Validation of the "Elekta iBEAM Evo" couchtop modeling in Monaco treatment planning system

Radiation therapy is a cancer treatment that utilizes high doses of radiation to eradicate cancer cells and shrink tumors. It damages cells by destroying the genetic material that controls how cells grow and divide. The ability to calculate the absorbed dose before the treatment delivery by the tre...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Αλεξίου, Γεώργιος
Άλλοι συγγραφείς: Alexiou, Georgios
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2023
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/24598
id nemertes-10889-24598
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Couchtop
Carbon fiber
Radiation therapy
Attenuation
Electron density
Ίνες άνθρακα
Ακτινοθεραπεία
spellingShingle Couchtop
Carbon fiber
Radiation therapy
Attenuation
Electron density
Ίνες άνθρακα
Ακτινοθεραπεία
Αλεξίου, Γεώργιος
Validation of the "Elekta iBEAM Evo" couchtop modeling in Monaco treatment planning system
description Radiation therapy is a cancer treatment that utilizes high doses of radiation to eradicate cancer cells and shrink tumors. It damages cells by destroying the genetic material that controls how cells grow and divide. The ability to calculate the absorbed dose before the treatment delivery by the treatment planning systems assisted clinical scientists and practitioners to predict possible overdose and underdose phenomena, maximizing the treatment outcome while causing less pain and discomfort to the patients. Also, the treatment outcome can be improved, by increasing the reproducibility of the patient’s position. In radiotherapy, patients are treated on a couchtop device which is necessary to guarantee the proper treatment position. However, such devices have a dosimetric impact on the treatment outcome and may alter the dose distribution increasing skin dose while decreasing tumor dose. Furthermore, couchtops attenuate significantly photon beams. In the current dissertation, the iBEAM Evo couchtop from Elekta was studied. The couchtop was incorporated in the Monaco TPS and our main objective was to find the optimum electron density values for the couchtop components (carbon fiber and foam core) for its proper modeling. The first chapter of this study analyzes the history of radiation therapy and refers to radiobiology principles. It focuses on the impact of couchtops in radiotherapy, introduces carbon fiber couchtops, and analyzes thoroughly the equations used in the study. The materials used are introduced in the second chapter, and the experimental procedure is analyzed. A cylindrical phantom with an ionization chamber inside was used. Three energies were utilized (6, 10, and 15 MV) and dose values were measured at various posterior angles. A literature review of previous studies regarding electron density values was performed. Through trial and error, we found the electron density values that resulted in the optimum agreement between the measured and Monaco-calculated dose values. These results occurred by calculating the percentage deviation between the aforementioned values in the third chapter. Moreover, a thorough investigation of the attenuation of the beam was carried out. We compared the measured and calculated attenuation values. These values were high enough to indicate the necessity of couchtop incorporation and proper modeling in Monaco TPS. Finally, we studied the relationship between the beam’s attenuation and the thickness of the couchtop.
author2 Alexiou, Georgios
author_facet Alexiou, Georgios
Αλεξίου, Γεώργιος
author Αλεξίου, Γεώργιος
author_sort Αλεξίου, Γεώργιος
title Validation of the "Elekta iBEAM Evo" couchtop modeling in Monaco treatment planning system
title_short Validation of the "Elekta iBEAM Evo" couchtop modeling in Monaco treatment planning system
title_full Validation of the "Elekta iBEAM Evo" couchtop modeling in Monaco treatment planning system
title_fullStr Validation of the "Elekta iBEAM Evo" couchtop modeling in Monaco treatment planning system
title_full_unstemmed Validation of the "Elekta iBEAM Evo" couchtop modeling in Monaco treatment planning system
title_sort validation of the "elekta ibeam evo" couchtop modeling in monaco treatment planning system
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/24598
work_keys_str_mv AT alexiougeōrgios validationoftheelektaibeamevocouchtopmodelinginmonacotreatmentplanningsystem
AT alexiougeōrgios axiologēsētēsmontelopoiēsēstēstrapezastherapeiaselektaibeamevostosystēmaschediasmoutherapeiasmonaco
_version_ 1771297347572072448
spelling nemertes-10889-245982023-03-01T04:38:52Z Validation of the "Elekta iBEAM Evo" couchtop modeling in Monaco treatment planning system Αξιολόγηση της μοντελοποίησης της τράπεζας θεραπείας "Elekta iBEAM Evo" στο σύστημα σχεδιασμού θεραπείας Monaco Αλεξίου, Γεώργιος Alexiou, Georgios Couchtop Carbon fiber Radiation therapy Attenuation Electron density Ίνες άνθρακα Ακτινοθεραπεία Radiation therapy is a cancer treatment that utilizes high doses of radiation to eradicate cancer cells and shrink tumors. It damages cells by destroying the genetic material that controls how cells grow and divide. The ability to calculate the absorbed dose before the treatment delivery by the treatment planning systems assisted clinical scientists and practitioners to predict possible overdose and underdose phenomena, maximizing the treatment outcome while causing less pain and discomfort to the patients. Also, the treatment outcome can be improved, by increasing the reproducibility of the patient’s position. In radiotherapy, patients are treated on a couchtop device which is necessary to guarantee the proper treatment position. However, such devices have a dosimetric impact on the treatment outcome and may alter the dose distribution increasing skin dose while decreasing tumor dose. Furthermore, couchtops attenuate significantly photon beams. In the current dissertation, the iBEAM Evo couchtop from Elekta was studied. The couchtop was incorporated in the Monaco TPS and our main objective was to find the optimum electron density values for the couchtop components (carbon fiber and foam core) for its proper modeling. The first chapter of this study analyzes the history of radiation therapy and refers to radiobiology principles. It focuses on the impact of couchtops in radiotherapy, introduces carbon fiber couchtops, and analyzes thoroughly the equations used in the study. The materials used are introduced in the second chapter, and the experimental procedure is analyzed. A cylindrical phantom with an ionization chamber inside was used. Three energies were utilized (6, 10, and 15 MV) and dose values were measured at various posterior angles. A literature review of previous studies regarding electron density values was performed. Through trial and error, we found the electron density values that resulted in the optimum agreement between the measured and Monaco-calculated dose values. These results occurred by calculating the percentage deviation between the aforementioned values in the third chapter. Moreover, a thorough investigation of the attenuation of the beam was carried out. We compared the measured and calculated attenuation values. These values were high enough to indicate the necessity of couchtop incorporation and proper modeling in Monaco TPS. Finally, we studied the relationship between the beam’s attenuation and the thickness of the couchtop. Η ακτινοθεραπεία είναι μία θεραπεία καρκίνου η οποία χρησιμοποιεί υψηλές δόσεις ακτινοβολίας για να εξαλείψει καρκινικά κύτταρα και να συρρικνώσει τους όγκους. Πιο συγκεκριμένα, προκαλεί ζημιά στα κύτταρα καταστρέφοντας το γενετικό τους υλικό το οποίο και ελέγχει την ανάπτυξη και τη διαίρεσή τους. Η δυνατότητα υπολογισμού της απορροφώμενης δόσης πριν από την θεραπεία μέσω του συστήματος σχεδιασμού θεραπείας βοήθησε κλινικούς επιστήμονες και επαγγελματίες να προβλέψουν τα φαινόμενα πιθανού υποδοσιασμού ή υπερδοσιασμού. Με αυτό τον τρόπο μπορούν να βελτιώνουν το αποτέλεσμα της θεραπείας και ταυτόχρονα να μειώνουν τον πόνο και τη δυσφορία στους ασθενείς. Επιπλέον, το αποτέλεσμα της θεραπείας μπορεί να βελτιωθεί αν αυξήσουμε την επαναληψημότητα της θέσης του ασθενούς. Στην ακτινοθεραπεία οι ασθενείς θεραπεύονται πάνω στην τράπεζα θεραπείας η οποία είναι απαραίτητη για να εγγυηθούμε την κατάλληλη τοποθέτηση. Ωστόσο, τέτοιου είδους συσκευές έχουν σημαντική δοσομετρική επίδραση στο αποτέλεσμα της θεραπείας και μπορεί να αλλοιώσουν την κατανομή της δόσης, αυξάνοντας τη δόση στο δέρμα και ταυτοχρόνως μειώνοντας τη δόση στον όγκο. Επιπρόσθετα, οι τράπεζες θεραπείας μπορούν να εξασθενήσουν σημαντικά τις δέσμες φωτονίων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετήθηκε η τράπεζα θεραπείας iBEAM Evo couchtop της Elekta. Η τράπεζα εισήχθη στο σύστημα σχεδιασμού θεραπείας Monaco και ο κύριος στόχος μας ήταν να βρούμε τις βέλτιστες τιμές ηλεκτρονικής πυκνότητας των στοιχείων της (ανθρακόνημα και αφρώδης πυρήνας) προκειμένου να τη μοντελοποιήσουμε κατάλληλα. Το πρώτο κεφάλαιο της μελέτης αυτής αναλύει την ιστορία της ακτινοθεραπείας και αναφέρεται σε βασικές αρχές ραδιοβιολογίας. Εστιάζει στην επίδραση των τραπεζών θεραπείας στην ακτινοθεραπεία, παρουσιάζει τράπεζες κατασκευασμένες από ανθρακόνημα και αναλύει τις εξισώσεις που χρησιμοποιήθηκαν για την παρούσα εργασία. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα μέσα που χρησιμοποιήθηκαν για την διεκπεραίωση της παρούσης εργασίας και η πειραματική διαδικασία αναλύεται. Ένα κυλινδρικό ομοίωμα με έναν θάλαμο ιονισμού στο εσωτερικό του χρησιμοποιήθηκε. Οι δόσεις μετρήθηκαν για τρεις ενέργειες (6, 10, και 15 MV) σε διαφορετικές οπίσθιες γωνίες. Στη συνέχεια, πραγματοποιήσαμε έναν βιβλιογραφικό έλεγχο σε προηγούμενες μελέτες όσον αφορά τις τιμές ηλεκτρονικής πυκνότητας των στοιχείων της τράπεζας θεραπείας. Μέσω δοκιμών trial and error, βρήκαμε τις τιμές ηλεκτρονικής πυκνότητας οι οποίες οδήγησαν στην καλύτερη συμφωνία μεταξύ των τιμών δόσεων της πειραματικής διαδικασίας και των τιμών δόσεων των υπολογισμών του Monaco. Τα αποτελέσματα αυτά προέκυψαν από τον υπολογισμό της ποσοστιαίας απόκλισης (percentage deviation) μεταξύ των προαναφερθέντων τιμών. Η ανάλυση αυτή πραγματοποιήθηκε στο τρίτο κεφάλαιο. Επιπρόσθετα πραγματοποιήσαμε και μια λεπτομερή έρευνα της εξασθένισης της δέσμης. Πιο συγκεκριμένα συγκρίναμε τις πειραματικές με τις υπολογιζόμενες στο Monaco τιμές εξασθένισης της δέσμης. Οι τιμές αυτές ήταν αρκετά υψηλές και υποδείκνυαν όχι μόνο την αναγκαιότητα της εισαγωγής της τράπεζας στο σύστημα σχεδιασμού θεραπείας αλλά και την κατάλληλη μοντελοποίησή της. Τέλος, μελετήσαμε τη σχέση μεταξύ της εξασθένισης της δέσμης και του πάχους της τράπεζας θεραπείας. 2023-02-28T07:04:13Z 2023-02-28T07:04:13Z 2023-02-14 https://hdl.handle.net/10889/24598 en Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ application/pdf