Commissioning and end-to-end validation of a combined surface-guided and triggered kV imaging workflow for breath-hold SBRT on a Varian TrueBeam.

چکیده اصلی

BACKGROUND: Respiratory motion introduces significant geometric uncertainty in Stereotactic Body Radiotherapy (SBRT) for thoracic and abdominal tumors. Deep Inspiration Breath-Hold (DIBH) mitigates this, but the surface signal alone may not reflect internal target position, supporting the need for real-time internal-anatomy verification during delivery. PURPOSE: To commission a Surface-Guided Radiation Therapy (SGRT) system and validate an integrated SGRT + Image-Guided Radiation Therapy (IGRT) + triggered kV imaging (SITI) workflow for DIBH SBRT. MATERIALS & METHODS: The LAP LUNA 3D SGRT system was commissioned per AAPM TG-302 using phantom-based assessment of static and dynamic localization accuracy, reproducibility, and latency. An end-to-end test using a dynamic phantom validated the SITI workflow. Point dose was measured with an ion chamber under four scenarios: SGRT-only delivery, full SITI delivery, and SITI with induced 1 and 2 mm uncorrected 3D shifts. RESULTS: Static localization accuracy was better than 0.5 mm / 0.3°, with reproducibility within 0.2 mm / 0.1°. Dynamic testing confirmed sub-millimeter spatial accuracy and a 31.6 ms latency, well below the AAPM TG-302 100 ms tolerance. The 1 and 2 mm uncorrected shifts produced point-dose reductions of 0.9% and 2.2% relative to the SITI reference, consistent with the ∼1%/mm local dose gradient. Both shifts were clearly visualized on triggered kV images, confirming detection of sub-tolerance residual displacements undetected by surface guidance alone. CONCLUSIONS: The LAP LUNA 3D system meets the technical requirements for SBRT. The SITI workflow is technically feasible and provides real-time visualization of internal target position during delivery, offering a robust motion-management strategy for DIBH SBRT of mobile thoracic and abdominal targets.

ترجمه فارسی چکیده

حرکت تنفسی عدم قطعیت هندسی قابل توجهی را در رادیوتراپی بدن استریوتاکسیک (SBRT) برای تومورهای قفسه سینه و شکمی ایجاد می‌کند. نفس‌ایستاد در دم عمیق (DIBH) این مشکل را کاهش می‌دهد، اما سیگنال سطحی به تنهایی ممکن است موقعیت هدف داخلی را منعکس نکند، که نیاز به تأیید آناتومی داخلی در لحظه‌ی تحویل را تقویت می‌کند. هدف این مطالعه تکمیل یک سیستم رادیوتراپی راهنمایی سطحی (SGRT) و اعتبارسنجی یک جریان کار ترکیبی SGRT + رادیوتراپی راهنمایی تصویری (IGRT) + تصویربرداری kV فعال (SITI) برای SBRT با نفس‌ایستاد است. سیستم LAP LUNA 3D SGRT طبق دستورالعمل TG-302 AAPM با استفاده از ارزیابی مبتنی بر فانتوم دقت، تکرارپذیری و تأخیر مکان‌یابی ایستا و پویا تکمیل شد. یک تست پایان‌به‌پایان با استفاده از فانتوم پویا، جریان کار SITI را تأیید کرد. دوز نقطه‌ای با چاه یونی در چهار سناریو اندازه‌گیری شد: تحویل صرف SGRT، تحویل کامل SITI و SITI با ایجاد تغییرات ۳ بعدی ۱ و ۲ میلی‌متری بدون تصحیح. دقت مکان‌یابی ایستا کمتر از ۰.۵ میلی‌متر / ۰.۳ درجه بود، با تکرارپذیری درون ۰.۲ میلی‌متر / ۰.۱ درجه. تست پویا دقت مکانی زیر میلی‌متر و تأخیر ۳۱.۶ میلی‌ثانیه را تأیید کرد، که کاملاً کمتر از حد تحمل ۱۰۰ میلی‌ثانیه TG-302 AAPM است. تغییرات ۱ و ۲ میلی‌متری بدون تصحیح باعث کاهش دوز نقطه‌ای ۰.۹٪ و ۲.۲٪ نسبت به مرجع SITI شد، که با گرادیان دوز محلی ~۱٪/میلی‌متر مطابقت دارد. هر دو تغییر در تصاویر kV فعال به وضوح مشاهده شدند، که تأیید می‌کند که تغییرات باقی‌مانده زیر حد تحمل که توسط راهنمایی سطحی تنها شناسایی نمی‌شوند، تشخیص داده شده‌اند. نتیجه‌گیری: سیستم LAP LUNA 3D نیازهای فنی SBRT را برآورده می‌کند. جریان کار SITI از نظر فنی امکان‌پذیر است و ارائه‌دهنده تصویربرداری لحظه‌ای موقعیت هدف داخلی در حین تحویل است.

متن کامل اصلی