Dosimetric Verification of Intensity Modulated Radiotherapy Treatment Plans with Radiographic Film

Abstract

"Intensity modulated radiation therapy (IMRT) is a fairly new modality in the treatment of cancer with radiotherapy. The original idea is Swedish and has existed for more than 20 years. But it is only in recent years that clinics have implemented the IMRT technique. IMRT uses many segments (small subfields) that build up radiation fields with nonuniform energy fluence. With this technique, better target conformity can be achieved and the absorbed dose to healthy tissues in the vicinity of the tumour can be limited. The purpose of this work is to find a reliable method to verify IMRT delivery, which can lead to commissioning of the IMRT technique at Lund University Hospital. The dosimetric equipment chosen to verify the IMRT delivery has been radiographic film, complemented with ion chamber measurements for absolute dose determination.
The verification has been performed on a phantom case, which is part of the QUASIMODO project used as an external audit of our dosimetric system. Additionally, a clinically patient case was also verified. Both treatment plans were optimized in the Oncentra Treatment Planning (OTP) system and forward calculated in Helax-TMS.
The EDR2 film from Kodak is a rather new type of radiographic film that has been used throughout this study. It was shown that the EDR2 film could accurately be used, within 2%, for relative as well as absolute dose measurements, down to a depth in the patient/phantom of at least 20 cm, when ignoring the build-up region. Absolute dose measurements with a cylindrical ion chamber (NE 2571 0.6 cm3 Farmer type) showed, on the other hand, discrepancies up to 8% when compared to calculations by the treatment planning system (TPS). The reason for this might be due to partial irradiation of the ion chamber in IMRT. Thermoluminescent dosimeters (TLD) were used as an alternative detector for comparison and the result was within 2% of the TPS calculations.
With proper care the film dosimetry can be used to verify IMRT delivery. But before that, the large discrepancies with ion chamber measurements have to be further investigated. Many more cases have to be verified to get a better statistical base.

Abstract (Swedish)

Idag behandlas cancer med bl.a. strålbehandling, tyvärr ger denna många gånger biverkningar. Detta beror på att strålningen inte bara skadar cancerceller utan även friska celler, eftersom strålningen måste passera frisk vävnad för att nå in till cancertumören. Det har nyligen utvecklats en ny strålbehandlingsteknik som kan minska strålningen till frisk vävnad samtidigt som tumören ges en hög stråldos. Tekniken går ut på att man med många små strålfält kan koncentrera stråldosen, dvs. den absorberade energin, bättre till tumören och således undvika för hög stråldos till frisk vävnad. Tekniken kallas IMRT som står för Intensitetsmodulerad Radioterapi och är en komplicerad krävande teknik. Tekniken går ut på att man bestämmer önskad stråldos till tumören och högsta tillåtna stråldos till omkringliggande frisk vävnad. Ett datorprogram räknar utifrån dessa satta kriterier ut bästa fältsammansättningen, oftast bestående av tiotals till över hundra små strålfält.

IMRT är en teknik som kan medföra stora förbättringar om man lyckas koncentrera stråldosen till tumören. En liten felpositionering av patienten eller felberäkning av programmet kan dock medföra att stråldosen istället koncentreras till organen runt omkring tumören, dvs. friska organ som man vill undvika att bestråla. Efter att man räknat fram en plan för patientbehandling krävs därför en grundlig undersökning av stråldosfördelningen innan patienten behandlas. Svårigheten ligger i att man inte kan mäta direkt i patienten hur dosfördelningen ser ut, eller med andra ord, hur hög stråldosen är på olika områden i patienten. Istället flyttar man över behandlingsplanen för patienten (med exakt samma fältsammansättning och bestrålningstid) på ett fantom som är tillverkat av vävnadsekvivalent material som ska motsvara människokroppen. Detta fantom är tillverkat så att man kan stoppa in olika typer av detektorer, exempelvis strålkänslig film. Filmerna mäter dosfördelningen som sedan kan jämföras med den som är beräknad i datorprogrammet. Om dessa stämmer överens inom rimliga gränser väntar man sig att det även gör det inuti patienten. Då har man lyckats med sin behandlingsplan och patienten kan börja behandlas. Syftet med detta arbete har varit att finna ett pålitligt system för att verifiera IMRTbehandlingar, så att patienter kan börja behandlas med den nya tekniken vid universitetssjukhuset i Lund. I arbetet har huvudsakligen film använts och detta med lovande resultat som kan leda fram till ett tillförlitligt verifieringsystem. Arbetet har även kompletterats med mätningar av andra detektorer som jonkammare och termoluminiscensdetektorer (TLD).

• author: La, Sonny
• supervisor: Tommy Knöös; Per Nilsson
• organization: Medical Physics Programme
• year: 2004
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Medicine and Health Sciences
• keywords: Strålterapi
• language: English
• id: 2156935
• date added to LUP: 2011-09-14 12:11:08
• date last changed: 2012-02-13 13:51:44