Performance evaluation of respiratory motion‐synchronized dynamic IMRT delivery

Abstract

The purpose of this study was to evaluate the capabilities of DMLC to deliver the respiratory motion‐synchronized dynamic IMRT (MS‐IMRT) treatments under various dose rates. In order to create MS‐IMRT plans, the DMLC leaf motions in dynamic IMRT plans of eight lung patients were synchronized with the respiratory motion of breathing period 4 sec and amplitude 2 cm (peak to peak) using an in‐house developed leaf position modification program. The MS‐IMRT plans were generated for the dose rates of 100 MU/min, 400 MU/min, and 600 MU/min. All the MS‐IMRT plans were delivered in a medical linear accelerator, and the fluences were measured using a 2D ion chamber array, placed over a moving platform. The accuracy of MS‐IMRT deliveries was evaluated with respect to static deliveries (no compensation for target motion) using gamma test. In addition, the fluences of gated delivery of 30% duty cycle and non‐MS‐IMRT deliveries were also measured and compared with static deliveries. The MS‐IMRT was better in terms of dosimetric accuracy, compared to gated and non‐MS‐IMRT deliveries. The dosimetric accuracy was observed to be significantly better for 100 MU/min MS‐IMRT. However, the use of high‐dose rate in a MS‐IMRT delivery introduced dose‐rate modulation/beam hold‐offs that affected the synchronization between the DMLC leaf motion and target motion. This resulted in more dose deviations in MS‐IMRT deliveries at the dose rate of 600 MU/min.PACS numbers: 87.53.kn, 87.56.N‐

Performance evaluation of a high‐speed multileaf collimator in real‐time IMRT delivery to moving targets

“…1 Amongst them, MLC tracking has received increasing attention in the last decade because it has the potential to achieve high-dose conformality with minimal sacrifice of efficiency. 2 The efficacy of MLC tracking for translational motion, [3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13] rotational motion, 14 and deformation 15 has been demonstrated. The researches on different commercial platforms including Varian, 16,17 Elekta, 18,19 and Siemens 20 have been carried out.…”

Evaluating the four-dimensional cone beam computed tomography with varying gantry rotation speed

“…These motions create geometric as well as dosimetric uncertainties in the radiotherapy treatment. [2][3][4] The intrafractional tumour motions can be managed by motion encompassing, 5,6 breath-hold, 7 gating 8,9 or tracking [10][11][12] techniques. Among these, the motion encompassing method is the main focus of this work.…”

Radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité dans les carcinomes bronchiques non à petites cellules

“…Le rôle du cône égalisateur est d'uniformiser la distribution de dose des photons à une profondeur donnée et comporte une réduction du débit de photons. Alors que les techniques FFF permettent de plus hauts débits de dose, et donc des traitements plus courts avec réduction des mouvements intrafraction [22], celles ci se font au prix d'une réduction de l'uniformité de la dose dans les volumes cibles. En RCMI dynamique, l'absence de cône égalisateur favorise donc un effet interplay, qui peut être réduit par la multiplication du nombre de faisceaux et l'augmentation du nombre de fractions [23].…”

“…Lorsque le suivi tumoral est synchronisé à la délivrance du traitement modulé, la connaissance a priori ou en temps réel de la trajectoire de la cible est par conséquent nécessaire [28,29]. Une étude menée par Yoganathan et al a évalué la précision dosimétrique de cette stratégie de traitement en fonction du débit du faisceau et a conclu qu'elle était significativement meilleure pour un débit de dose de 100 unités moniteur par minute [22]. En effet, l'augmentation du débit implique une augmentation de la vitesse des lames, se traduisant par une synchronisation avec le mouvement de la tumeur plus délicate et donc la génération de plus grandes incertitudes dosimétriques.…”