Beam Commissioning methodology for a three-dimensional convolution/superposition photon dose...
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Beam Commissioning methodology for Beam Commissioning methodology for a three-dimensional a three-dimensional
convolution/superposition photon dose convolution/superposition photon dose algorithmalgorithm
A.A. 2004/05A.A. 2004/05
Scuola di Specializzazione in Fisica Scuola di Specializzazione in Fisica SanitariaSanitaria
Università Cattolica del Sacro CuoreUniversità Cattolica del Sacro Cuore
Wolfgang A. Tomè Department of Human Oncology, University of Wisconsin Medical School, Madison, WI
dott. Dell’Omo dott. Dell’Omo ClaudiaClaudia
dott. Antonella dott. Antonella RoggioRoggio
inserimento di un certo numero di dati
riguardanti la
geometria dei fasci di radiazione da
configurare e di una serie di dati
dosimetrici richiesti dall’algoritmo di
calcolo di dose di un TPS commerciale
(ADAC Pinnacle)
beam commissioning
AlgoritmoDose
Beam commissioning
Caratteristiche geometriche di un acceleratore da inserire nel TPS durante la fase di configurazione.
• misure di percentuale di dose in profondità per campi aperti (DPP);
• misure di DPP in presenza di filtri a cuneo;
• misure di profili percentuali di dose lungo l’asse trasverso l’asse
del fascio a varie profondità per campi aperti (PPD);
• misure di PPD, alle stesse profondità del punto precedente, in
presenza di filtri a cuneo;
• misure di profili percentuali di dose lungo l’asse perpendicolare
all’asse del fascio per campi con cunei nella direzione trasversale
per un campo quadrato di 15x15 cm2 e a profondità dmax di ciascun
fascio;
CONFIGURAZIONE DEI FASCI DI FOTONI
• misure di profili lungo la diagonale del campo massimo (40 x 40 cm2)
alle profondità a cui sono stati acquisiti i PPD;
• tabella dei fattori di rendimento per campi quadrati e per campi
rettangolari, SCP(Lx,Ly) (cGy/UM) ;
• misure del fattore di trasmissione di tutti i modificatori di fluenza
(blocchi personalizzati, cestello portablocchi, MLC) che possono essere
inseriti tra la sorgente di radiazione e il paziente da trattare.
Algoritmo di Convoluzione del TPS Pinnacle *
Dpp e ppd calcolati
6 MV
020406080
100120
0 50 100 150 200 250 300 350 400d (mm)
DPP
(%)
calcolato
6 MV
0
20
40
60
80
100
120
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200
d (mm)
PPD(
%)
calcolato
* Papanikolaou et al. “Investigation of the convolution method for the polyenergetic spectra”
Med. Phys. 20:1327-39; 1993
Per un mezzo omogeneo e un fascio fotonico monoenergetico parallelo:
Distribuzione del Terma nel punto dell’interazione primaria
Kernel di convoluzione.
Dose assorbita in un punto r in seguito a un rilascio di energia in un punto r’ :
Algoritmo di Convoluzione del TPS Pinnacle *
3
3
E’ possibile ricavare anche l’espressione per un fascio fotonico
polienergetico divergente:
Se il fascio fotonico è polienergetico, cioè è costituito da n diversi fasci
monoenergetici di energia hi ciascuno di fluenza (r, hi ), allora facendo
uso del principio di sovrapposizione lineare:
PROCEDURE DI VERIFICA
OK
Modelling
6 MV
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400d (mm)
DPP
(%)
misurato
calcolato
6 MV
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400d (mm)
DPP
(%)
misurato
calcolato
Beam ModelingBeam Modeling
Photon Beam Modeling =
Processo di modellizzazione della distribuzione della fluenza primaria 0 emessa dalla testata dell’acceleratore confrontando iterativamente le depth dose curves e i cross-beam profiles calcolati e misurati.
Spettro fotonico iniziale (tecniche MC o sperimentali)
+Algoritmo di Convoluzione
Nuovo Spettro fotonico Modellin
g
Confronto dati sperimentali con quelli calcolati dal TPS
OK
Beam Modeling for a Beam Modeling for a
Convolution/Superposition-Based Convolution/Superposition-Based
Treatment Planning SystemTreatment Planning System
George Starkschall et al.Department of Radiation Physics, The University of Texas M.D. Anderson Cancer Center,Houston, Texas
The goal of beam modelling is to adjuste approximately 30 parameters that generate calculated dose distributions so that these dose distributions approximate measured beam data to within a specified tolerance.
Il processo di commissioning termina quando la
procedura suddetta, descritta per un fascio
fotonico di una particolare energia, viene
ripetuta per tutte le energie fotoniche ed
elettroniche dell’acceleratore.
Conclusioni
FINE
Spettro usato calcolare le depth dose
Pesi utilizzati per ciascuna energia per costruire lo spettro
Confronto tra la depth dose misurata e quella calcolata.
Modelling an open photon beamcon Pinnacle3 TPS
Modellamento della fluenza
Con una Gaussiana si modella l’effetto dello scatter del filtro appiattitore nella testata dell’acceleratore:
variando l’ampiezza e la larghezza della gaussiana si agisce sulle code dei cross-beam profiles.
Le variazioni dell’ampiezza della gaussiana devono essere
modeste poiché queste potrebbero influenzare il
calcolo delle UM
Modelling an open photon beamcon Pinnacle3 TPS
DFAgisce sulla parte lineare
SFAgisce sul valore della
contaminazione elettronica nella regione esponenziale
KValore della
contaminazione elettronica
AQuanto la curva
è piccata in avanti
Modellamento dei cross-beam profiles
Il fine è ottenere un fit migliore dell’ 1% nell’80%
della parte centrale del campo.
Modelling a wedged photon beam
Distribuzione delle isodosi (campo 12x12 cuneo 60°).
La dose calcolata è indicata a colori, quella misurata è in nero.
Distribuzione delle isodosi (campo 12x12).
La dose calcolata è indicata a colori, quella misurata è in nero.