Δοσιμετρία ασύμμετρων και μικρών πεδίων γραμμικού επιταχυντή και κλινικές εφαρμογές στην απεικονιστικώς καθοδηγούμενη στερεοτακτική ακτινοθεραπεία

Abstract

The thesis consists of two parts: In the first part the fundamental dosimetric parameters of the asymmetric fields created by independent collimators of linear accelerator. Their dependence on the asymmetry and their correlation compared to the relative parameters of the symmetric fields were studied. The purpose of the first part is to define a methodology to determine the basic dosimetric parameters of asymmetric fields by the relative parameters for symmetric ones and finally to calculate the treatment time (MU) in the clinical practice. The results showed that for small asymmetries (<4cm) differences greater than 2% were measured meaning that it should be taken into account in the treatment time calculation. The main advantages of their clinical use are that their geometric characteristics offer ease of use in the application of adjacent fields. In the second part, small field dosimetry was studied in an image guided robotic stereotactic radiotherapy system (Cyberknife). Output factors and physical characteristics of small fields were measured with various detectors i.e. pinpoint ionization chamber shielded diode radiochromic EBT films and polymer gels. The clinical accuracy of the image guided robotic stereotactic radiotherapy system was measured for all tracking methods that can be used in clinical practice. The clinical accuracy of the system was measured less than mm for all tracking methods. The results of the present thesis showed that in small field dosimetry the evaluation of the results of each detector that can be used is necessary with an independent dosimetric means equivalent to water and dimensions small enough not perturbing the radiation field. Furthermore, the Cyberknife system can be used for the treatment of malignant and non-malignant tumors with two main advantages, the great flexibility of the system and the sub-millimeter clinical accuracy.

Η διατριβή αποτελείται από δύο μέρη. Αντικείμενο του πρώτου μέρους είναι η μελέτη των δοσιμετρικών μεγεθών πεδίων ακτινοβολίας δέσμης γραμμικού επιταχυντή τα οποία προκύπτουν από τη χρήση ανεξάρτητων διαφραγμάτων. Διερευνήθηκαν η εξάρτηση από το μέγεθος της ασυμμετρίας και η συσχέτιση με τα αντίστοιχα μεγέθη συμμετρικών πεδίων. Σκοπός του πρώτου μέρους είναι να καθορισθεί μια μεθοδολογία δοσιμετρίας ασύμμετρων πεδίων ακτινοβολίας έτσι ώστε από τα βασικά δοσιμετρικά μεγέθη των συμμετρικών πεδίων να προσδιορίζονται τα αντίστοιχα των ασύμμετρων και τελικά, στην κλινική πράξη, να υπολογίζονται οι χρόνοι θεραπείας των ασύμμετρων πεδίων. Από τα αποτελέσματα της παρούσης διατριβής προκύπτει ότι για ασυμμετρίες <4cm οι αποκλίσεις μεταξύ ασύμμετρων και συμμετρικών πεδίων είναι μικρές (<15%) και δεν είναι απαραίτητο να λαμβάνονται υπόψη στον υπολογισμό των χρόνων θεραπείας. Για ασυμμετρίες >4% μετρήθηκαν αποκλίσεις >2% και συνεπώς πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στον υπολογισμό των χρονών θεραπείας. Η κλινική χρήση των ασύμμετρων πεδίων χαρακτηρίζεται από την ευκολία εφαρμογής τους καθώς τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά τους προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα στην εφαρμογή γειτονικών πεδίων ακτινοβολίας και αποδεκτών κατανομών δόσεων στην περιοχή του κοινού ορίου. Μελετήθηκαν διάφορες κλινικές περιπτώσεις με σκοπό τη βελτιστοποίηση της εφαρμογής τους τόσο από κλινικής όσο και από δοσιμετρικής άποψης. Αντικείμενο του δεύτερου μέρους είναι η δοσιμετρία μικρών πεδίων γραμμικού επιταχυντή εφαρμογών απεικονιστικώς καθοδηγούμενη στερεοτακτικής ακτινοθεραπείας (σύστημα Cyberknife). Μετρήθηκαν οι παράγοντες εξόδου και τα φυσικά χαρακτηριστικά μικρών πεδίων με τη χρήση διαφόρων ανιχνευτών. Για πρώτη φορά χρησιμοποιήθηκαν δοσίμετρα γέλης για τη δοσιμετρία του συστήματος Cyberknife. Από τα αποτελέσματα του δευτέρου μέρους προκύπτει το συμπέρασμα ότι στη δοσιμετρία μικρών πεδίων είναι αναγκαία η ανεξάρτητη τεκμηρίωση των αποτελεσμάτων οποιουδήποτε ανιχνευτή με μια μέθοδο δοσιμετρίας η οποία να εξασφαλίζει ισοδυναμία με το νερό και την ελαχιστοποίηση της επίδρασης των διαστάσεων του ανιχνευτή. Επιπλέον, τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα του συστήματος Cyberknife είναι: α) η μεγάλη ευελιξία του συστήματος για την ακτινοβόληση του όγκου-στόχου με την επιθυμητή δόση και αντίστοιχη προστασία των γειτονικών κρίσιμων περιοχών και β) η εξαιρετική κλινική ακρίβεια των εφαρμογών η οποία μετρήθηκε για όλες τις μεθόδους ιχνηλάτησης του συστήματος μικρότερη από mm.