Experimentele Bestimmung der peripheren Dosen bei Tomotherapie

Experimentelle Bestimmung der Dosen außerhalb des
Planungsvolumens bei Tomotherapie Bestrahlungen
mittels PTW 2D Array
Vesna Jacob, Peter Kneschaurek
Klinik für Strahlentherapie und Radiologische Onkologie,
Klinikum rechts der Isar, Ismaninger Straße 22, 81675 München
Ziel: Bei Tomotherapie-Bestrahlungen ist die gesamte Anzahl der Monitor units (MU), die in einer Fraktion
appliziert werden, viel größer als bei konventionellen Bestrahlungen. Es ist das Ziel dieser Arbeit, die Dosen im
gesunden Gewebe außerhalb des Planungsvolumens bei einer Tomotherapie Behandlung zu messen. Besonderes
wird der Einfluss der Blendenöffnungen und der Pitch-Faktoren auf den gemessenen Dosen untersucht.
Material und Methodik: Das Messsystem besteht aus zwei Phantomen aus festem Wasser, einem Oktavius
und einem Oktavius-CT Phantom (Abb. 1). Als Dosimeter wurde das PTW 2D Array benutzt [1,2], bei dem 729
Ionisationskammern der Größe 0,5 x 0,5 x 0,5 cm3 auf einer Platte im Abstand von 1cm angebracht sind. Das
Oktavius Phantom wurde so konstruiert, dass das anisotrope Ansprechvermögen des 2D Arrays ausgeglichen
wird. Das Oktavius-CT Phantom hat die gleichen Dimensionen wie das Oktavius Phantom und ist homogen. Die
Abmessungen der Octavius Phantome sind 30x30x45 cm3.
Die Behandlungspläne und die resultierenden Dosisverteilungen im Octavius Phantom wurden mit der
Tomotherapie-Planungssoftware berechnet. Es wurden Dosisverteilungen für einen Plan für den Prostata
Karzinom gerechnet und gemessen. Das Planungsvolumina war 8 cm lang. Der Plan wurde in vier Varianten
gerechnet: für die Blendeöffnungen 1,05 cm und 2,5 cm, und die Pitch-Faktoren 0,287 und 0,574. Für alle Pläne
betrug der Modulationsfaktor 2,0. Die Einzeldosis betrug 2 Gy, was für die Pläne 2513- 8221 MU entspricht.
Die Bestrahlungen wurden mit dem Tomotherapie HiArt Linearbeschleuniger (6MV) durchgeführt. Die
Dosisverteilungen wurden in zwei Ebenen gemessen (waagerechte uns senkrechte Ausrichtung des Arrays). Um
auch im Niedrigdosisbereich ein hinreichendes Messsignal zu bekommen, wurden 4 Einzeldosen mit einer
Gesamtdosis im Planungsvolumen von 8 Gy appliziert.
Die Dosisverteilung in der Ebene der Ionisationskammern im 2D Array wurde aus der Planungssoftware
exportiert und in die Verifikationssoftware VeriSoft (PTW, Freiburg) eingelesen, um die gemessenen mit der
gerechneten Dosisverteilungen zu vergleichen.
PTW Array
Abbildung 1:
Experimenteller
Aufbau: OctaviusCT Phantom (links)
und Oktavius
Phantom mit PTW
Array (waagerechte
Ausrichtung).
Ergebnisse: Abbildung 2 zeigt für die alle vier Varianten des Plans die gemessene Dosisverteilung entlang
der Rotationsachse der Gantry als Funktion der Entfernung vom Rand des Planungsvolumens (Z). Die
gemessene Dosis beinhaltet sowohl den Beitrag von der Streustrahlung als auch die Leckstrahlung. In 5 cm
Abstand vom Planungsvolumen ist die Dosis 0,1 Gy (5 %), während in 10 cm Entfernung die Dosis nur noch
0,03 Gy (1,5 %) beträgt. Die größten Unterschiede in Dosis außerhalb des PTVs in den verschiedenen Plänen
kommen im Bereich bis 4 cm Entfernung von der Läsion. Den größten Einfluss hat die Blendenöffnung: je
größer die Blendenöffnung ist, desto höher ist die Dosis im umgebenden Gewebe. Der Pitch-Faktor hat einen
geringeren Einfluss, und zwar im Bereich bis 2,5 cm Entfernung vom PTV. Die Dosis außerhalb des PTVs ist in
lateraler Richtung unabhängig von der Blendenöffnung und vom Pitch-Faktor.
2
Blende 1.05, Pitch 0.287
1.8
Blende 2.5, Pitch 0.574
1.6
Blende 2.5, Pitch 0.287
Blende 1.05, Pitch 0.574
Dosis (Gy)
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1
3
5
7
9
11
13
15
Entfernung vom PTV (cm )
Abbildung 2: Dosis außerhalb des PTVs entlangder Rotationsachse der Gantry als Funktion der Entfernung vom PTV. Die
Ergebnisse sind für eine Fraktion von 2 Gy präsentiert.
Diskussion und Schlussfolgerung: Die Wahl der Planungsparameter bei der Tomotherapie kann die
Dosis im umgebenden Gewebe beeinflussen. Den größten Einfluss haben die Blendenöffnung und der Pitch –
Faktor.
Mutic et al und Wiezorek et al haben eine ähnliche Analyse durchgeführt für das Peacock/NOMOS System [3]
und für IMRT Pläne [4] am Siemens Linearbeschleuniger. In den beiden Arbeiten wurde es festgestellt, dass der
Hauptanteil in der Dosis außerhalb des Planungsvolumens von der Leckstrahlung kommt. Der Einfluss der
Planungsparameter (Blendenöffnung und Pitch-Faktor) wurde in diesen Arbeiten nicht analysiert.
Um die zwei Komponenten - Streustrahlung und Leckstrahlung zu trennen und zu quantifizieren, sollen die hier
vorgestellten Messungen fortgeführt werden.
Literatur:
1.
2.
3.
4.
Poppe B, Blechschmidt A, Djouguela A, Kollhoff R, Raubach A, Willborn KC, Harder D. Twodimensonal ionization chamber arrays for IMRT plan verification. Med Phys 2006; 33: 1005-1015
Jacob V, Kampfer S, Kneschaurek P. Dosimetrische Verifikation von Tomotherapieplänen mittels PTW
2D Array und Octavius Phantom; Strahlentherapie und Onkologie 2008;
Mutic S, Low, D. A. Whole-body dose from tomotherapy delivery. Int J Radiation Oncology Biol.
Phys.1998; 42, 229-232
Wiezorek T, et al.Experimental Determination of Peripheral Doses for different IMRT Techniques
delivered by a Siemens Linear Accelerator, Strahlentherapie und Onkologie 2008; 184, 73-79