Discrepancy between collapsed cone and Monte Carlo algorithms in lung inhomogeneity correction.

چکیده اصلی

Stereotactic body radiation therapy (SBRT) is a well-established standard of treatment for non-small cell lung cancer patients. However, SBRT is a double-edged sword and a high degree of accuracy is required for dose calculations. In the presence of inhomogeneity, it should be below 3% and depends strongly on the accuracy of the algorithm used for dose calculation in treatment planning system (TPS). The aim of this study is to evaluate the accuracy of collapsed cone (CC) algorithm for dose calculation in the presence of lung inhomogeneity compared to the Monte Carlo (MC) algorithm as the reference. The study conducted on a wide range of photon fields from 0.5 × 0.5 cm2to 10 × 10 cm2. Monaco® TPS equipped with CC and MC algorithms in 6 MV, 10 MV, and 18 MV photons was employed and the inhomogeneity correction factor and PPDs were calculated inside an in-house inhomogeneous phantom. Finally, the results were compared between two algorithms. For 6 MV photons, gamma index pass rate (GIPR) with (2 mm, 3%) criteria in a 0.5 × 0.5 cm2field is only 71.3%. The CC algorithm will not be able to confidently reproduce the PDDs in this field. For 1 × 1 cm2, 2 × 2 cm2, and 3 × 3 cm2fields, the accuracy of the CC algorithm can increase to above 98%. For SBRT of small lung lesions, the results recommend increasing the minimum segment width to >0.5 cm in IMRT plans if CC algorithm is used. Independent of field size, the accuracy of CC algorithm decreases with increasing energy. For 10 and 18 MV photons, average GIPR under (2 mm, 3%) criteria was 97.9% and 92.0%, respectively, which are not of clinical interest.

ترجمه فارسی چکیده

رادیوتراپی بدنی استریوتاکسیک (SBRT) استاندارد درمانی شایعی برای بیماران مبتلا به سرطان ریه غیرکوچک سلولی است. اما SBRT یک سلاح دو لبه‌ای است و دقت بالایی برای محاسبه دوز مورد نیاز است. در حضور ناهمگونی، این دقت باید زیر ۳٪ باشد و به دقت الگوریتم مورد استفاده در سیستم برنامه‌ریزی درمان (TPS) وابسته است. هدف این مطالعه ارزیابی دقت الگوریتم کانکد کلاپسد (CC) در محاسبه دوز در حضور ناهمگونی ریه در مقایسه با الگوریتم مونت کارلو (MC) به عنوان مرجع است. این مطالعه روی طیف وسیعی از فیلدهای فوتونی از ۰.۵ × ۰.۵ سانتی‌متر مربع تا ۱۰ × ۱۰ سانتی‌متر مربع انجام شد. سیستم برنامه‌ریزی درمان موناکو® equipped با الگوریتم‌های CC و MC در فوتون‌های ۶ مگاولت، ۱۰ مگاولت و ۱۸ مگاولت مورد استفاده قرار گرفت و عوامل اصلاح ناهمگونی و PPDها داخل یک فانتوم ناهمگونی داخلی محاسبه شد. در نهایت، نتایج بین دو الگوریتم مقایسه شد. برای فوتون‌های ۶ مگاولت، نرخ عبور شاخص گاما (GIPR) با معیارهای (۲ میلی‌متر، ۳٪) در یک فیلد ۰.۵ × ۰.۵ سانتی‌متر مربع تنها ۷۱.۳٪ است. الگوریتم CC قادر به بازتولید با اطمینان PDDها در این فیلد نیست. برای فیلدهای ۱ × ۱ سانتی‌متر مربع، ۲ × ۲ سانتی‌متر مربع و ۳ × ۳ سانتی‌متر مربع، دقت الگوریتم CC می‌تواند به بالای ۹۸٪ افزایش یابد. برای SBRT از توده‌های ریه کوچک، نتایج توصیه می‌کنند عرض قطعه حداقلی را در برنامه‌های IMRT به بیش از ۰.۵ سانتی‌متر افزایش دهند اگر از الگوریتم CC استفاده شود. مستقل از اندازه فیلد، دقت الگوریتم CC با افزایش انرژی کاهش می‌یابد. برای فوتون‌های ۱۰ و ۱۸ مگاولت، میانگین GIPR زیر معیارهای (۲ میلی‌متر، ۳٪) به ترتیب ۹۷.۹٪ و ۹۲.۰٪ بود که از نظر بالینی اهمیتی ندارد.

متن کامل اصلی