IMRT QA：エラー検出感度に基づいてガンマ基準の選択

目的：ガンマ比較は、患者固有の強度変調放射線療法（IMRT）品質保証（QA）における測定と治療計画システムの計算との一致を評価するために広く使用されています。しかし、最近の出版物は、一般的に使用されるガンマ基準を採用する際に感度の欠如について懸念を提起しています。さまざまな異なるガンマ基準の実際の感度を理解することで、IMRT QAのより意味のあるガンマ基準と耐性制限の定義が可能になる場合があります。特定のクリニックで利用されるデバイス、配信技術、ソフトウェアのユニークな組み合わせに適用できる誘導エラーに対するガンマ基準の感度の定量的決定を可能にする方法を提示します。 方法：合計21のDMLC IMRT QA測定（ARCCHECK®、SUN核）を誘導したQAプランの計算と比較しました。3つのシナリオが研究されました：MUエラー、マルチリーフコリメーター（MLC）エラー、およびペナンブラ幅の変化に対するガンマの比較の感度。測定と幅広いガンマ基準を使用したエラー誘導計算の間でガンマ比較を実行し、合計20 000以上のガンマ比較をもたらしました。各エラークラスとケースのガンマの合格率は、エラーの大きさに対してグラフ化され、36の異なるガンマ基準を使用してルーチンIMRT QAの見逃したエラーの範囲を表すためにエラー曲線を作成しました。 結果：この研究は、エラー曲線分析によって系統的エラーとケース固有のエラーが検出できることを示しています。エラー曲線ピークの位置（例：ゼロの中心ではない）に応じて、3％/3 mmしきい値= 90％ピクセルで10％= 10％が15％MUエラーと±1 cmのランダムMLCエラーを見逃す可能性があります。いくつかのケース。特定の％diff/sidanty-to-agreement（dta）の設定で線量閾値パラメーターが増加したため、特定のケースでエラー感度が2倍まで増加しました。増加する用量閾値との感度の増加は、％diff/dtaのすべての研究された組み合わせで一貫していました。90％ピクセルの通過で50％のしきい値を持つ2％/3 mmおよび3％/2 mmなどの基準は、過度に厳格にならずに適切に敏感であることが示されています。ただし、ビーム構成で最低値を最大5 mmだけ拡大することは、一般的に使用される基準と、50％のしきい値を利用した前述の基準で検出することが困難でした。 結論：誘導エラーに対するガンマ基準の感度の定量的決定を可能にする分析手法であるエラー曲線法を導入しました。Arccheck®デバイスで測定されたDMLC IMRTプランを使用したエラー曲線法の適用は、一般的に使用されるガンマ基準（3％/3 mm、しきい値= 10％、90％ピクセルを使用して、IMRT QAで大きなエラーが見逃される可能性があることを示しました。通過）。さらに、用量のしきい値を増やすと、エラー感度が劇的に増加する可能性があります。このアプローチは、IMRT QAのより意味のあるガンマ基準を選択することを可能にする可能性があり、デバイスと処理技術の他の組み合わせに適用するのは簡単です。

PURPOSE: The gamma comparison is widely used to evaluate the agreement between measurements and treatment planning system calculations in patient-specific intensity modulated radiation therapy (IMRT) quality assurance (QA). However, recent publications have raised concerns about the lack of sensitivity when employing commonly used gamma criteria. Understanding the actual sensitivity of a wide range of different gamma criteria may allow the definition of more meaningful gamma criteria and tolerance limits in IMRT QA. We present a method that allows the quantitative determination of gamma criteria sensitivity to induced errors which can be applied to any unique combination of device, delivery technique, and software utilized in a specific clinic. METHODS: A total of 21 DMLC IMRT QA measurements (ArcCHECK®, Sun Nuclear) were compared to QA plan calculations with induced errors. Three scenarios were studied: MU errors, multi-leaf collimator (MLC) errors, and the sensitivity of the gamma comparison to changes in penumbra width. Gamma comparisons were performed between measurements and error-induced calculations using a wide range of gamma criteria, resulting in a total of over 20 000 gamma comparisons. Gamma passing rates for each error class and case were graphed against error magnitude to create error curves in order to represent the range of missed errors in routine IMRT QA using 36 different gamma criteria. RESULTS: This study demonstrates that systematic errors and case-specific errors can be detected by the error curve analysis. Depending on the location of the error curve peak (e.g., not centered about zero), 3%/3 mm threshold = 10% at 90% pixels passing may miss errors as large as 15% MU errors and ±1 cm random MLC errors for some cases. As the dose threshold parameter was increased for a given %Diff/distance-to-agreement (DTA) setting, error sensitivity was increased by up to a factor of two for select cases. This increased sensitivity with increasing dose threshold was consistent across all studied combinations of %Diff/DTA. Criteria such as 2%/3 mm and 3%/2 mm with a 50% threshold at 90% pixels passing are shown to be more appropriately sensitive without being overly strict. However, a broadening of the penumbra by as much as 5 mm in the beam configuration was difficult to detect with commonly used criteria, as well as with the previously mentioned criteria utilizing a threshold of 50%. CONCLUSIONS: We have introduced the error curve method, an analysis technique which allows the quantitative determination of gamma criteria sensitivity to induced errors. The application of the error curve method using DMLC IMRT plans measured on the ArcCHECK® device demonstrated that large errors can potentially be missed in IMRT QA with commonly used gamma criteria (e.g., 3%/3 mm, threshold = 10%, 90% pixels passing). Additionally, increasing the dose threshold value can offer dramatic increases in error sensitivity. This approach may allow the selection of more meaningful gamma criteria for IMRT QA and is straightforward to apply to other combinations of devices and treatment techniques.