Determination and validation of dosimetric leaf gap (DLG) for IMRT/VMAT and stereotactic treatment plans

The purpose of this study is to determine and analyze a series of measurements for the Dosimetric Leaf Gap (DLG) value using different set-ups as well as to compare the measured with the configured treatment planning system (TPS) values and evaluate its clinical significance. Materials and Methods...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Γιαννακίτσας, Παναγιώτης
Άλλοι συγγραφείς: Giannakitsas, Panagiotis
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/16298
id nemertes-10889-16298
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Dosimetric leaf gap (DLG)
Treatment planning system
Sweeping gap technique
Cross-field dose width technique
Radiochromic films
Σύστημα σχεδιασμού θεραπείας
Γραμμικοί επιταχυντές
spellingShingle Dosimetric leaf gap (DLG)
Treatment planning system
Sweeping gap technique
Cross-field dose width technique
Radiochromic films
Σύστημα σχεδιασμού θεραπείας
Γραμμικοί επιταχυντές
Γιαννακίτσας, Παναγιώτης
Determination and validation of dosimetric leaf gap (DLG) for IMRT/VMAT and stereotactic treatment plans
description The purpose of this study is to determine and analyze a series of measurements for the Dosimetric Leaf Gap (DLG) value using different set-ups as well as to compare the measured with the configured treatment planning system (TPS) values and evaluate its clinical significance. Materials and Methods: All measurements were conducted on three medical linear accelerators in two different institutions. Two Varian VitalBeamTM linear accelerators, namely VB1 (6 MV, 10 MV, 6 MV FFF) and VB2 (6 MV, 10 MV) both equipped with the 120 Millennium MLC and a Varian EDGETM (6 MV, 6 MV FFF, 10 MV, 10 MV FFF) linac equipped with the 120 HD Millennium MLC, were used. Measurements were performed with a Farmer type ionization chamber using the sweeping gap technique and with GAFCHROMIC EBT3 films using the cross-field dose width technique. Measurements were carried out for all energies, using a PMMA slab phantom, a water tank and a plastic solid water phantom at SSD 90 and 100 cm, at 4.2 and 8.4 cm depths, corresponding to 5 and 10 cm water equivalent depths. All ion chamber readings were converted into dose according to the TRS-398 protocol. The determined DLG values from the measuring processes were compared with the configured in the TPS DLG values. During the validation process an optimal range of DLGmeas values was derived, being appropriate for different VMAT treatment plans in different anatomical regions. Plans were retrospectively calculated with the DLGmeas values and compared with the existing treatment plans calculated with the already configured DLG values with respect to Gamma Passing Rate (GPR %) and Dose Volume Histograms (DVHs), so as to determine an optimal DLG value for each linac. Results: The DLGmeas values showed variations with depth and SSD, for all energies, for all three linacs with both measurement techniques. The differences ranged from 0.01-0.6 mm for the different set-ups, energies and the three studied linacs with the sweeping gap tecnique. The cross-field dose technique also showed small differences between DLGmeas values for the three linacs, for all energies and studied set-ups. Most DLGmeas values determined with the sweeping gap technique and SSD=100 cm compared with the TPS already configured values showed percentage differences lower than 10 %. That was not the case for the cross-field dose width technique for any set up configuration and studied linac. The measured Gamma Passing Rate, GPR (%) results for the H&N treatment plans calculated with the DLGmeas values of 1.48 and 3.40 mm showed slightly lower values compared to the ones calculated with the already DLG configured values in the TPS whereas the same plans calculated with 2.85 mm showed GPRs almost equal to the ones derived with the DLG values in the TPS. All GPR (%) values measured with DLGmeas selected range were above the action limit of 90 %. This was exactly the case for the prostate treatment plans. In a significant majority of the studied treatment plans which were calculated with the DLGmeas range values, it was observed that the dose coverage (V95) for the PTV exceeded 95 % and the dose constraint for OARs didn’t exceed the corresponding limits. Conclusion: An optimal range of DLG values should be carefully selected for fine tuning of the parameter as closer to the already configured value in the TPS. The described methodology is effective and time efficient in measuring DLG and may be easily adopted by medical physicists to have their own institutional values.
author2 Giannakitsas, Panagiotis
author_facet Giannakitsas, Panagiotis
Γιαννακίτσας, Παναγιώτης
author Γιαννακίτσας, Παναγιώτης
author_sort Γιαννακίτσας, Παναγιώτης
title Determination and validation of dosimetric leaf gap (DLG) for IMRT/VMAT and stereotactic treatment plans
title_short Determination and validation of dosimetric leaf gap (DLG) for IMRT/VMAT and stereotactic treatment plans
title_full Determination and validation of dosimetric leaf gap (DLG) for IMRT/VMAT and stereotactic treatment plans
title_fullStr Determination and validation of dosimetric leaf gap (DLG) for IMRT/VMAT and stereotactic treatment plans
title_full_unstemmed Determination and validation of dosimetric leaf gap (DLG) for IMRT/VMAT and stereotactic treatment plans
title_sort determination and validation of dosimetric leaf gap (dlg) for imrt/vmat and stereotactic treatment plans
publishDate 2022
url http://hdl.handle.net/10889/16298
work_keys_str_mv AT giannakitsaspanagiōtēs determinationandvalidationofdosimetricleafgapdlgforimrtvmatandstereotactictreatmentplans
AT giannakitsaspanagiōtēs prosdiorismoskaiepikyrōsētoudosimetricleafgapdlggiaimrtvmatkaistereotaktikaplanatherapeias
_version_ 1771297284293656576
spelling nemertes-10889-162982022-09-05T20:18:06Z Determination and validation of dosimetric leaf gap (DLG) for IMRT/VMAT and stereotactic treatment plans Προσδιορισμός και επικύρωση του dosimetric leaf gap (DLG) για IMRT/VMAT και στερεοτακτικά πλάνα θεραπείας Γιαννακίτσας, Παναγιώτης Giannakitsas, Panagiotis Dosimetric leaf gap (DLG) Treatment planning system Sweeping gap technique Cross-field dose width technique Radiochromic films Σύστημα σχεδιασμού θεραπείας Γραμμικοί επιταχυντές The purpose of this study is to determine and analyze a series of measurements for the Dosimetric Leaf Gap (DLG) value using different set-ups as well as to compare the measured with the configured treatment planning system (TPS) values and evaluate its clinical significance. Materials and Methods: All measurements were conducted on three medical linear accelerators in two different institutions. Two Varian VitalBeamTM linear accelerators, namely VB1 (6 MV, 10 MV, 6 MV FFF) and VB2 (6 MV, 10 MV) both equipped with the 120 Millennium MLC and a Varian EDGETM (6 MV, 6 MV FFF, 10 MV, 10 MV FFF) linac equipped with the 120 HD Millennium MLC, were used. Measurements were performed with a Farmer type ionization chamber using the sweeping gap technique and with GAFCHROMIC EBT3 films using the cross-field dose width technique. Measurements were carried out for all energies, using a PMMA slab phantom, a water tank and a plastic solid water phantom at SSD 90 and 100 cm, at 4.2 and 8.4 cm depths, corresponding to 5 and 10 cm water equivalent depths. All ion chamber readings were converted into dose according to the TRS-398 protocol. The determined DLG values from the measuring processes were compared with the configured in the TPS DLG values. During the validation process an optimal range of DLGmeas values was derived, being appropriate for different VMAT treatment plans in different anatomical regions. Plans were retrospectively calculated with the DLGmeas values and compared with the existing treatment plans calculated with the already configured DLG values with respect to Gamma Passing Rate (GPR %) and Dose Volume Histograms (DVHs), so as to determine an optimal DLG value for each linac. Results: The DLGmeas values showed variations with depth and SSD, for all energies, for all three linacs with both measurement techniques. The differences ranged from 0.01-0.6 mm for the different set-ups, energies and the three studied linacs with the sweeping gap tecnique. The cross-field dose technique also showed small differences between DLGmeas values for the three linacs, for all energies and studied set-ups. Most DLGmeas values determined with the sweeping gap technique and SSD=100 cm compared with the TPS already configured values showed percentage differences lower than 10 %. That was not the case for the cross-field dose width technique for any set up configuration and studied linac. The measured Gamma Passing Rate, GPR (%) results for the H&N treatment plans calculated with the DLGmeas values of 1.48 and 3.40 mm showed slightly lower values compared to the ones calculated with the already DLG configured values in the TPS whereas the same plans calculated with 2.85 mm showed GPRs almost equal to the ones derived with the DLG values in the TPS. All GPR (%) values measured with DLGmeas selected range were above the action limit of 90 %. This was exactly the case for the prostate treatment plans. In a significant majority of the studied treatment plans which were calculated with the DLGmeas range values, it was observed that the dose coverage (V95) for the PTV exceeded 95 % and the dose constraint for OARs didn’t exceed the corresponding limits. Conclusion: An optimal range of DLG values should be carefully selected for fine tuning of the parameter as closer to the already configured value in the TPS. The described methodology is effective and time efficient in measuring DLG and may be easily adopted by medical physicists to have their own institutional values. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι να επιδείξει και να αναλύσει μία σειρά μετρήσεων για τον προσδιορισμό της τιμής του Dosimetric Leaf Gap (DLG) χρησιμοποιώντας διαφορετικές πειραματικές διατάξεις, να συγκρίνει τις τιμές αυτές με τις τιμές που έχουν ορισθεί στο σύστημα σχεδιασμού θεραπείας (TPS) και να αξιολογήσει την κλινική του σημασία. Υλικά και Μέθοδοι: Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε τρείς ιατρικούς γραμμικούς επιταχυντές σε δύο διαφορετικά ιδρύματα. Δύο γραμμικοί επιταχυντές Varian VitalBeamTM, ονόματι VB1 (6 MV, 10 MV, 6 MV FFF) και VB2 (6 MV, 10 MV) και οι δύο εξοπλισμένοι με τον 120 Millennium πολύφυλλο κατευθυντήρα και ένας Varian EDGETM (6 MV, 6 MV FFF, 10 MV, 10 MV FFF) γραμμικός επιταχυντής εξοπλισμένος με τον 120 ΗD Millennium πολύφυλλο κατευθυντήρα, χρησιμοποιήθηκαν. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με θάλαμο ιονισμού τύπου Farmer χρησιμοποιώντας την τεχνική sweeping gap και με GAFCHROMIC EBT3 φιλμ χρησιμοποιώντας την cross-field dose τεχνική. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν για όλες τις ενέργειες, χρησιμοποιώντας ένα ομοίωμα πλακών PMMA, ένα ομοίωμα δεξαμενής νερού και ένα πλαστικό ομοίωμα νερού σε SSD 90 και 100 cm, σε βάθη 4.2 και 8.4 cm, που αντιστοιχούν σε ισοδύναμα βάθη νερού 5 και 10 cm. Όλες οι μετρήσεις του θαλάμου ιονισμού μετατράπηκαν σε δόση σύμφωνα με το πρωτόκολλο TRS-398. Οι διαμορφούμενες τιμές DLG από τις διαδικασίες μέτρησης συγκρίθηκαν με τις καθορισμένες τιμές DLG στο TPS. Κατά τη διαδικασία επικύρωσης προέκυψε ένα βέλτιστο εύρος τιμών DLGmeas, το οποίο ήταν κατάλληλο για διαφορετικά πλάνα θεραπείας VMAT σε διαφορετικές ανατομικές περιοχές. Τα πλάνα υπολογίστηκαν αναδρομικά με τις τιμές DLGmeas και συγκρίθηκαν με τα υπάρχοντα πλάνα θεραπείας που υπολογίστηκαν με τις ήδη καθορισμένες τιμές DLG σύμφωνα με το Gamma Passing Rate (GPR %) και τα DVHs, έτσι ώστε να οριστεί μία βέλτιστη τιμή DLG για κάθε γραμμικό επιταχυντή. Αποτελέσματα: Οι τιμές DLGmeas παρουσίασαν διακυμάνσεις με το βάθος μέτρησης και το SSD, για όλες τις ενέργειες και για τους τρεις γραμμικούς επιταχυντές. Η crossfield dose τεχνική παρουσίασε επίσης μικρές διαφορές μεταξύ των τιμών DLGmeas για τους τρεις γραμμικούς επιταχυντές, για όλες τις ενέργειες και τις υπό μελέτη πειραματικές διατάξεις. Οι περισσότερες τιμές DLGmeas με την τεχνική sweeping gap και SSD=100 cm σε σύγκριση με τις ήδη καθορισμένες τιμές στο TPS παρουσίασαν ποσοστιαίες διαφορές μικρότερες από 10 %. Αυτό δεν ίσχυε για την cross-field dose τεχνική, για οποιαδήποτε πειραματική διάταξη και γραμμικό επιταχυντή υπό μελέτη. Τα μετρούμενα GPR (%) για τα πλάνα θεραπείας κεφαλής τραχήλου που υπολογίστηκαν με τις τιμές DLGmeas 1.48 και 3.40 mm έδειξαν ελαφρώς χαμηλότερες τιμές σε σύγκριση με αυτές που υπολογίστηκαν με τις ήδη ορισμένες τιμές DLG στο TPS ενώ τα ίδια πλάνα τα οποία υπολογίστηκαν με 2.85 mm έδειξαν GPRs σχεδόν ίσες με τιμές που προέκυψαν με τις DLG τιμές στο TPS. Από την άλλη πλευρά, όλες οι τιμές GPR (%) που μετρήθηκαν με το επιλεγμένο εύρος DLGmeas ήταν πάνω από το όριο του 90 %. Το ίδιο ίσχυσε για τα πλάνα θεραπείας του προστάτη. Στη σημαντική πλειονότητα των υπό μελέτη πλάνων θεραπείας που υπολογίστηκαν με τις τιμές του εύρους DLGmeas, παρατηρήθηκε ότι η κάλυψη δόσης (V95) για το PTV ξεπέρασε το 95 % και τα όρια δόσης των OARs δεν υπερέβησαν. Συμπέρασμα: Ένα βέλτιστο εύρος τιμών του DLG θα πρέπει να επιλεγεί προσεκτικά για την ακριβή ρύθμιση της παραμέτρου όσο πιο κοντά στην ήδη ορισμένη τιμή στο TPS. Η μεθοδολογία που διατυπώθηκε είναι αποτελεσματική και χρονικά αποδοτική στον προσδιορισμό της τιμής DLG και μπορεί εύκολα να υιοθετηθεί από τους φυσικούς ιατρικής για να έχουν τις δικές τους ιδρυματικές τιμές. 2022-06-28T06:37:51Z 2022-06-28T06:37:51Z 2022-06-10 http://hdl.handle.net/10889/16298 en application/pdf