Evaluación de la radioterapia adaptativa en acelerador Radixact x9 bajo la influencia del número CT para los sistemas de planeación Precision® y RayStation®

Abstract

Una herramienta fundamental en la radioterapia son las imágenes por tomografía computarizada que generalmente se adquieren pre y durante tratamiento. Es sobre estas donde se realiza el cálculo de dosis por medio de los sistemas de planeación (TPS). Este estudio evaluó la dependencia del número CT (Unidad Hounsfield, HU) en el acelerador Radixact x9 del Instituto de Cáncer Carlos Ardila Lule (ICCAL) con los distintos parámetros de adquisición (kV, mAs, anatomía, FOV, modo) e identificó los protocolos que presentan diferencias estadísticas, posteriormente se analizó el impacto en las dosis calculadas por Precision® y RayStation® debido al uso de protocolos que presentan diferencia significativa y finalmente se verificó las diferencias de dosis medidas respecto a las calculadas en estos protocolos significativos. La metodología comprendió 3 etapas, una inicial, donde se identificó y se analizó la significancia entre montajes, contra un protocolo de referencia y entre protocolos. Se usaron estadísticos de prueba como ANOVA y Kruskal-Wallis dependiendo la naturaleza estadística de los datos con una significancia del 95 % lo que permitió identificar los protocolos que presentan diferencias estadísticamente significativas. La segunda etapa comprendió la realización del cálculo de dosis tanto en Precision® como en RayStation® para luego comparar las diferencias entre los planes en los protocolos hallados en la primera etapa y una tercera etapa que comprendió la medición de dosis en 3 puntos específicos del simulador físico ’Cheese Phantom’ el cual representa un medio homogéneo y un simulador antropomórfico fabricado por Cristian Castellanos que representa un medio heterogéneo donde se obtuvieron las diferencias porcentuales de dosis mediante el uso de cámaras de ionización. Los protocolos que presentaron diferencias significativas fueron aquellos donde se ignora el parámetro de Body Size, ya que el análisis mostró baja dependencia de la corriente (establecido por Body Size) y las HU, las comparaciones de distribuciones de dosis mediante el análisis gamma mostraron diferencias de hasta el 11 % para un índice gamma de 100 % cuando se cambia parámetros como Field Of View (FOV) y Modo en la misma anatomía, finalmente las mediciones con cámara de ionización mostraron diferencias de hasta el 3 % tanto para Precision® como RayStation® para el medio heterogéneo entre el dato calculado y el medido e inferiores al 1 % en medio homogéneo, estos resultados también fueron validados con la literatura, de esta manera se concluye que las imágenes adquiridas en el acelerador Radixact x9 durante la simulación del paciente y durante la entrega del tratamiento (radioterapia adaptativa), son aptas para ser usadas en la planeación de tratamiento y la adaptación del mismo en las imágenes de localización. (Texto tomado de la fuente).

A fundamental tool in radiotherapy is computed tomography (CT) imaging, which is generally acquired both before and during treatment. These images are the basis for dose calculation performed by treatment planning systems (TPS). This study evaluated the dependence of the CT number (Hounsfield Unit, HU) on the Radixact x9 accelerator at the Carlos Ardila Lule Cancer Institute (ICCAL) with respect to different acquisition parameters (kV, mAs, anatomy, FOV, mode), and identified the protocols that showed statistical differences. Subsequently, the impact on dose calculations performed by Precision® and RayStation® due to the use of protocols with significant differences was analyzed, and finally, the differences between measured and calculated doses for these significant protocols were verified.

The methodology comprised three stages. In the first stage, the significance between setups was identified and analyzed against a reference protocol and between protocols. Statistical tests such as ANOVA and Kruskal-Wallis were used depending on the statistical nature of the data, with a significance level of 95%, which allowed the identification of protocols showing statistically significant differences. The second stage consisted of dose calculation in both Precision® and RayStation®, followed by a comparison of plan differences for the protocols identified in the first stage. The third stage involved dose measurements at three specific points of the physical “Cheese Phantom,” which represents a homogeneous medium, and an anthropomorphic phantom manufactured by Cristian Castellanos, which represents a heterogeneous medium. Percentage dose differences were obtained using ionization chambers.

The protocols that showed significant differences were those in which the Body Size parameter was ignored, as the analysis revealed low dependence of current (set by Body Size) on HU. Dose distribution comparisons using gamma analysis showed differences of up to 11% for a 100% gamma index when parameters such as Field of View (FOV) and Mode were changed within the same anatomy. Finally, ionization chamber measurements showed differences of up to 3% in the heterogeneous medium between calculated and measured doses for both Precision® and RayStation®, and less than 1% in the homogeneous medium. These results were also validated with the literature. Therefore, it is concluded that the images acquired on the Radixact x9 accelerator during patient simulation and during treatment delivery (adaptive radiotherapy) are suitable for use in treatment planning and adaptation in localization images.