A dosimetric study on slab-pinewood-slab phantom for developing the heterogeneous chest phantom mimicking actual human chest

Abstract

The aim is to study the density, isodose depths, and doses at different points in slab-pinewood-slab (SPS) phantom, solid phantom SP34 (made up of polystyrene), and chest level of actual patient for developing heterogeneous chest phantom mimicking thoracic region of human body. A 6 MV photon beam of field size of 10 cm × 10 cm was directed perpendicular to the surface of computed tomography (CT) images of chest level of patient, SPS phantom, and SP34 phantom. Dose was calculated using anisotropic analytical algorithm. Hounsfield units were used to calculate the density of each medium. Isodose depths in all the three sets of CT images were measured. Variations between planned doses on treatment planning system (TPS) and measured on linear accelerator (LA) were calculated for three points, namely, near slab–pinewood interfaces (6 and 18 cm depths) and 10 cm depth in SPS phantom and at the same depths in SP34 phantom. Density of pinewood, SP34 slabs, chest wall, lung, and soft tissue behind lung was measured as 0.329 ± 0.08, 0.999 ± 0.02, 0.898 ± 0.02, 0.291 ± 0.12, and 1.002 ± 0.03 g/cc, respectively. Depths of 100% and 90% isodose curves in all the three sets of CT images were found to be similar. Depths of 80%, 70%, 60%, 50%, and 40% isodose lines in SPS phantom images were found to be equivalent to that in chest images, while it was least in SP34 phantom images. Variations in doses calculated at 6, 10, and 18 cm depths on TPS and measured on LA were found to be 0.36%, 1.65%, and 2.23%, respectively, in case of SPS phantom, while 0.24%, 0.90%, and 0.93%, respectively, in case of SP34 slab phantom. SPS phantom seemed equivalent to the chest level of human body. Dosimetric results of this study indicate that patient-specific quality assurance can be done using chest phantom mimicking thoracic region of human body, which has been fabricated using polystyrene and pinewood.

Analyzing the Treatment Delivery Accuracy of the uRT Treatment Planning System and uRT-Linac 506C by Use of AAPM TG 119 Test Cases

“…Gurjar OP et al [22 ] .and Ravikumar B et al [23] pointed the point dose measurements use of heterogeneous phantom of the same density pattern as that of actual human body site should be done for verifying the dose calculated by the algorithm and the phantom in the same shape and size as that of actual human chest level will be the good phantom for more accurate dose verification. Therefore, the CIRS Thorax phantom was selected for further verifications.…”

Análisis dosimétrico de paciente específico considerando movimiento respiratorio en cáncer de pulmón

“…Según diferentes publicaciones donde se ha analizado la cuestión: (Jiang et al, 2003), (Gurjar et al, 2017), (Kishore et al, 2020), (Sande et al, 2020), (Berbeco et al, 2006), (Jafari & Alalawi, 2017), incluir en los controles de calidad de paciente específico dichas variables conlleva a que la diferencia dosimétrica (resultado de la comparación entre cálculo en el sistema de planeación y el suministro de dosis en el acelerador) sea mayor a la obtenida en condiciones donde no se contemplan. Desde estas perspectivas, se hace necesario que el sistema de planeación considere dos aspectos: correcciones por cambio de medio (homogeneidad) y los efectos físicos producidos por el movimiento (heterogeneidad y efecto interacción) aun teniendo claro que el sistema de planeación realiza cálculos en condiciones estáticas (Jiang et al, 2003), (Bortfeld et al, 2004), (Stambaugh et al, 2013).…”

“…Estas incluyen incertidumbres debido al limitante de la exactitud de la medida presentada por el desconocimiento real de la dosis. Por tanto, según estos autores la exactitud de los valores obtenidos será más cercana a las condiciones reales de tratamiento del paciente a pesar del aumento de la diferencia dosimétrica (Jiang et al, 2003), (Gurjar et al, 2017), (Kishore et al, 2020), (Sande et al, 2020), (Berbeco et al, 2006), (Jafari & Alalawi, 2017).…”

“…Son simuladores físicos heterogéneos aquellos que contienen áreas de diferente densidad, un ejemplo de ellos son los antropomorfos (figura 15) los cuales simulan de manera adecuada la anatomía humana, representando distintas secciones y heterogeneidades del cuerpo (cabeza, tórax o pelvis). Aunque en la actualidad los TPS poseen algoritmos que calculan con mayor precisión las heterogeneidades del medio, se ha mostrado un aumento del error dosimétrico al realizar los SPQA en simuladores físicos heterogéneos en comparación con aquellos homogéneos (Kishore et al, 2020), (Gurjar et al, 2017).…”

“…Lo anterior conlleva a que en la verificación dosimétrica se excluya información relevante (de cambio de medio y movimiento) causando así errores sistemáticos, sin tener en cuenta las recomendaciones dadas para los estándares internacionales como los expuestos por AAMP y ESTRO (Halvorsen et al, 2017), (Guckenberger et al, 2017). Esta Inclusión permite obtener valores que, aunque sean más lejanos entre sí (Jiang et al, 2003), (Gurjar et al, 2017), (Kishore et al, 2020), son más aproximados a la realidad. A partir de esto, surgió el siguiente cuestionamiento: ¿Es dosimétricamente viable hacer mediciones de control de calidad de paciente específico en cáncer de pulmón, sin tener en cuenta consideraciones asociadas al cambio de medio y movimiento respiratorio?…”