不均一ファントムでのRTP用量分布とビームモンテカルロシミュレーションシステムとの比較

治療治療計画の評価は、多くの場合、ターゲットおよび周囲の正常構造における放射線療法治療計画（RTP）システム用量分布の検査に基づいています。光子の用量分布に対する組織の不均一性の効果を研究するために、測定ベースのクラークソンとモデルベースのマルチグリッド重ね合わせ（MGS）アルゴリズムからのフォーカスRTPシステム用量分布を、ゼロゼナスファントムのセットにあるビームモンテカルロコードシステムのものと比較しました。。ファントムの不均一性は、肺スラブ、肺骨スラブ、骨肺スラブ、縦隔、腫瘍の幾何学を含む関連する臨床治療部位を模倣しています。ベンチマークの比較は、0.20および0.31 g/cm3の肺密度で行われ、5x5 cm2および10x10 cm2、6および15 mVの光子ビームで2.40 g/cm3の骨密度が行われました。ベンチマークの比較結果は、MGSモデルとビーム用量が3％または3 mMよりも一致し、MGSモデルはすべてのファントムのクラークソンモデルよりも正確であることを示しています。MGSモデルは、クラークソンモデルとは異なり、高エネルギービームに関連する肺の組織界面近くの用量のビルドダウンと蓄積を予測します。クラークソンモデルは、ビームと比較して肺の用量を最大10％過大評価しています。用量の比較は、肺治療のクラークソンモデルにおける有効な経路長の不均一性補正をめくることを示唆しています。

Therapeutic treatment plan evaluation is often based on examining the radiotherapy treatment planning (RTP) system dose distributions in the target and surrounding normal structures. To study the effects of tissue inhomogeneities on photon dose distributions, we compared FOCUS RTP system dose distributions from the measurement-based Clarkson and model-based MultiGrid Superposition (MGS) algorithms with those from the BEAM Monte Carlo code system in a set of heterogeneous phantoms. The phantom inhomogeneities mimic relevant clinical treatment sites, which include lung slab, lung-bone slab, bone-lung slab, mediastinum, and tumor geometries. The benchmark comparisons were performed in lung densities of 0.20 and 0.31 g/cm3, and a bone density of 2.40 g/cm3 for 5x5 cm2 and 10x10 cm2, 6- and 15-MV photon beams. Benchmark comparison results show that the MGS model and BEAM doses match better than 3% or 3 mm, and the MGS model is more accurate than the Clarkson model in all phantoms. The MGS model, unlike the Clarkson model, predicts the build-down and build-up of dose near tissue interfaces and penumbra broadening in lung associated with high energy beams. The Clarkson model overestimates the dose in lung by a maximum of 10% compared to BEAM. Dose comparisons suggest turning-off the effective path length inhomogeneity correction in the Clarkson model for lung treatments.