Knochen- und Schleimhautdosimetrie in der Hautbestrahlungstherapie: eine Monte-Carlo-Studie mit Kilovolt-Photonen- und Megavolt-Elektronenstrahlen.

Diese Studie untersucht Variationen der Knochen- und Schleimhautdosen bei unterschiedlichen Weichgewebe- und Knochendicken und ahmt die Mund- oder Nasenhöhle bei der Hautbestrahlungstherapie nach. Zur Dosisberechnung wurden Monte-Carlo-Simulationen (EGSnrc-basierte Codes) unter Verwendung der klinischen Kilovolt-Photonen- und Megavolt-Elektronenstrahlen (kVp) und Megavolt-Elektronenstrahlen (MeV) sowie der Pencil-Beam-Algorithmus (Behandlungsplanungssystem Pinnacle(3)) unter Verwendung der MeV-Elektronenstrahlen durchgeführt. Phasenraumdateien für die 105- und 220-kVp-Strahlen (Röntgengerät Gulmay D3225) und die 4- und 6-MeV-Elektronenstrahlen (Linearbeschleuniger Varian 21 EX) mit einer Feldgröße von 5 cm Durchmesser wurden mit dem BEAMnrc-Code generiert und anhand von Messungen verifiziert. Inhomogene Phantome mit gleichmäßigen Wasser-, Knochen- und Luftschichten wurden mit kVp-Photonen- und MeV-Elektronenstrahlen bestrahlt. Für die gleichmäßigen Wasser- und Knochenschichten, deren Dicke im Bereich von 0.5–2 cm und 0.2–1 cm variierte, wurden die relative Tiefe, Knochen- und Schleimhautdosen berechnet. Eine gleichmäßige Wasserbolusschicht mit einer Dicke, die der Tiefe der maximalen Dosis (d(max)) der Elektronenstrahlen (0.7 cm für 4 MeV und 1.5 cm für 6 MeV) entspricht, wurde oben auf dem Phantom angebracht, um sicherzustellen, dass die maximale Dosis an der Phantomoberfläche vorhanden war. Aus unseren Monte-Carlo-Ergebnissen geht hervor, dass die 4- und 6-MeV-Elektronenstrahlen eine unbedeutende Knochen- und Schleimhautdosis (<1 %) erzeugen, wenn die gleichmäßige Wasserschicht an der Phantomoberfläche dicker als 1.5 cm ist. Wenn man die 0.5 cm dünnen, gleichmäßigen Wasser- und Knochenschichten berücksichtigt, deponiert der 4-MeV-Elektronenstrahl weniger Knochen- und Schleimhautdosis als der 6-MeV-Strahl. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der 105-kVp-Strahl eine mehr als doppelt so hohe Knochendosis erzeugte wie der 220-kVp-Strahl, wenn die gleichmäßige Wasserdicke an der Phantomoberfläche gering war (0.5 cm). Der Unterschied in der Erhöhung der Knochendosis zwischen den 105- und 220-kVp-Strahlen wurde jedoch kleiner, wenn die Dicke der gleichmäßigen Wasser- und Knochenschichten im Phantom zunahm. Es wurde festgestellt, dass die Dosis in der zweiten Knochenschicht an der Luftschnittstelle beim 220-kVp-Strahl höher war als beim 105-kVp-Strahl, wenn die Knochendicke 1 cm betrug. In dieser Studie wurden Dosisabweichungen der Knochen- und Schleimhautschichten von 18 % und 17 % zwischen unseren Ergebnissen aus der Monte-Carlo-Simulation und dem Pencil-Beam-Algorithmus festgestellt, der die Dosen überschätzte. Die relative Tiefe, Knochen- und Schleimhautdosen wurden durch Variation der Strahlart, der Strahlenergie und der Dicke des Knochens sowie des gleichmäßigen Wassers unter Verwendung eines inhomogenen Phantoms zur Modellierung der Mund- oder Nasenhöhle untersucht. Während die Dosisverteilung im Rachenbereich aufgrund des Fehlens eines kommerziellen Behandlungsplanungssystems für die kVp-Strahlenplanung in der Hautbestrahlungstherapie nicht verfügbar ist, lieferte unsere Studie einen wesentlichen Einblick in das Bestrahlungspersonal, um die Knochen- und Schleimhautdosis zu rechtfertigen und abzuschätzen. Chow JC, Jiang R. Papier herunterladen