Photon Dose Calculations in a Fluence-Based Treatment Planning System: Data Processing, Implementation and Validation

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Framgångsrik strålbehandling av cancerpatienter kräver att man kan bestämma den absorberade dosen i patienten med stor noggrannhet. Bara några enstaka procents avvikelse i absorberad dos kan ha betydelse för det kliniska resultatet avseende både tumörutläkning och normalvävnadsreaktioner. För att beräkna den absorberade dosen i patienten används sofistikerade datorprogram, som tillsammans med hårdvaran i dagligt tal kallas ”dosplaneringssystem”. Moderna beräkningsmetoder är baserade på s.k. energideponeringskärnor som beskriver den absorberade dosen i vatten kring antingen en enda växelverkanspunkt (punktspridningsfunktion) eller alternativt längs en smal stråle. Med hjälp av dessa kärnor kan sedan den absorberade dosfördelningen i patienten beräknas. I detta arbete har ett dosplaneringssystem, Helax-TMS, baserat på energideponeringskärnor, studerats. Systemet är det vanligast förekommande på svenska strålbehandlingsavdelningar. Inom ramen för arbetet har vi studerat den noggrannhet med vilken den absorberade dosfördelningen kan beräknas i olika situationer. Metoden som använts har varit att jämföra beräkningar i dosplaneringssystemet mot experimentella mätningar i vatten i identiska geometrier. Detta har fördelen att det är lätt att jämföra med dosplaneringsberäkningar samt med resultat från andra undersökningar eftersom detta är den gängse teknik som använts tidigare. Undantaget har varit fall där det är förknippat med experimentella svårigheter att mäta absorberad dos, exempelvis i områden motsvarande vävnader med täthet skild från mjukvävnad. I dessa fall har simuleringar med s.k. Monte Carlo teknik använts. De områden som fokuserats på i denna studie har varit vanligt förekommande tekniker i samband med strålbehandling; öppna och kilade fält samt i samband med dessa; asymmetriska fält och geometrier med varierande vävnadstäthet. Olika behandlingstekniker som kompensationsfilter och kilfält genererade av kollimatorer i rörelse, s.k. dynamiska kilar, har också undersökts. Resultaten visar att beräkningsmodellerna i Helax-TMS uppfyller allmänt accepterade krav i de flesta situationerna. För de flesta undersökta fallen har avvikelserna i absorberad dos varit inom intervallet ±3 %.