Zeitschrift für Medizinische Physik

Volume 14, Issue 4, 12-2004

pp. 239-250 (12)

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Luca Cozzi; Antonella Fogliata; Giorgia Nicolini

Abstract

Aim of this report was to summarise clinical experience in the field of pre-treatment dosimetric verification of intensity-modulated photon beams (IRMT). From May 2001 to July 2003, 50 patients were irradiated according to IMRT techniques with 6 MV photon beams produced by a Varian Clinac equipped with a 80 leaves multileaf collimator. Dose plans were computed using commercial treatment planning systems, Nucletron Helax-TMS for static cases and Varian Eclipse-Helios for dynamic cases. Pre-treatment dosimetric verification was carried out on a field-per-field basis measuring 2D absolute dose distributions in solid water at 10 cm depth using films or an electronic portal imaging device (EPID). Verification measurements were compared with expected dose maps, and differences were evaluated by means of both a point-to-point analysis and the Gamma Index.

Irradiated target volumes (30 head and neck, 8 breast, 12 other patients) ranged from 111 to 2121 cm³ with a mean of 652 ± 378 cm³. Twentynine dose plans were delivered with dynamic technigue and 44 with static technique. On averge, 5.9 ± 1.3 fields were applied per plan, with 12.1 ± 1.6 segments per field in the static mode. Averaging over the whole number of fields we obtained a mean difference (on a pixel-by-pixel basis and per 100 MU delivered) of –0.22 ± 0.64 cGy between calculation and measurement, with a standard deviation of 1.93 ± 0.65 cGy. The mean value for the Gamma Index evaluation was 0.47 ± 0.10, with a mean standard deviation of 0.35 ± 0.17. The fraction of pixels lying inside the field and showing a gamma index larger than 1 was 5.7 % for the triplet Eclipse-film-dynamic delivery and 9.9 % for the triplet Helax-TMS-EPID-static delivery. The employed IMRT treatments proved that this technique is feasible and dosimetrically accurate. Treatment verification stability and dosimetric analysis of treated plans are highly satisfactory and allow the safe introduction of this modality in the spectrum of techniques offered to a large class of patients.

Zusammenfassung

Ziel dieser Arbeit ist eine Zusammenfassung unserer klinischen Erfahrung bei der Verifikation von intensitätsmodulierten Photonenfeldern (IMRT). Vom Mai 2001 bis Juli 2003 wurden in unserer Klinik 50 Patienten mit der IMRT-Bestrahlungstechnik behandelt. Dazu wurde ein VARIAN Linearbeschleuniger mit einem Multilamellenkollimator (80 Lamellen) und 6 MV Photonenstrahlung benutzt. Für die Planung statischer Radiotherapien wurde das Nucletron Helax-TMS System verwendet, für die Planung von dynamischen Therapien das Varian Eclipse-Helios System (beide Bestrahlungsplanungssysteme sind kommerziell erhältlich). Die Verifikation der Bestrahlungspläne wurde vor der Bestrahlung des Patienten durchgeführt, wobei für jedes Bestrahlungsfeld Absolutmessungen der 2D-Dosisverteilungen in einem 10 cm dicken wasseräquivalenten Phantom durchgeführt wurden; entweder mit Filmen oder mit elektronischen Feldverifikationsaufnahmen (EPID). Die Verifikationsmessungen wurden mit den berechneten Dosisverteilungen entweder durch direkten Vergleich der Dosismatrix oder mit Hilfe des Gamma-Indexes verglichen.

Die bestrahlten Zielvolumina (30 im Kopfbereich, 8 Brustbestrahlungen, 12 andere) variierten zwischen 111 bis 2121 cm³ mit einem Mittelwert von 652 ± 378 cm³. 29 Bestrahlungspläne wurden mit der dynamischen Applikationstechnik realisiert und 44 mit der statischen. Es wurden im Durchschnitt 5,9 ± 1,3 Felder pro Bestrahlungsplan mit 12,1 ± 1,6 Segmenten (bei der statischen Applikation) pro Feld bestrahlt. Die Dosisabweichung beim Vergleich der gemessenen und berechneten Dosismatrizen war im Mittel über alle Felder –0,22 ± 0,64 cGy mit einer Standardabweichung von 1,93 ± 0,65 cGy. Die mittlere Abweichung des Gamma-Indexes-betrug 0,47 ± 0,10 mit einer mittleren Standartabweichnug von 0,35 ± 0,17. Der Anteil der Pixel, die innerhalb eines Bestrahlungsfeldes lagen und einen Gamma-Index größer als 1 aufwiesen, war 5,7 % für Eclipse-film-dynamische und 9,9 % für Helax-TMS-EPID-statische Felder. Die Verifikationsmessungen der IMRT-Bestrahlungstechnik belegen, dass diese Technik effizient und mit guter Dosisgenauigkeit durchgeführt werden kann. Wir konnten zeigen, dass die IMRT -Bestrahlungstechnik aufgrund der in dieser Arbeit vorgestellten geringen Dosisabweichungen und guten Konstanz der Bestrahlungsverifikationen für eine große Anzahl von Patienten im klinischen Routinebetrieb sicher angewendet werden kann.

Keywords

IMRT; pre-treatment verification; film dosimetry; EPID; IMRT; IMRT-Verifikation; Filmdosimetrie; EPID

DOI (Digital Object Identifier):   10.1078/0939-3889-00226