Evaluation of planar and cylindrical diode array for IMRT and VMAT plan verification
Issued Date
2014
Copyright Date
2014
Resource Type
Language
eng
File Type
application/pdf
No. of Pages/File Size
xv, 79 leaves : ill.
Access Rights
open access
Rights
ผลงานนี้เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยมหิดล ขอสงวนไว้สำหรับเพื่อการศึกษาเท่านั้น ต้องอ้างอิงแหล่งที่มา ห้ามดัดแปลงเนื้อหา และห้ามนำไปใช้เพื่อการค้า
Rights Holder(s)
Mahidol University
Bibliographic Citation
Thesis (M.Sc. (Medical Physics))--Mahidol University, 2014
Suggested Citation
Pornpirom Laojunun Evaluation of planar and cylindrical diode array for IMRT and VMAT plan verification. Thesis (M.Sc. (Medical Physics))--Mahidol University, 2014. Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/20.500.14594/95261
Title
Evaluation of planar and cylindrical diode array for IMRT and VMAT plan verification
Alternative Title(s)
การประเมินคุณภาพหัววัดรังสีชนิดสารกึ่งตัวนำแบบระนาบและแบบทรงกระบอกเพื่อตรวจสอบแผนการรักษาในเทคนิครังสีปรับความเข้มชนิดแกนเครื่องฉายคงที่และหมุนต่อเนื่อง
Author(s)
Advisor(s)
Abstract
The aim of this study was to evaluate the use of the planar and cylindrical diode arrays for IMRT and VMAT plan verification. Two diode detector arrays were compared for their use in the patient-specific quality assurance of IMRT and VMAT treatment plans: one diode array is a flat panel of diodes (MapCHECK2) positioned with a MapPHAN phantom, while the other is a cylindrical phantom with the diodes placed in a spiral array (ArcCHECK). Both devices were tested for the dose linearity over a range of 20-400 MU and a repetition rate over the range of 100 to 600 MU/min of 6 and 10 MV, photons delivered via a static 10x10 cm2 field. The dependence of the response of detectors on field size was measured and compared with Farmer-type ionization chamber. The short-term and long-term reproducibility and the array calibration were also examined to understand the stability and uncertainty of the systems and the angular dependence was studied. The performance of the dosimeter system was then evaluated using IMRT and VMAT plans. The study included the planning of 7 coplanar plans (head and neck, pelvic, abdominal region) and 3 non-coplanar plans (brain) with IMRT and VMAT which were performed using a Varian Clinac iX. The measured doses were compared to the TPS dose and analyzed using gamma analysis with criteria of 3%/3 mm. No repetition rate or field size dependence was observed within the range of the field sizes and dose rate used in the study for both 6 and 10 MV photon energies. Both detector arrays showed linearity of dose and a stable short-term and long-term reproducibility. We found relatively large discrepancies in angular response (up to 39%) for MapCHECK2 and 17% for ArcCHECK. For IMRT plans delivered at planned angles, MapCHECK2 results showed a lower average gamma passing rate (93.4%) compared to measurements (97.8%) delivered at fixed 0 degree gantry angles. The ArcCHECK results showed average differences between measured and calculated values of 93.8%. For VMAT plans, the average passing rate was 99.3% and 97.8% using MapHECK2 and ArcCHECK respectively. The measured differences between IMRT and VMAT QA results for non-coplanar were small, except the MapCHECK2 results showed averages of 63.9% for the IMRT plans delivered at a planned angle. ArcCHECK is an efficient and valuable tool for both IMRT and VMAT QA, it achieved an above 95% pass rate. With MapCHECK2 an excellent agreement was observed between the measurement and the verification dose for VMAT and IMRT QA when measured at gantry zero degree. But the application of the array to planned gantry angle IMRT QA requires careful consideration.
งานวิจัยนี้จุดประสงค์เพื่ือประเมินประสิทธิภาพ และความถูกต้องของหัววัดรังสีชนิดสารกึ่งตัวนำที่เรียงตัวแบบระนาบ (MapCHECK2) และ แบบทรงกระบอก (ArcCHECK) ในการตรวจสอบความถูกต้องของแผนการรักษาในเทคนิครังสีปรับความเข้มชนิดแกนเครื่องฉายคงที่ (static angle) และแกนเครื่องฉายหมุนต่อเนื่อง (VMAT) โดยการศึกษาจากค่าเปอร์เซ็นต์ของดัชนีแกมมา (Gamma index) ที่ผ่านเกณฑ์ระดับยอมรับได้ที่ 3% และ 3 มม. จากการเปรียบเทียบค่าปริมาณรังสีที่ได้จากการคำนวณด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์วางแผนการรักษาและจากการวัดด้วยหัววัดรังสีดังกล่าว รวมทั้งศึกษาคุณลักษณะของหัววัดทั้งสองในส่วนที่เกี่ยวข้องกับปริมาณรังสี อัตราปริมาณรังสีต่อหน่วยเวลา ขนาดลำรังสีและทิศทางการฉายของลำรังสี เพื่อนำมาตรวจสอบแผนการรักษา IMRT และ VMAT ในผู้ป่วยรวมเจ็ดแผนการรักษาในบริเวณอวัยวะต่าง ๆ กัน และสามแผนการรักษาที่มีระนาบแตกต่างกัน (non-coplanar technique) ที่ฉายด้วยลำรังสีโฟตอนพลังงาน 6 และ10 เมกกะโวลต์ ผลการศึกษาพบว่าหัววัดรังสีทั้งสองไม่มีผลกระทบของรังสีเมื่อเปลี่ยนแปลงอัตราปริมาณรังสีต่อหน่วยเวลา และขนาดลำรังสีที่ใช้ทั้งสอง พลังงาน มีการตอบสนองต่อรังสีปริมาณต่าง ๆ ได้ดี รวมทั้งมีความคงที่ของการวัดรังสีในระยะเวลาสั้นและยาว แต่สำหรับทิศทางการฉายรังสีในมุมต่าง ๆ พบความแตกต่างสูงมากถึง 39% ใน MapCHECK2 และ 17% ใน ArcCHECK สำหรับการตรวจสอบแผนการรักษา IMRT ของ MapCHECK2 ให้ผลความแตกต่างของค่าดัชนีแกมมาเฉลี่ย 93.4% เมื่อวัดที่ทุกมุมฉายรังสีตามแผนการรักษา ซึ่งน้อยกว่าเมื่อวัดที่มุมศูนย์องศา 97.8% ส่วน ArcCHECK ให้ผลค่าดัชนีแกมมาเฉลี่ย 93.8% สำหรับการตรวจสอบแผนการรักษา VMAT หัววัดรังสีแบบระนาบและแบบทรงกระบอกให้ผลค่าดัชนีแกมมาเฉลี่ย 99.3% และ 97.8% ตามลำดับ ส่วนการตรวจสอบแผนการรักษา IMRT และ VMAT ที่มีระนาบแตกต่างกัน พบว่าหัววัดรังสีแบบระนาบให้ผลค่าดัชนีแกมมาเฉลี่ยต่ำอย่างมีนัยสำคัญ คือ 63.9% เมื่อวัดที่ีทุกมุมฉายรังสีตามแผนการรักษา จากการศึกษานี้พบว่าหัววัดรังสีแบบระนาบและ แบบทรงกระบอกมีความถูกต้องเหมาะสมสำหรับนำมาตรวจสอบความถูกต้องของแผนการรักษา IMRT และ VMAT แต่หัววัดรังสีแบบระนาบต้องระมัดระวังในการนำมาตรวจสอบเมื่อวัดที่มุมฉายรังสีตามแผนการรักษา โดยเฉพาะเมื่อมีระนาบการฉายรังสีแตกต่างกัน
งานวิจัยนี้จุดประสงค์เพื่ือประเมินประสิทธิภาพ และความถูกต้องของหัววัดรังสีชนิดสารกึ่งตัวนำที่เรียงตัวแบบระนาบ (MapCHECK2) และ แบบทรงกระบอก (ArcCHECK) ในการตรวจสอบความถูกต้องของแผนการรักษาในเทคนิครังสีปรับความเข้มชนิดแกนเครื่องฉายคงที่ (static angle) และแกนเครื่องฉายหมุนต่อเนื่อง (VMAT) โดยการศึกษาจากค่าเปอร์เซ็นต์ของดัชนีแกมมา (Gamma index) ที่ผ่านเกณฑ์ระดับยอมรับได้ที่ 3% และ 3 มม. จากการเปรียบเทียบค่าปริมาณรังสีที่ได้จากการคำนวณด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์วางแผนการรักษาและจากการวัดด้วยหัววัดรังสีดังกล่าว รวมทั้งศึกษาคุณลักษณะของหัววัดทั้งสองในส่วนที่เกี่ยวข้องกับปริมาณรังสี อัตราปริมาณรังสีต่อหน่วยเวลา ขนาดลำรังสีและทิศทางการฉายของลำรังสี เพื่อนำมาตรวจสอบแผนการรักษา IMRT และ VMAT ในผู้ป่วยรวมเจ็ดแผนการรักษาในบริเวณอวัยวะต่าง ๆ กัน และสามแผนการรักษาที่มีระนาบแตกต่างกัน (non-coplanar technique) ที่ฉายด้วยลำรังสีโฟตอนพลังงาน 6 และ10 เมกกะโวลต์ ผลการศึกษาพบว่าหัววัดรังสีทั้งสองไม่มีผลกระทบของรังสีเมื่อเปลี่ยนแปลงอัตราปริมาณรังสีต่อหน่วยเวลา และขนาดลำรังสีที่ใช้ทั้งสอง พลังงาน มีการตอบสนองต่อรังสีปริมาณต่าง ๆ ได้ดี รวมทั้งมีความคงที่ของการวัดรังสีในระยะเวลาสั้นและยาว แต่สำหรับทิศทางการฉายรังสีในมุมต่าง ๆ พบความแตกต่างสูงมากถึง 39% ใน MapCHECK2 และ 17% ใน ArcCHECK สำหรับการตรวจสอบแผนการรักษา IMRT ของ MapCHECK2 ให้ผลความแตกต่างของค่าดัชนีแกมมาเฉลี่ย 93.4% เมื่อวัดที่ทุกมุมฉายรังสีตามแผนการรักษา ซึ่งน้อยกว่าเมื่อวัดที่มุมศูนย์องศา 97.8% ส่วน ArcCHECK ให้ผลค่าดัชนีแกมมาเฉลี่ย 93.8% สำหรับการตรวจสอบแผนการรักษา VMAT หัววัดรังสีแบบระนาบและแบบทรงกระบอกให้ผลค่าดัชนีแกมมาเฉลี่ย 99.3% และ 97.8% ตามลำดับ ส่วนการตรวจสอบแผนการรักษา IMRT และ VMAT ที่มีระนาบแตกต่างกัน พบว่าหัววัดรังสีแบบระนาบให้ผลค่าดัชนีแกมมาเฉลี่ยต่ำอย่างมีนัยสำคัญ คือ 63.9% เมื่อวัดที่ีทุกมุมฉายรังสีตามแผนการรักษา จากการศึกษานี้พบว่าหัววัดรังสีแบบระนาบและ แบบทรงกระบอกมีความถูกต้องเหมาะสมสำหรับนำมาตรวจสอบความถูกต้องของแผนการรักษา IMRT และ VMAT แต่หัววัดรังสีแบบระนาบต้องระมัดระวังในการนำมาตรวจสอบเมื่อวัดที่มุมฉายรังสีตามแผนการรักษา โดยเฉพาะเมื่อมีระนาบการฉายรังสีแตกต่างกัน
Description
Medical Physics (Mahidol University 2014)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's degree
Degree Department
Faculty of Medicine Ramathibodi Hospital
Degree Discipline
Medical Physics
Degree Grantor(s)
Mahidol University