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Beam Commissioning methodology for a three-dimensional convolution/superposition photon dose algorithm A.A. 2004/05 Scuola di Specializzazione in Fisica.

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1 Beam Commissioning methodology for a three-dimensional convolution/superposition photon dose algorithm A.A. 2004/05 Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria Università Cattolica del Sacro Cuore Wolfgang A. Tomè Department of Human Oncology, University of Wisconsin Medical School, Madison, WI dott. DellOmo Claudia dott. Antonella Roggio

2 inserimento di un certo numero di dati riguardanti la geometria dei fasci di radiazione da configurare e di una serie di dati dosimetrici richiesti dallalgoritmo di calcolo di dose di un TPS commerciale (ADAC Pinnacle) beam commissioning

3 Algoritmo Dose Beam commissioning

4 Caratteristiche geometriche di un acceleratore da inserire nel TPS durante la fase di configurazione.

5 misure di percentuale di dose in profondità per campi aperti (DPP); misure di DPP in presenza di filtri a cuneo; misure di profili percentuali di dose lungo lasse trasverso lasse del fascio a varie profondità per campi aperti (PPD); misure di PPD, alle stesse profondità del punto precedente, in presenza di filtri a cuneo; misure di profili percentuali di dose lungo lasse perpendicolare allasse del fascio per campi con cunei nella direzione trasversale per un campo quadrato di 15x15 cm2 e a profondità d max di ciascun fascio; CONFIGURAZIONE DEI FASCI DI FOTONI

6 misure di profili lungo la diagonale del campo massimo (40 x 40 cm2) alle profondità a cui sono stati acquisiti i PPD; tabella dei fattori di rendimento per campi quadrati e per campi rettangolari, SCP(Lx,Ly) (cGy/UM) ; misure del fattore di trasmissione di tutti i modificatori di fluenza (blocchi personalizzati, cestello portablocchi, MLC) che possono essere inseriti tra la sorgente di radiazione e il paziente da trattare.

7 Algoritmo di Convoluzione del TPS Pinnacle * Dpp e ppd calcolati

8 * Papanikolaou et al. Investigation of the convolution method for the polyenergetic spectra Med. Phys. 20: ; 1993 Per un mezzo omogeneo e un fascio fotonico monoenergetico parallelo: Distribuzione del Terma nel punto dellinterazione primaria Kernel di convoluzione. Dose assorbita in un punto r in seguito a un rilascio di energia in un punto r : Algoritmo di Convoluzione del TPS Pinnacle * 3 3

9 E possibile ricavare anche lespressione per un fascio fotonico polienergetico divergente: Se il fascio fotonico è polienergetico, cioè è costituito da n diversi fasci monoenergetici di energia h i ciascuno di fluenza (r, h i ), allora facendo uso del principio di sovrapposizione lineare:

10 PROCEDURE DI VERIFICA OK Modelling

11 Beam Modeling Photon Beam Modeling = Processo di modellizzazione della distribuzione della fluenza primaria 0 emessa dalla testata dellacceleratore confrontando iterativamente le depth dose curves e i cross-beam profiles calcolati e misurati. Spettro fotonico iniziale (tecniche MC o sperimentali) + Algoritmo di Convoluzione Nuovo Spettro fotonico Modelling Confronto dati sperimentali con quelli calcolati dal TPS OK

12 Beam Modeling for a Convolution/Superposition-Based Treatment Planning System George Starkschall et al. Department of Radiation Physics, The University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, Houston, Texas

13 The goal of beam modelling is to adjuste approximately 30 parameters that generate calculated dose distributions so that these dose distributions approximate measured beam data to within a specified tolerance.

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17 Il processo di commissioning termina quando la procedura suddetta, descritta per un fascio fotonico di una particolare energia, viene ripetuta per tutte le energie fotoniche ed elettroniche dellacceleratore. Conclusioni

18 FINE

19 Spettro usato calcolare le depth dose Pesi utilizzati per ciascuna energia per costruire lo spettro Confronto tra la depth dose misurata e quella calcolata. Modelling an open photon beam con Pinnacle 3 TPS

20 Modellamento della fluenza Con una Gaussiana si modella leffetto dello scatter del filtro appiattitore nella testata dellacceleratore: variando lampiezza e la larghezza della gaussiana si agisce sulle code dei cross-beam profiles. Le variazioni dellampiezza della gaussiana devono essere modeste poiché queste potrebbero influenzare il calcolo delle UM Modelling an open photon beam con Pinnacle 3 TPS

21 DF Agisce sulla parte lineare SF Agisce sul valore della contaminazione elettronica nella regione esponenziale K Valore della contaminazione elettronica A Quanto la curva è piccata in avanti

22 Modellamento dei cross-beam profiles Il fine è ottenere un fit migliore dell 1% nell80% della parte centrale del campo.

23 Modelling a wedged photon beam Distribuzione delle isodosi (campo 12x12 cuneo 60°). La dose calcolata è indicata a colori, quella misurata è in nero. Distribuzione delle isodosi (campo 12x12). La dose calcolata è indicata a colori, quella misurata è in nero.


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