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Entwicklung und Implementierung von EPID-basierten Qualitätssicherungstests für die Small Animal Radiation Research Platform (SARRP)

27. April 2018

ZIEL:

Obwohl in der präklinischen Forschung zunehmend bildgesteuerte Strahlentherapiesysteme für Kleintiere (SA-IGRT) eingesetzt werden, sind die Instrumente zur Durchführung der routinemäßigen Qualitätssicherung (QS) nicht optimiert und nicht ohne weiteres verfügbar. Um die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von SA-IGRT-Systemen sicherzustellen, sind robuste, effiziente und zuverlässige QS-Tools erforderlich. Mehrere Forscher haben über maßgeschneiderte Phantome und Protokolle für die Qualitätssicherung von SA-IGRT-Systemen berichtet. Diese sind in der Regel zeit- und ressourcenintensiv und eignen sich daher nicht gut für die präklinische Strahlentherapieumgebung, in der die physikalische Unterstützung begrenzt ist und routinemäßige Qualitätssicherung durch technisches Personal durchgeführt wird. Wir untersuchten die Verwendung des integrierten elektronischen Portal-Bildgebungsgeräts (EPID) zur Entwicklung und Validierung routinemäßiger QS-Tests und -Verfahren. In dieser Arbeit konzentrieren wir uns auf die Xstrahl EPID der Small Animal Radiation Research Platform (SARRP). Die hier entwickelte Methodik und Tests sind jedoch auf jedes SA-IGRT-System anwendbar, das eine EPID enthält.

METHODEN:

Wir führten über einen Zeitraum von 11 Monaten eine umfassende Charakterisierung der dosimetrischen Eigenschaften des kamerabasierten EPID bei Kilospannungsenergien durch, einschließlich der Aufwärmzeit des Detektors, des Einflusses auf den Strahlungsdosisverlauf, der Stabilität und der kurz- und langfristigen Reproduzierbarkeit sowie der Gantry-Winkelabhängigkeit , Ausgabefaktor und Linearität der EPID-Antwort. Wir haben einen Test entwickelt, um die Konstanz der Strahlqualität im Hinblick auf das Halbwertsschicht- und Röhrenspitzenpotential mithilfe des EPID zu messen. Wir haben die SARRP-Tagesleistung und die Strahlprofilkonstanz mithilfe des Imagers überprüft. Wir untersuchten die Verwendung des Imagers zur Überwachung der Strahlausrichtungsgenauigkeit bei verschiedenen Gantry- und Liegewinkeln.

ERGEBNISSE:

Die EPID-Reaktion war stabil und reproduzierbar und zeigte maximale Schwankungen von ≤ 0.3 % bzw. ≤ 1.9 % für kurze bzw. lange Zeiträume. Der Detektor zeigte keine Abhängigkeit von der Reaktion bei unterschiedlichen Gantry-Winkeln, mit einer maximalen Variation von ≤0.5 %. Wir fanden eine enge Übereinstimmung bei der Messung des Leistungsfaktors zwischen dem Portal-Imager und den Referenzdosimetern, mit maximalen Unterschieden von ≤ 3 % für die Ionisationskammer bzw. ≤ 1.7 % für den Gafchromic EBT3-Dosimetriefilm. Wir haben gezeigt, dass die EPID-Reaktion über den gesamten Bereich der Röhren-Kilospannungsspitze linear zum Röhrenstrom (mA) ist. Bemerkenswerterweise wurde ein enger Zusammenhang zwischen der Detektorreaktion gegenüber der mA-Steigung und der Kilospannungsspitze festgestellt, was eine unabhängige Überprüfung der Stabilität der Kilospannungsspitze ausschließlich auf der Grundlage der EPID-Reaktion ermöglichte. Zusätzlich zu den Dosimetrietests betrug die maximale Verschiebung der Mittelachse des Röntgenstrahls (aufgrund des Durchhangs) gemäß der Strahlzielmessung unter Verwendung von Portalbildern 0.76 ± 0.09 mm bei Gantry 135°/Liege 0° und 0.89 ± 0.06 mm bei Gantry 0°/Couch -135°.

FAZIT:

Wir führten die erste umfassende Analyse der dosimetrischen Eigenschaften eines EPID durch, der bei Röntgenenergien im Kilovoltbereich arbeitet. Wir haben die Detektorleistung über einen Zeitraum von 11 Monaten charakterisiert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Imager ein stabiles und praktisches Werkzeug für SARRP-Routine-QS-Tests ist. Anschließend haben wir EPID-basierte Tests entwickelt, um routinemäßige QS-Aufgaben von SA-IGRT-Systemen durchzuführen, wie z. B. die Überprüfung der Konstanz der Strahlqualität, der Energie, der Leistung und der Profilmessungen, der relativen Leistungsfaktoren und der Strahlausrichtung.

Anvari A, Poirier Y, Sawant A.

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