Radiologia Brasileira - Publicação Científica Oficial do Colégio Brasileiro de Radiologia

Independent dose calculation for dynamic arc treatments delivered with micromultileaf collimator

Autho(rs): Juan Fernando Delgado, André Mozart Miranda Vieira, José Carlos Cruz, Laura Natal Rodrigues

Texto em Português English Text

Keywords: Radiotherapy, Stereotactic radiosurgery, Linac, Quality assurance in radiotherapy, Monitor unit calculation, Micromultileaf collimator

Descritores: Radioterapia, Radiocirurgia estereotáxica, Acelerador linear, Controle de qualidade em radioterapia, Cálculo de unidades monitoras, Colimador micromultilâminas

Abstract:
OBJECTIVE: In treatment techniques such as dynamic arc, the manual verification of treatment planning system calculations is very difficult. In these cases, the use of computational tools is useful and becomes an essential component of the quality assurance program. MATERIALS AND METHODS: A worksheet-based software has been created to perform an independent dose or monitor unit calculation in treatments applying the dynamic arc technique delivered with micromultileaf collimator. The dose values calculated per arc and per complete treatment, are compared with values obtained from BrainScan v5.3 treatment planning system. The software has been tested with 229 dynamic arc fields representing 42 skull treatments. From these 229 fields, 109 have been calculated in 3D reconstruction of patients CT images, 109 in reconstruction of polymethylmetacrylate phantom images, and 21 in reconstruction of images from a water equivalent phantom. RESULTS: The mean difference of total doses found in the 42 treatments (composites of one or more dynamic arcs), between the verification software and the treatment planning system, was of +1.73% with a 0.76% standard deviation. The maximum difference was 3.32% and the minimum -0.20%. When the 229 dynamic arcs were tested one by one, the average difference found was 1.61% with a 1.04% standard deviation. Maximum and minimum differences were, respectively 4.01% and -2.04%. As a result of the test, in 80.35% the doses calculated have presented a ± 2.5% difference in relation to the doses generated by the planning system. CONCLUSION: The software presented in this study is recommended for checking point dose included in treatment plans as an integral part of the process of quality assurance in radiotherapy and stereotactic radiosurgery when the dynamic arc technique is utilized in treatment with micromultileaf collimator, where a manual calculation is very difficult or even impracticable due the technique complexity.

Resumo:
OBJETIVO: Em técnicas de tratamento como o arco dinâmico, a verificação manual dos cálculos do sistema de planejamento é muito difícil. Assim, a utilização de ferramentas computacionais é de utilidade e torna-se componente essencial do programa de controle de qualidade. MATERIAIS E MÉTODOS: Foi criado um programa computacional de tipo planilha eletrônica para realizar cálculo independente da dose, ou equivalente das unidades monitoras, nos tratamentos realizados pela técnica de arco dinâmico com micromultilâminas. Os valores de dose calculados, por arco e por tratamento completo, foram comparados aos valores obtidos do sistema de planejamento BrainScan v5.3. O programa desenvolvido foi testado com 229 campos de arco dinâmico que representam 42 tratamentos de crânio. Desses, 109 campos foram calculados em reconstrução tridimensional feita a partir das imagens de tomografia dos pacientes, 109 na reconstrução de um objeto simulador de polimetilmetacrilato e 21 na de um objeto simulador sólido equivalente à água. RESULTADOS: A diferença média de doses totais encontrada nos 42 tratamentos (compostos de um ou mais arcos dinâmicos), entre o programa de verificação e o sistema de planejamento, foi de +1,73%, com desvio-padrão de 0,76%. A diferença máxima encontrada foi de 3,32% e a mínima, de -0,20%. No caso dos 229 arcos testados um a um, a diferença média encontrada foi de 1,61%, com desvio-padrão de 1,04%. Os valores máximos e mínimos das diferenças foram de 4,01% e -2,04%, respectivamente. Em 80,35% dos arcos testados, as doses calculadas acham-se na faixa de ± 2,5% de diferença com relação às doses geradas pelo sistema de planejamento. CONCLUSÃO: O programa apresentado é recomendado para a verificação da dose pontual dos planos de tratamento, como parte do procedimento de garantia de qualidade em radioterapia e radiocirurgia estereotáxica quando se utiliza a técnica de arco dinâmico por meio de um colimador micromultilâminas, nos quais um cálculo manual é muito difícil ou inviável, pela complexidade da técnica.

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