擬人化された不均一ファントムおよび臨床治療計画のヘリカルトモセラピーの治療計画システムのモンテカルロ評価

らせんトモセラピーは、画像ガイド付き適応放射線療法を可能にする強度変調放射線療法のますます一般的な形態です。その治療計画システム（TPS）は、用量分布計算のために畳み込み重ね合わせアルゴリズムを使用しています。不均一性の存在下でのこのアルゴリズムの精度は、モンテカルロ（MC）の計算と測定に対して評価されました。この作業は、典型的な臨床的逆計画と送達の設定を備えたCIRS擬人化不均一ファントムへのトモセラピー分娩のbeamnrcおよびdosxyznrcベースのMC用量計算を実施しました。A1SLイオンチャンバーによるポイント測定とコダックEDR2フィルムによる相対測定は、ファントムで実施されました。実験結果を使用して、TPSとMCの両方の用量計算を評価しました。さらに、TPSおよびMCシステムで臨床ヘッドアンドネックがん計画の用量分布が計算されました。この結果は、直接測定が実用的でない場合がある不均一性の存在下でのトモセラピープロセスの正確なシミュレーションのための実行可能なオプションとしてこのMCシステムをサポートしています。CIRSファントムのイオンチャンバー測定では、TPSの平均相対差は2.3％であり、最大の差はリスクのある臓器の1つで-4.1％であることが示唆されました。MCシステムは、統計的不確実性の範囲内でこれらの測定ポイントへの線量を正確に予測しました。CIRSファントムのフィルム測定では、90.7％（ピクセルの）がA +/- 3％/3 mmの受け入れ基準を使用してMCシステムに合意したことを示しました。MCがTPSの結果を比較するための参照として機能した臨床ヘッドアンドネック癌計画評価では、関心のあるボクセルの平均92.7％が3％/3 mmの基準を渡しました。PTV54は、3％ /3 mmの基準を通過するボリュームの85.4％と最悪の合意を示しました。一般に、+/- 3％/3 mmの基準は、肺の不均一性の存在下でのTPSにとって課題であることがわかった。

Helical tomotherapy is an increasingly common form of intensity modulated radiation therapy that allows for image guided adaptive radiotherapy. Its treatment planning system (TPS) uses a convolution superposition algorithm for dose distribution calculations. The accuracy of this algorithm in the presence of heterogeneities was evaluated against Monte Carlo (MC) calculations and measurements. This work performed BEAMnrc-and DOSXYZnrc-based MC dose calculations of tomotherapy deliveries to a CIRS anthropomorphic heterogeneous phantom with typical clinical inverse planning and delivery settings. Point measurements with A1SL ion chambers and relative measurements with Kodak EDR2 film were carried out in the phantom. The experimental results were used to evaluate both the TPS and MC dose calculations. Furthermore, the dose distribution for a clinical head-and-neck cancer plan was calculated on the TPS and MC systems. The results support this MC system as a viable option for the accurate simulation of the tomotherapy process in the presence of heterogeneities where direct measurement may not be practical. Ion chamber measurements in the CIRS phantom suggested the TPS has an average relative difference of 2.3%, with the largest difference being -4.1% in one of the organs at risk. The MC system accurately predicted the dose to these measurement points within statistical uncertainty. The film measurements in the CIRS phantom demonstrated 90.7% (of pixels) agreed with the MC system using a +/-3%/3 mm acceptance criteria, where only 50.3% agreed with the TPS. In the clinical head-and-neck cancer plan evaluation where MC served as a reference against which to compare the TPS result, an average of 92.7% of the voxels within volumes of interest passed a 3%/3 mm criteria. The PTV54 showed the worst agreement with 85.4% of the volume passing the 3% /3 mm criteria. In general, the +/-3%/3 mm criterion was found to be a challenge for the TPS in the presence of lung inhomogeneity.