritmaları arasında yüzey dozunu ve alan dışı dozu gerçeğe en yakın modelleyen algoritma, AAA hesap algoritmasıdır. Ancak AAA ve AXB hesap algoritmasının arasındaki fark çok küçüktür.

Accurate modeling of the peripheral doses and surface doses have great importance for the clinical results in radiation therapy. Therefore, peripheral dose and surface dose distribution must be modeled accurately by calculation algorithms in the treatment planning system (TPS). The aim of this study to compare Analytic Anisotropic Algorithm (AAA), Acuros XB (AXB) and Pencil Beam Convolution Algorithm (PBC) with Radiochromic Film measurements and check the authenticity of the calculation algorithms.In this study, three dimensional conformal radiotherapy (3DCRT), intensity modulated radiotherapy (IMRT) and volumetric arc therapy (VMAT) plans were created on the TPS for the estimation of peripheral and surface dose. 3DCRT plans were created in three different field sizes (5x5 cm2, 10x10 cm2,20x20 cm2) and depths (1.5 cm, 5 cm,10 cm). Each treatment plans, created on the Eclipse TPS, were calculated by the different calculation algorithms. Two dimensional dose distribution of the plans that created for estimation of peripheral and surface dose, were exported. After these dose distributions exported, they had been compared with Radiochromic Films which were irradiated by Varian Trilogy Tx linear accelerator. The comparisons have been made via Film QA. Pro. software.In the estimation of 3DCRT's peripheral dose, it was observed that calculation algorithms could model better unless increasing field sizes and depths. Peripheral dose was underestimated by the calculation algorithms in the each of 3DCRT, IMRT and VMAT plans. However, AAA calculation algorithm calculated peripheral dose better than the other calculation algorithms in these three treatment techniques. The results were similar in the surface dose estimation. Each of Eclipse TPS calculation algorithms underestimated surface dose in all 3DCRT, IMRT and VMAT plans. Although all calculation algorithms underestimated the surface dose, AAA was the closest calculation algorithm to the Radiochromic Film but there was a little difference between AAA and AXB calculation algorithms.