Destri, Sara (2019) Utilización de la información mutua de distribuciones de dosis experimentales y predichas por cálculo como criterio de aceptabilidad en tratamientos de radioterapia externa con fotones / Mutual information of experimental and calculated dose distributions as on accetability interior in radiotherapy treatments. Maestría en Física Médica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En radioterapia de intensidad modulada (IMRT) se realizan controles de calidad disimétricos que incluyen determinaciones de distribuciones de dosis, antes de dar comienzo al tratamiento radiante. Los sistemas de dosimetría utilizados para este propósito pueden ser matrices planares de detectores semiconductores o ionométricos, películas radioscópicas, entre otros. En el análisis de resultados se compararan las distribuciones de dosis medidas con las calculadas con el sistema de planificación de tratamientos, a partir de ciertos criterios. Se propone comparar distribuciones de dosis experimentales obtenidas con diversos sistemas de medición con el objetivo de determinar la validez de cada criterio de aceptación de las distribuciones de dosis en cuestión. Se caracterizo una matriz de detectores MatriXX, de IBA Dosimetry, compuesta por un arreglo de 32x32 cámaras de ionización. Se determino que el sistema posee una respuesta lineal a la dosis absorbida en el rango 40 - 400 cGy, y que su respuesta es independiente de la energía de la radiación incidente (dentro de un 2 %). Ademas, a partir de la medición de perfiles de dosis para distintos tamaños de campo, se determino que MatriXX es confiable a los efectos de dosimetría relativa en distribuciones de dosis de bajo gradiente, ya que su resolución espacial no es suciente para ser utilizada en zonas de alto gradiente de dosis. Se estudiaron cuatro planes realizados con el sistema de planicacion Monaco ®,correspondientes a casos de cáncer de próstata, pulmón, mama y glándula submaxilar. Se ejecutaron los planes utilizando como detectores películas radiocrómicas GAFChromic EBT3 y MatriXX; y se correlacionaron los resultados para simular mediciones con detectores virtuales de distinta resolución. Se determino que el criterio de 1%-1mm para la evaluación de índice gamma no es adecuado dadas las limitaciones del sistema de irradiación, en particular del colimador multiláminas. Por otro lado, se concluyo que la resolucion espacial de MatriXX es la mínima aceptable en el proceso de control de calidad de un tratamiento al utilizar criterios de 3% - 3mm y 4% - 3mm. A pesar de que el uso de paneles con mayor resolución sería mas confiable, su implementación sería mas onerosa. La posibilidad de utilizar MatriXX con un criterio de pasaje de 2%-2mm debe seguir siendo evaluada. Se realizo un programa en lenguajes Python y C para el cálculo de índices gamma, implementado con el mismo método geométrico de cálculo que utiliza el software comercial. Se registraron diferencias menores al 1% en el calculo de porcentaje de pasaje respecto al de Monaco, que no se consideraron significativas. Se utilizo un modelo binomial para analizar el proceso estocástico de medición con una determinada cantidad de detectores N, con la premisa de que la posición de los detectores influye en el porcentaje de pasaje. Se propuso que el porcentaje de pasaje real de una distribución de dosis se encuentra en un intervalo determinado, con una confianza o probabilidad Q. Para expresar esto se utilizó la distribución Beta(p; a; b), con a = n+1 y b = N - n+1; siendo n la cantidad de detectores que pasan la prueba de índice gamma. Se determinó que la probabilidad de que el porcentaje de pasaje este efectivamente en el rango [ n/N 100; 100] (utilizado en la clínica) es menor al 50 %, por lo que la metodología habitualmente utilizada no es conservadora. Se concluye que, para reportar el porcentaje de pasaje con una confianza del 95 %, valor deseable en radioterapia, entonces el rango utilizado debe ser aproximadamente [ n/N 100 - 2; 100].
Resumen en inglés
In intensity modulated radiation therapy (IMRT), dosimetric quality controls are always performed before starting the radiation therapy. The dosimetry systems used can be diode arrays, ionization chamber arrays and radiochromic lms, among others. The measured dose distributions will be compared with those calculated with the treatment planning system, based on certain criteria. It is proposed to compare experimental dose distributions obtained using various measurement systems, in order to determine the validity of each acceptance criteria for the dose distributions in question. An array of detectors from IBA Dosimetry (MatriXX), composed by 32 - 32 ionization chambers, was characterized. It was determined that the system has a linear response to the absorbed dose in the range of 40 to 400 cGy, and that its response is independent of the beam quality. In addition, from the measurement of dose proles for different field sizes, it was determined that MatriXX is reliable for the purposes of relative dosimetry in shallow gradient dose distributions, since its spatial resolution is not sufficient to be used in steep gradient ones. Four cases were calculated with the planning system Monaco® , corresponding to patients with prostate, lung, breast and submaxillary cancer. The calculated dose distributions were irradiated using GAFChromic EBT3 radiochromic lms and MatriXX. The results were combined, in order to simulate measurements with virtual detectors of different resolutions. It was determined that the criterion of 1% - 1mm for the evaluation of gamma index is not adequate given the limitations of the irradiation system, in particular the multileaf collimator. On the other hand, it was concluded that the MatriXX's resolution is the minimum that should be used in the process of quality assurance of a treatment when using criteria of 3% - 3mm and 4% - 3mm. Although the use of higher resolution panels would be more reliable, their implementation would be more expensive. The possibility of using MatriXX with a criterion of 2% - 2mm should be studied further. A program for the calculation of gamma indexes was implemented in Python and C languages. It was implemented with the same geometric method of calculation used by commercial software. Differences smaller than 1% compared to Monaco were recorded in the pass rate calculations, which were not considered signicant. A binomial model was used to analyze the stochastic measurement process with a certain number of detectors N, with the premise that the detectors position influences the pass rate. It was proposed that the dose distribution's real pass rate is within a given interval, with a condence or probability Q. The beta distribution Beta(p; a; b) was used for this purpose, with a = n + 1 and b = N - n + 1. It was determined that the probability for the pass rate of actually being in the range [ n/N 100; 100] (used in the clinic) is less than 50%. This means that the methodology usually used is not conservative. It is concluded that in order to report the pass rate within a 95% condence (desirable value in radiotherapy), the range used should be approximately [ n/N 100 - 2; 100].
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Física Médica) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Radiotherapy; Radioterapia; Ionization chamber; Cámaras de ionización; [Confidence interval; Nivel de confianza; Gamma index; Índice gamma; Beta distribution; Distribución beta; Control de calidad paciente específico] |
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| Materias: | Medicina > Radioterapia Medicina > Física médica |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Física médica |
| Código ID: | 890 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 12 Abr 2021 10:32 |
| Última Modificación: | 12 Abr 2021 11:38 |
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