ارزیابی میزان خطای محاسبات دز سیستم طراحی درمان در ریه هنگام درمان با الکترون به روش Three-Dimensional Conformal Radiation Therapy (3D-CRT)

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 استادیار، گروه رادیوتراپی آنکولوژی، بیمارستان سیدالشهدا (ع)، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: محاسبات دقیق دز در نواحی ناهمگن بدن مانند ریه، می‌تواند برای سیستم‌های طراحی درمان پیچیده باشد. هدف از انجام این مطالعه، بررسی میزان خطای سیستم طراحی درمان (Treatment planning system یا TPS) از نوع Targeted Image-Guided Radiation Therapy (TiGRT TPS) در محاسبه‌ی توزیع دز الکترون‌ها در بافت ریه هنگام درمان با الکترون به روش 3-dimensional conformal radiation therapy (3D-CRT) بود.روش‌ها: تکنیک تابش مستقیم الکترون با انرژی 10 مگاالکترون‌ولت، با استفاده از TPS بر روی تصاویر Computed tomography scan (CT scan) فانتوم Rando اجرا شد. سپس، فانتوم مطابق با تکنیک مورد نظر با دستگاه Siemens Primus تحت تابش قرار گرفت. اندازه‌گیری دز با استفاده از دزیمترهای ترمولومینسانس (Thermo luminescent dosimeter-100 یا TLD-100) LiF در ریه انجام شد. سپس، مقادیر دز محاسبه شده با TPS و نتایج حاصل از اندازه‌گیری با هم مقایسه شد.یافته‌ها: کمینه و بیشینه‌ی درصد خطای محاسبات توزیع دز توسط TPS در مقایسه با مقادیر مربوط به اندازه‌گیری‌های انجام شده، به ترتیب در مرز بین دیواره‌ی قفسه‌ی سینه- ریه (86/0 درصد) و انتهای ریه (14/76 درصد) رخ داد.نتیجه‌گیری: به نظر می‌رسد TPS قادر به اجرای برخی از تصحیحات مربوط به ناهمگنی‌ها هنگام الکترون‌درمانی نیست. در این مطالعه، ناهمگنی‌ها شامل استخوان‌های دنده و بافت ریه بود. خطاهای محاسبه شده، ممکن است در نتیجه‌ی در نظر نگرفتن تولید پرتوهای ثانویه و پراکندگی متعدد الکترون‌ها هنگام برخورد الکترون با استخوان‌های دنده و همچنین، آلودگی به پرتوی ایکس در انتهای برد الکترون‌ها باشد. بنابراین، محاسبات توزیع دز پرتوهای الکترونی که توسط TPS در بافت ریه انجام شد، با عدم قطعیت همراه است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Calculation Errors of Treatment Planning System in Dose Distribution of Electron Beams inside the Lung in Three-Dimensional Conformal Radiation Therapy (3D-CRT)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Bagher Tavakoli 1
  • Hossein Taheri 2
  • Ali Akhavan 3
1 Professor, Department of Medical Physics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 MSc Student, Department of Medical Physics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Assistance Professor, Department of Radiotherapy Oncology, Seyed Alshohada Hospital, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: Calculation of dose distribution of electron beams within in homogeneities may be complex for some of treatment planning systems (TPS). The aim of this study was to investigate the calculation errors of targeted image-guided radiation therapy treatment planning systems (TiGRT TPS) for dose distribution of electron beams within lung.Methods: The computed tomography (CT) images of an anthropomorphic Rando phantom were imported on the treatment planning systems (TiGRT, Lina Tech, China). The direct 10 MeV electron plan was performed by the TiGRT treatment planning systems. According to the plan, the phantom was irradiated using 10 MeV electrons of Siemens Primus linac. Dose measurements were done using LiF (TLD-100) inside the lung of this phantom. Finally, the calculation of the treatment planning systems was compared to the dose measurements.Findings: The minimum (0.86%) and maximum (76.14%) calculation errors of the treatment planning systems were occurred on the chest wall-lung interface and at the end of lung, respectively.Conclusion: It considerably seems that the treatment planning systems may not be able to perform some of essential corrections for dose distribution of electrons within in homogeneities. In this study, the in- homogeneities included ribs and lung with low electron density. The calculation errors may be resulted from production of secondary beams and multi scattering of electrons (when the electrons incident to ribs), and also X-ray contamination of electron beams at the end of its path. Therefore, the calculation of the treatment planning systems for dose distribution of electron beams within the lung is not comfortable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lung
  • Radiotherapy dosage
  • Treatment protocols
  • Phantoms

مراجع

  1. Shahbazi-Gahrouei D. Radiobiological modeling in radiation oncology. J Radiobiol 2014;1(1):17-8.
  2. Khan FM, Gibbons JP. Khan's the physics of radiation therapy. 5th ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams and Wilkins; 2014.
  3. Shahbazi-Gahrouei D, Gookizadeh A, Abdollahi M. Comparison of conventional radiotherapy techniques with different energies in treating prostate cancer, employing a designed pelvis phantom. J Med Sci 2008; 8(4): 429-32.
  4. Rutonjski L, Petrovic B, Baucal M, Teodorovic M, Cudic O, Gershkevitsh E, et al. Dosimetric verification of radiotherapy treatment planning systems in Serbia: National audit. Radiation Oncology 2012; 7: 155.
  5. Khosravi M, Shahbazi-Gahrouei D, Jabbari K, Nasri-Nasrabadi M, Baradaran-Ghahfarokhi M, Siavashpour Z, et al. Photoneutron contamination from an 18 MV Saturne medical linear accelerator in the treatment room. Radiat Prot Dosimetry 2013; 156(3): 356-63.
  6. Rezaee V, Shahbazi-Gahrouei D, Monadi S, Saeb M. Evaluation of error doses of treatment planning software using solid anthropomorphic phantom. J Isfahan Med Sch 2016; 34(393): 908-13. [In Persian].
  7. Mesbahi A, Dadgar H, Ghareh-Aghaji N, Mohammadzadeh M. A Monte Carlo approach to lung dose calculation in small fields used in intensity modulated radiation therapy and stereotactic body radiation therapy. J Cancer Res Ther 2014; 10(4): 896-902.
  8. Jang SY, Liu HH, Wang X, Vassiliev ON, Siebers JV, Dong L, et al. Dosimetric verification for intensity-modulated radiotherapy of thoracic cancers using experimental and Monte Carlo approaches. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006; 66(3): 939-48.
  9. Chow JC, Wong E, Chen JZ, Van DJ. Comparison of dose calculation algorithms with Monte Carlo methods for photon arcs. Med Phys 2003; 30(10): 2686-94.
  10. Ekstrand KE, Barnes WH. Pitfalls in the use of high energy X rays to treat tumors in the lung. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1990; 18(1): 249-52.
  11. Hunt MA, Desobry GE, Fowble B, Coia LR. Effect of low-density lateral interfaces on soft-tissue doses. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1997; 37(2): 475-82.
  12. White PJ, Zwicker RD, Huang DT. Comparison of dose homogeneity effects due to electron equilibrium loss in lung for 6 MV and 18 MV photons. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1996; 34(5): 1141-6.
  13. Mahmoodi G, Shokrani P, Amo Heidari A, Atared M, Hosseinzade A. An investigation of dosedistribution calculation accuracy in match photon-electron radiation therapy for malignant pleural mesothelioma by Monte Carlo simulation. J Sabzevar Univ Med Sci 2015; 22(3): 397-409. [In Persian].
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 35، شماره 440 - شماره پیاپی 440
مرداد و شهریور 1396
صفحه 900-904

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 آبان 1395
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار