Analysis of the use of dosimetrically equivalent linear accelerators for intensity modulated radiotherapy treatments
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| Data de Publicação: | 2015 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/22411 |
Resumo: | Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica , apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015 |
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Analysis of the use of dosimetrically equivalent linear accelerators for intensity modulated radiotherapy treatmentsAceleradores linearesBeam-matchingRadioterapia de intensidade modulada (IMRT)Dispositivos electrónicos de imagem portal (EPID)Análise gammaTeses de mestrado - 2015Domínio/Área Científica::Ciências Médicas::Biotecnologia MédicaTese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica , apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015O uso de radiações para terapia iniciou-se pouco tempo após a descoberta dos raios-X por Wilhelm Röntgen em 1895, tendo ocorrido uma grande evolução ao nível da tecnologia geradora de raios-X até ao presente. Essa evolução tornou possível que sejam produzidos feixes de fotões e electrões de altas energias. Os aceleradores lineares são actualmente os principais produtores de raios X de alta energia utilizados em Radioterapia. Devido à evolução tecnológica das últimas décadas e ao elevado nível de reprodutibilidade e precisão dos feixes produzidos por estes equipamentos, tem-se verificado um esforço progressivo, por parte dos fabricantes, para uniformizar o desenho e a tecnologia dos aceleradores lineares. Esta uniformização permite que aceleradores lineares idênticos possam ser instalados com ajuste dosimétrico (beam-matching) e considerados dosimetricamente equivalentes. A instalação com beam-matching permite um aumento da flexibilidade e eficiência dos aceleradores lineares, pois reduz a necessidade de interrupção ou replaneamento dos tratamentos em caso de paragem de um dos equipamentos, devido à possibilidade da utilização indistinta dos mesmos. A utilização indistinta dos aceleradores lineares assume um papel bastante importante nas unidades de tratamento, pois as interrupções do funcionamento normal dos equipamentos são relativamente frequentes, devido a intervenções de manutenção preventiva periódica, bem como a avarias. Por este motivo, tem-se tornado comum nos serviços de radioterapia a instalação de aceleradores lineares com beam-matching em relação a equipamentos similares instalados previamente, fazendo com que os aceleradores lineares existentes no serviço sejam dosimetricamente equivalentes e permitindo a sua utilização indistinta. Apesar dos ajustes dosimétricos, podem ocorrer pequenas variações nas características dos aceleradores lineares, que podem resultar de diversos factores, como desgaste dos equipamentos ou condições de utilização. Têm sido realizados estudos [1-4] com a finalidade de avaliar a equivalência dosimétrica de aceleradores lineares instalados com beam-matching dentro de uma unidade de tratamento. Os resultados obtidos nestes estudos confirmam a equivalência dosimétrica entre os equipamentos, sugerindo que o processo de beam-matching é suficiente para garantir a utilização indistinta dos aceleradores lineres. No entanto, resultando as possíveis variações nas características dos equipamentos de diversos factores, é necessário avaliar individualmente a equivalência dosimétrica dos aceleradores lineares para diferentes unidades, bem como verificar se esta equivalência é mantida a longo-prazo ou se, por outro lado, surgem diferenças significativas ao nível das características dosimétricas que justifiquem a adaptação do sistema de planeamento aos novos parâmetros. Esta necessidade assume especial relevância para técnicas avançadas, como a Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT), na qual se verificam elevados gradientes de dose e são utilizados colimadores multi-lâminas (MLC), bem como campos de reduzidas dimensões, que podem conduzir a um maior impacto das variações ao nível dos planeamentos dosimétricos. Deste modo, no âmbito do Estágio realizado no Instituto Português de Oncologia de Lisboa Francisco Gentil (IPOLFG), foi realizado um estudo que consistiu, por um lado, na avaliação da estabilidade a longo prazo das características dos feixes de fotões de 6 MV e, por outro, na comparação dosimétrica para a técnica de Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT). Para a realização do presente estudo, foram utilizados três aceleradores lineares do modelo 2100C/D da Varian Medical Systems, Inc., que produzem fotões com energias de 6 MV e com um valor de energia mais elevado, 10 MV ou 15 MV, bem como electrões com diversas energias. Um dos aceleradores lineares, denominado DHX01, foi instalado em Março de 2012, enquanto os dois restantes, DHX02 e DHX03, foram instalados em Novembro e Dezembro de 2012, respectivamente. Os aceleradores lineares DHX02 e DHX03 foram instalados com beam-matching, sendo dosimetricamente equivalentes no sistema de planeamento e usados indistintamente em caso de interrupção do funcionamento de um dos equipamentos. Os três aceleradores lineares são usados para tratamentos de Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT), contendo, para o efeito, um colimador multilâminas (MLC) MilleniumTM MLC com 120 lâminas, divididas por dois bancos com 60 lâminas. Estão também equipados com um dispositivo electrónico de imagem portal (EPID), usado para verificação de planos de IMRT. A avaliação da estabilidade a longo-prazo das características dosimétricas dos aceleradores lineares consistiu na análise de dados adquiridos nas verificações realizadas no âmbito dos controlos de qualidade diário e trimestral durante o ano de 2014 para fotões de 6 MV (energia utilizada para tratamentos de IMRT). Na análise foram também incluídos os resultados de medições realizadas para controlo de qualidade do MLC. Os resultados obtidos com os três aceleradores lineares foram analisados usando o software SPSS Statistics Package, sendo realizada uma comparação entre os três equipamentos para verificar se, de modo geral, os resultados obtidos nos controlos de qualidade compromete a equivalência dosimétrica em estudo. A comparação dosimétrica dos três aceleradores lineares para tratamentos de IMRT foi realizada através de verificação de planos de tratamento para patologia de cabeça e pescoço (H&N) e próstata, criados com o sistema de planeamento EclipseTM da Varian Medical Systems, Inc. Foram selecionadas amostras contendo doentes tratados em cada um dos aceleradores lineares usando a técnica de IMRT, para cada uma das duas patologias, num total de seis amostras. Para além das verificações originais realizadas antes do início dos tratamentos, usando o equipamento em que o doente foi tratado, novas verificações foram realizadas com os restantes dois aceleradores lineares, sem troca de unidade de tratamento no sistema de planeamento, i.e., mantendo os parâmetros originais do plano de tratamento, sem recálculo para equipamento diferente. As verificações foram realizadas através de Análise Gamma de imagens portais adquiridas através de EPID. A comparação entre os três equipamentos consistiu na comparação das percentagens de pontos em conformidade com os critérios estabelecidos para a Análise Gamma com critérios 3.0%, 3.0 mm obtidas nas três verificações efectuadas para cada amostra e análise das diferenças obtidas com realização da verificação com um equipamento diferente. Foi ainda realizada uma análise de doses no sistema de planeamento, que consistiu na troca de unidade de tratamento no sistema de planeamento para todos os doentes de cada uma das amostras, com posterior recálculo de dose, e determinação da das diferenças obtidas devido à troca de equipamento ao nível da dose e unidades monitor (UM) calculadas pelo TPS. Esta última análise teve a finalidade de determinar se possíveis desvios obtidos nos resultados da Análise Gamma para as verificações com EPID são resultantes de diferenças nas características dosimétricas dos aceleradores lineares ou se, por outro lado, resultam de diferenças acentuadas entre as unidades de tratamento no sistema de planeamento, comprometendo o ajustamento experimental a um equipamento diferente. Ambas as avaliações foram realizadas com a finalidade de estudar dois aspectos principais. Um deles consistiu na verificação da equivalência dosimétrica a longo-prazo dos aceleradores lineares DHX02 e DHX03, instalados com beam-matching, bem como a verificação desta equivalência no caso de tratamentos de IMRT. O outro aspecto em estudo consistiu na possibilidade de utilizar indistintamente o terceiro acelerador linear, DHX01, instalado sem beam-matching, como dosimetricamente equivalente aos outros dois equipamentos para tratamentos de IMRT. Os resultados obtidos estão de acordo com os valores de tolerância recomendados e confirmam a equivalência dosimétrica entre os aceleradores lineares. No entanto, sugerem precaução na utilização indistinta do equipamento DHX01, pois, embora os resultados estejam dentro dos limites estabelecidos (acordos da Análise Gamma superiores a 90.00%), diferem dos obtidos para os restantes aceleradores lineares, com desvios máximos de 8.00%. Apesar de as diferenças obtidas não serem, em geral, significativas (desvios médios são de aproximadamente 4.00%) não comprometerem totalmente a utilização indistinta do equipamento DHX01, é recomendada a actualização das características dos aceleradores lineares no sistema de planeamento.Linear accelerators are currently the mostly used high energy X-rays generators for Radiotherapy. Due to the evolution occurred in the last decades, as well as to the high reproducibility and precision of the beams generated by these machines, a progressive standardization of their design and technology has occurred. This standardization allows similar linear accelerators to be installed with dosimetric adjustments (beam-matching) and considered dosimetrically equivalent in the treatment planning system, reducing the need of treatment interruption or replanning if a linear accelerator is not functioning. In spite of the dosimetric adjustments, small variation in outputs may occur due to several factors, as equipment wear or use conditions. Several studies [1-4] that supported the dosimetric equivalence between beam-matched linear accelerators have been performed. However, as the possible variations result from diverse factors, it is recommended to evaluate the dosimetric equivalence of linear accelerators individually for each treatment facility, especially for advanced treatment techniques, as Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT), in which dose gradients are high and multileaf collimators (MLC) and small fields are used, possibly increasing the impact of the variations for dosimetric plans. For this reason, in the context of the Internship in Instituto Português de Oncologia de Lisboa Francisco Gentil (IPOLFG), a long term stability evaluation has been performed for the characteristics of 6 MV photons from three linear accelerators installed in the Radiotherapy Service (two of them are beam-matched), acquired during daily and trimestral quality assurance procedures. It was also performed a dosimetric comparison between the three machines for Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT), using portal imaging and Gamma Analysis, in order to verify the differences resultant from the indistinct use of the linear accelerators. The obtained results supported the dosimetric equivalence of the linear accelerators, but suggesting caution when using indistinctly the linear accelerator installed without beam-matching, especially for Head and Neck treatments, since, although the results are in accordance the recommended tolerance of 90.00% for the agreement of the Gamma Analysis, higher deviations were obtained for this equipment, with approximate average values of 4.00% and maximum value of 8.00%.Moreno, Miriam ZarzaMatela, Nuno Miguel de Pinto Lobo e,1978-Repositório da Universidade de LisboaSilva, Rafaela Cristina Sepúlveda da2016-01-22T16:32:22Z201520152015-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/22411TID:201282674enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:09:34Zoai:repositorio.ul.pt:10451/22411Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:40:00.382683Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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