A Retrospective Study of Commercial Software System EDose in QA Application based on the Electronic Portal Imaging Device

Purpose: To evaluate the functions about the pre-treatment dose verification and, the in vivo dose verification for the commercial software EDose system based on Electronic Portal Imaging Device (EPID) retrospectively and establish the action limit level. Methods: The results of pre-treatment dose verification were compared with 2D array Seven29 and 3Dmap for 50 randomly selected IMRT plans of different lesions. A retrospective analysis was conducted for 287 radiotherapy plans using the EDose in pre-treatment dose verification, including 53 IMRT and 247 RapidArc plans, to establish the action limit level with statistical significance evaluation. 28 head and neck patients with different lesions were selected randomly for studying 3D online dose verification preliminary.Results: For pre-treatment dose verification, 50 plans’ average γ passing rates of the 3%/3mm criterion were > 98% for EDose, Seven29, 3Dmap, and 3%/2mm, 2%/2mm criteria were > 95%, 90%. The average γmean of the three verification methods were similar for the 3%/3mm criterion (0.35, 0.38, 0.35). Based on the 287 patients’ clinical data, the average γ passing rate was 97.5%, and the recommend clinical action level was established at 92% with a 95% confidence limit. The in vivo results showed that the γ pass rate had a decreasing trend as the 33 treatment fractions progressed. The γ passing rates means±SD of the first fraction was (91.92±3.31)% while the 33th fraction was (85.73±8.75)%. In addition, the standard deviation between the TPS calculations and the EDose measurement results indicated a higher value of the thirty-third treatment for PTVs and organ at risk compared to the first treatment.Conclusions: This study demonstrated that the EDose system is an accurate, efficient method for quality assurance of patient’ radiotherapy plans with remarkable consistency of treatment planning system (TPS).

Wprowadzenie opartego o obrazy transit-EPID rozszerzenia istniejącego protokołu IGRT

Standardem klinicznym stało się stosowanie dostępnych systemów obrazowania mega- oraz kilowoltowego do kontroli ułożenia pacjenta w pozycji terapeutycznej przed podaniem frakcji radioterapii. Realizacja protokołu leczenia pod kontrolą obrazowania (ang. Image Guided Radiotherapy, IGRT) pozwala zminimalizować niezgodności geometryczne występujące na etapie pozycjonowania pacjenta. Nie weryfikuje ona jednak prawidłowości realizacji frakcji leczenia przez akcelerator. Standardowe metody dozymetrycznej kontroli leczenia stosowane klinicznie, takie jak pojedynczy pomiar dawki in-vivo stosowany dla techniki konformalnej (ang. 3D Conformal Radiotherapy, 3DCRT) czy weryfikacja realizowalności planu leczenia przez aparat stosowana przed rozpoczęciem leczenia dla technik z modulacją intensywności wiązki nie zapewniają informacji o powtarzalności radioterapii. Odpowiedzią na potrzebę kontroli realizacji kolejnych frakcji leczenia może być zastosowanie analizy obrazów zarejestrowanych przez kasetę portalową (ang. Electronic Portal Imaging Device, EPID) podczas sesji radioterapii. Możliwe jest odtworzenie na ich podstawie zarówno dawki w wybranym punkcie ciała pacjenta, jak i zrekonstruowanie rozkładu 3D dawki dla porównania go z zaplanowanym. Wymaga to jednak stworzenia własnych algorytmów rekonstrukcyjnych lub zastosowania rozwiązań komercyjnych, co ze względu na ograniczone zasoby ludzkie lub finansowe może nie być możliwe do zrealizowania w poszczególnych ośrodkach klinicznych. Alternatywą może być uzupełnienie protokołu IGRT przez weryfikację powtarzalności leczenia za pomocą porównania obrazów zarejestrowanych przez EPID podczas wybranych frakcji leczenia z obrazami zarejestrowanymi podczas frakcji referencyjnej. Ocenę proponowanej metody przeprowadzono dwuetapowo: zweryfikowano jej wrażliwość na wystąpienie możliwych błędów w realizacji radioterapii oraz przeprowadzono kontrolę jej działania w warunkach rzeczywistych. Wszystkie pomiary wykonane zostały z wykorzystaniem akceleratora liniowego TrueBeam (Varian Medical Systems, Palo Alto, USA) wyposażonego w zintegrowany aSi EPID. W pierwszym etapie oceniono wykrywalność błędów w realizacji leczenia przez akcelerator: przeskalowania dawki oraz zmiany Dose Rate. Sprawdzeń dokonano dla pola otwartego o wymiarach 10x10cm z zastosowaniem fantomu stałego Varian Isocenter Cube. Dla pola otwartego oraz pola pochodzącego z planu IMRT zweryfikowano ponadto wrażliwość metody na wystąpienie niezgodności geometrycznych zasymulowanych poprzez przesunięcia fantomu stałego w kierunku poprzecznym, wzdłużnym oraz pionowym. W drugim etapie zastosowano proponowany algorytm dla oceny powtarzalności leczenia w grupie 15 pacjentów, spośród których 10 osób poddanych było radioterapii techniką IMRT w lokalizacjach prostata i płuco, natomiast 5 pacjentek poddawano radioterapii piersi techniką 3DCRT. Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów zaproponowano progi tolerancji dla proponowanej metody analizy różne dla poszczególnych technik leczenia oraz opracowano algorytm zintegrowania metody ze stosowanym dotychczas protokołem IGRT w kontroli poprawności realizacji radioterapii.

Development of an Electronic Portal Imaging Device Dosimetry Method

Support arm backscatter and off-axis effects of an electronic portal imaging device (EPID) are challenging for radiotherapy quality assurance. Aiming at the issue, we proposed a simple yet effective method with correction matrices to rectify backscatter and off-axis responses for EPID images. First, we measured the square fields with ionization chamber array (ICA) and EPID simultaneously. Second, we calculated the dose-to-pixel value ratio and used it as the correction matrix of the corresponding field. Third, the correction value of the large field was replaced with that of the same point in the small field to generate a correction matrix suitable for different EPID images. Finally, we rectified the EPID image with the correction matrix, and then the processed EPID images were converted into the absolute dose. The calculated dose was compared with the measured dose via ICA. The gamma pass rates of 3%/3 mm and 2%/2 mm (5% threshold) were 99.6% ± 0.94% and 95.48% ± 1.03%, and the average gamma values were 0.28 ± 0.04 and 0.42 ± 0.05, respectively. Experimental results verified our method accurately corrected EPID images and converted pixel values into absolute dose values such that EPID was an efficient radiotherapy dosimetry tool.

PENATALAKSAAN RADIOTERAPI KANKER OVARIUM DENGAN TEKNIK IMRT DI RUMAH SAKIT X

ABSTRAK Penelitian ini di latar belakangi oleh penyakit keganasan yaitu kanker ovarium yang merupakan kanker ginekologis terbanyak kedua yang diderita dan seringkali baru ditemukan ketika sudah stadium lanjut. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui dan mendeskripsikan prosedur penyinaran radioterapi menggunakan teknik IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy) di Instalasi Radioterapi Rumah Sakit X yang merupakan salah satu modalitas pengobatan kanker ovarium. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kualitatif deskriptif dengan menggunakan satu sampel primer pada kasus kanker ovarium yang menggunakan teknik IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy), sampel ini diambil dari seluruh populasi kanker ovarium di Instalasi Radioterapi Rumah Sakit X. Instrumen penelitian yang digunakan berupa studi kepustakaan, observasi langsung, wawancara serta dokumentasi. Penelitian ini dilakukan pada bulan Mei 2021 di Instalasi Radioterapi Rumah Sakit X. Hasil yang dapat disimpulkan pada penelitian ini adalah prosedur penatalaksanaan radioterapi untuk kasus kanker ovarium menggunakan teknik IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy) di Instalasi Radioterapi Rumah Sakit X meliputi beberapa prosedur yaitu: administrasi dengan membawa dokumen penunjang seperti hasil CT Scan/MRI/Bone Scan/USG, kemudian pasien melakukan konsultasi dengan dokter onkologi radiasi, melakukan persiapan-persiapan pasien, persiapan alat dan bahan, scanning di CT Simulator, proses perencanaan radiasi yang dilakukan di Treatment Planning System (TPS), proses verifikasi menggunakan alat verifikasi yaitu Electronic Portal Imaging Device (EPID) dan yang terakhir adalah penyinaran radiasi di ruang penyinaran dengan menggunakan pesawat radioterapi Linear Accelerator (LINAC) Elekta Synergy Platform.

Enhance dynamic wedge verification by using electronic portal imaging device

Objectives The purpose of this study was to verify the 80% enhanced dynamic wedge (EDW) beam profile using an electronic portal imaging device (EPID). Methods This study investigated symmetric and asymmetric field sizes using a 6 MV photon beam. Verification of the wedge output factor with an 80% beam profile was performed by comparing EPID measurements and treatment planning systems (TPS) calculations in both symmetric and asymmetric field sizes at different wedge angles (15, 30, 45, and 60 degrees). Results For the symmetric field size, the average difference between the measured and calculated beam profile was less than 2% (range 0.57-1.12%). For the asymmetric field size, the difference was also less than 2% (range 0.3-0.52%). Conclusion This study indicates that EPID can be used to verify the 80% enhanced dynamic wedge beam profile at different field sizes and wedge angles. The difference in beam profiles was less than 2% which is in accordance with AAPM TG no.142 recommendations.

Analysis of gamma index using in-house developed heterogeneous thorax phantom

Quality assurance (QA) before patient treatment plays a major role in complex radiotherapy (RT) treatment planning. Phantoms are the standard materials that are used for the pre-treatment QA of patients. Contemporary phantoms used in RT are mainly water-based, having simple geometry and of uniform density. These phantoms dose not replicate the exact heterogeneities of the actual human body. The present work aims to evaluate the results of relative dosimetry performed on in-house developed heterogeneous thorax phantom (HTP) using an electronic portal imaging device (EPID). To perform the relative dosimetry, contours were drawn on HTP at three different locations and intensity modulated radiotherapy (IMRT), as well as Rapid ARC (RA), were generated on it to compare the fluence obtained on TPS as well as on linac machine. The gamma evaluation results indicate a strong correlation between planned and the measured fluence. We found the EPID-based QA done on HTP explore its property as a QA tool and it can further be used to perform patient-specific relative dosimetry.