Chairs: Dimos Baltas (Freiburg i. Br.)
V 64 Qualitätssicherung durch elektromagnetisches Tracking in der interstitiellen multi-katheter HDR Brachytherapie
K. Kallis1, S. Masitho1, V. Strnad1, R. Fietkau1, C. Bert1
1Universitätsklinikum Erlangen, medizinische Strahlenphysik, Erlangen, Deutschland Einleitung
Eine Teilbrustbestrahlung des Tumorbetts in Form von einer multi-katheter interstitiellen Brachytherapie ist eine Therapieform für Brustkrebspatientinnen. Um die geplante Dosis auf das Zielvolumen exakt zu applizieren, ist es notwendig Fehler, wie Katheterver-schiebungen oder Kathetervertauschungen, vor der Bestrahlung zu detektieren. Die Studie untersucht die Möglichkeiten, ein elektro-magnetisches Tracking System (EMTS) zur Qualitätssicherung zu nutzen.
Material und Methoden
Mit Hilfe eines hybriden Afterloader Prototyp-Systems (Flexitron, Elekta, Veenendaal, Niederlande) mit einem integrierten EMT-Sen-sor und in Kombination mit einem Feldgenerator (Aurora, Northern Digital Inc., Kanada) kann der Verlauf von Kathetern sequenziell und automatisch aufgenommen werden.
Zur Auswertung der Messdaten wurde die gemessene Kathetergeometrie über eine rigide Punktregistrierung auf die in der Planung definierten Katheter registriert. Die Haltepositionen wurden über den definierten absoluten Abstand zum Konnektor rekonstruiert und mit den geplanten Haltepositionen verglichen. Ausgewertet wurde die Euklidische Distanz zwischen den korrespondierenden Haltepositionen, um mögliche Veränderungen im Laufe der Behandlung zu beobachten. Auf Basis von Phantommessungen konnten verschiedene mögliche Fehler simuliert und auf ihre Detektierbarkeit untersucht werden.
Im Rahmen der Patientenstudie erfolgten die EMT-Messungen direkt nach der Implantation, nach der CT Bildgebung und nach jeder Fraktion. Mit Hilfe von Referenzsensoren auf der Patientenoberfläche konnte der Einfluss der Atmung kompensiert und die mögliche absolute Implantatbewegung bestimmt werden.
Ergebnisse
Erste Simulationen von Fehlern zeigten, dass Katheterverschiebungen größer 2 mm, beliebige Kathetervertauschungen und eine feh-lerhafter Rekonstruktion von Kathetern detektiert werden können. Bisher wurden die Implantatgeometrien von 21 Patientinnen ver-messen. Im Median wurde eine Abweichung der Haltepositionen von 2,18 mm bestimmt. Die geringste Abweichung von 1,79 mm zeigte sich zwischen der EMT-Messung nach der CT-Bildgebung und den im Bestrahlungsplan definierten Haltepunkten. Ein Maximum (Median RMSE = 2,56 mm) wurde nach der vierten Fraktion detektiert.
Zusammenfassung
Insgesamt konnten 157 EMT-Messungen erfolgreich durchgeführt werden. Die Studie zeigte, dass es machbar ist ein EMTS zu Quali-tätssicherung zu nutzen. Erste simulierte Fehler, wie Vertauschungen und Verschiebungen von Kathetern, konnten zuverlässig detek-tiert werden.
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V 65 Routine patient specific QA for brachytherapy using a high resolution liquid filled ionisation cham-ber array
M. Gainey1,2, I. Sachpazidis1,2, M. Kollefrath1,2, D. Baltas1,2
1Universitätsklinikum Freiburg, Medizinische Physik, Klinik für Strahlenheilkunde, Freiburg i. Br., Deutschland
2Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung, Partnerstandort Freiburg, Freiburg i. Br., Deutschland Introduction
Patient specific QA is the gold standard for external beam radiotherapy (IMRT/VMAT). Brachytherapy treatment planning (BTP) has become more complex due to advanced imaging (MR, PET, US), advanced dose calculation algorithms and new applicators. As BTP becomes more sophisticated so too must its QA.
Materials & Methods
Patient plans (PP) were automatically transferred (dwell times, source dwell positions and associated source strength) with a virtual base QA plan comprising eight catheters (2.5mm step size) using in-house (C# .NET) software. The modified QA (MQA) plan was imported into Oncentra Brachy (v4.3 Elekta AB, Sweden), the dose re-calculated (Fig.1) and the MQA exported to an 192Ir afterloader (v2 Elekta AB, Sweden). The resulting dose distribution was measured using the SRS1000 array (PTW-Freiburg), 4F steel needles and a PMMA jig comprising eight milled channels to hold the 4F needles 1.7mm above the array. The PMMA jig has a nominal mechanical positioning uncertainty of 0.2mm. Measured and calculated dose distributions were compared using Verisoft (v7.0, PTW-Freiburg).
Results
Negligible differences were determined between the PP and corresponding MQA dwell times (< 0.5%). Comparison of measured and calculated dose distributions showed excellent agreement (gamma local 1.5%, 1.5mm), Fig. 2.
Conclusion
Hitherto such measurements required manual input of source strength and dwell times and positions into QA plans. The in-house software enables routine verification of brachytherapy patient plans analogue to IMRT/VMAT QA. Moreover the system clock and source strength recalculation are implicitly verified. Commercially available software and hardware was employed enabling wide-spread adoption. The associated workflow overhead is moderate. This technique will be further developed as part of a more general QA concept for brachytherapy.
Appendix 1
Fig.1: Screenshot showing dose distribution of PP1 (left) and MQA1 (right) Appendix 2
Fig. 2: Analysis of measured (upper left) and calculated dose distributions (lower right), profile (upper right) and gamma map (lower right)
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V 66 Verwendung von einem hochauflösenden 2D-Array zur Applikator Kommissionierung und Quali-tätssicherung in der HDR-Brachytherapie – ein einheitliches Konzept
M. Gainey1, 2, M. Kollefrath1, 2, D. Baltas1, 2
1Universitätsklinikum Freiburg, Medizinische Physik, Klinik für Strahlenheilkunde, Freiburg i. Br., Deutschland
2Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung, Partnerstandort Freiburg, Freiburg i. Br., Deutschland Einleitung
Moderne Brachytherapie schließt Bildgebungstechniken (MR, PET, US), neue Dosisberechnungs- Algorithmen sowie neue Applikato-ren für die Behandlung ein. Somit ist sowohl die Bestrahlungsplanung als auch die Qualitätssicherung (QS) komplexer geworden. Die Eignung des SRS1000 Array (PTW-Freiburg, Germany) für die Kommissionierung neuer Applikatoren/Katheter und Transferschläuche wurde untersucht.
Material & Methoden
Eine PMMA Grundplatte, in der eine auswechselbare zentrale PMMA Platte eingerastet wird, wurde angefertigt. Die Grundplatte rastet über das SRS1000 Array. Unterschiedliche zentrale Platten wurden angefertigt: je eins pro Applikator- bzw. Katheter-Typ. QA Pläne für die Quellenpfadbestimmung wurden generiert (Oncentra Brachy, Version 4.3, Elekta AB Sweden) mit denen dann (a) die Ausfahrlänge (b) die Positionierung und (c) die Verweilzeit der Quelle verifiziert werden können. Zwei microSelectron (Elekta AB Swe-den) 192Ir Afterloaders (AL1, AL2) wurden verwendet. Zeitaufgelöste Messungen wurden mit dem SRS1000 durchgeführt. Die gemes-senen Datensätze wurden mittels MATLAB Skripten (v8.4 The Mathworks Inc., Natick MA) ausgewertet.
Ergebnisse
Messungen in unserem Set-Up ermöglicht die erfolgreiche Kommissionierung (Bestimmung der Indexerlänge und der Position der distalsten Quelleposition). Das Ergebnis der Prüfung von drei neuen 6F-Transferschläuche ist in Abb. 1 dargestellt (Abweichung <
0.2mm). Zeitaufgelöste Messungen mit dem SRS1000 ermöglichen somit die Überprüfung der Verweilzeit sowie Positionierung der Quelle im Applikator. Ein Beispiel für den Quellenpfad in einem Ringapplikator ist in Abb. 2 dargestellt.
Zusammenfassung
Das SRS1000 zeigt sich als geeignetes und flexibles Messinstrument mit hoher räumliche Auflösung für QS-Prozeduren in der HDR-Brachytherapie. Die Systemuhr sowie die interne Umrechnung der Verweilzeiten anhand der aktuellen Quellenstärke werden implizit überprüft. Das Array kann die Dosis zeitlich auflösen. Eine umfassende papierlose und filmlose Brachytherapie-QS wird somit möglich.
Anhang 1
Abb.1 Verifikation von drei Transferschläuche: Referenzmessung (oben links, orange diamanten), neue Transferschläuche Messung (unten links, blaue diamanten)
Anhang 2
Abb. 2 Vergleich von unterschiedlen Messung eines Ringapplikators (R34) AL1 sowie AL2.
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V 67 On the suitability of micro Diamond detectors for radial dose function measurements in 192Ir HDR brachytherapy
G. Rossi1,2,3, M. Gainey1,2,3, B. Thomann1,2,3, R. Saum1,2,3, M. Kollefrath1,2,3, B. Allgaier4, J. Würfel4, D. Baltas1,2,3
1Universitätsklinikum Freiburg, Klinik für Strahlenheilkunde, Abteilung Medizinische Physik, Freiburg i. Br., Deutschland
2Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), Partnerstandort Freiburg, Freiburg i. Br., Deutschland
3Universität Freiburg, Medizinische Fakultät, Freiburg i. Br., Deutschland
4PTW-Freiburg GmbH, Freiburg i. Br., Deutschland Introduction
Dosimetry in HDR brachytherapy can be challenging and requires suitable detectors. The purpose of this work is to investigate the suitability of the microDiamond detector (mDD) type 60019 (PTW-Freiburg, Germany) for radial dose function measurements using an HDR brachytherapy 192Ir source (model mHDR-v2r, Elekta AB, Sweden).
Materials and Methods
The source was placed at the centre of a water phantom (MP3, PTW-Freiburg). A microSelectron afterloader v3 (Elekta AB) was used. The setup was simulated using the Monte Carlo (MC) code MCNP6.1TM. Based on the MC-results, corrections to the detector reading for phantom geometry kphan, absorbed-dose energy dependence kE and volume-averaging kv were calculated. Four mDDs were used. The centre of the mDD sensitive volume was placed along the source transverse axis and three repeated measurements were acquired at distances r from 0.5 cm to 10 cm. The radial dose function g(r) was calculated as defined in the TG-43 formalism.
After applying correction factors, the average of the g(r) from the four mDDs was compared to the consensus g(r) (ESTRO and AAPM).
Results
Table and Figure 1 summarize the results. Our MC-based g(r) in the MP3 phantom was in excellent agreement with the consensus g(r), showing that phantom corrections were negligible. The normalized kE varied in the range from -0.10% to +5.67%. Volume-aver-agingcorrection kv was equal to unity (when not normalized) for r = 3 cm. A very good agreement was found between consensus and experimental g(r): percentage differences from -0.25% to +1.64%.
Conclusions
We reproduced the consensus g(r) in the selected range. The results indicate the suitability of the mDD for HDR brachytherapy measurements, when volume and energy corrections are applied.
Appendix 1 r
[cm] kE(r) kv(r)
0.5 0.999 ± 0.001 1.016 ± 0.001
0.75 1.000 ± 0.001 1.008 ± 0.001
1 1.000 1.000
1.5 1.001 ± 0.001 0.997 ± 0.001
2 1.003 ± 0.002 0.995 ± 0.001
3 1.008 ± 0.002 0.994 ± 0.001
4 1.013 ± 0.003 0.994 ± 0.001
5 1.018 ± 0.004 0.994 ± 0.001
6 1.022 ± 0.005 0.994 ± 0.001
8 1.033 ± 0.006 0.994 ± 0.001
10 1.057 ± 0.008 0.994 ± 0.001
Tab. 1: Corrections normalized at r = 1 cm with uncertainties (k = 1).
Appendix 2
Fig. 1: Comparison between experimental, MC and consensus g(r) with uncertainties (k=1).
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V 68 Messung der Winkelabhängigkeit des Ansprechvermögens verschiedener Detektoren an einer 192-Ir-Brachytherapiequelle
K. Büsing1, A. Schönfeld1, D. Harder2, B. Poppe1
1Medical Campus Pius Hospital, Carl von Ossietzky University, Oldenburg, University Clinic for Medical Radiation Physics, Oldenburg, Deutschland
2Georg-August University, Medical Physics and Biophysics, Göttingen, Deutschland Einleitung
Wegen des radialen Dosisverlaufs eines Ir192-Brachytherapiestrahlers, der näherungsweise einer zur r-2 proportionalen Funktion ent-spricht, und durch den Volumeneffekt sind Ionisationskammermessungen nur bei Strahler-Detektor-Abständen von einigen Zenti-metern verlässlich. Die in [1] vorgeschlagene Technik ermöglicht Anschlussmessungen mit kleinvolumigen Detektoren für Dosismes-sungen bei geringeren Strahler-Detektor-Abständen. Dabei bildet die Verbindungsgerade von der Strahlermitte zum effektiven Mess-ort des Detektors mit der Symmetrieachse des Strahlers den Winkel = 0°, der beim Messen von räumlichen Dosisverteilungen jedoch auch andere Werte annehmen kann. Das Ziel dieser Studie ist die Analyse der Winkelabhängigkeit des Ansprechvermögens (nachfol-gend „Winkelabhängigkeit“) verschiedener Detektoren im Strahlenfeld eines Ir192 Strahlers.
Material & Methoden
Die Winkelabhängigkeit der Mikroionisationskammern PinPoint3D 31022 und PinPoint3D 31016, des Mikrodiamantdetektors 60019 und der Siliziumdiode 60017 (alle PTW) wurden als Funktion des Winkels α (-110° < α < 110°) mit zwei Methoden gemessen (Abb. 1a und 1b). Die Messungen wurden in drei radialen Abständen R durchgeführt.
Ergebnisse
Die wegen des wachsenden Streustrahlungsanteiles radial zunehmende Isotropie des Strahlungsfeldes führt bei allen Detektoren zu einer Abnahme des Einflusses der Winkelabhängigkeit auf das Messignal.
Die größte Winkelabhängigkeit wurde beim kleinsten verwendeten Abstand R = 25 mm gemessen. Die Siliziumdiode 60017 und die PinPoint3D 31022 zeigten dort eine Winkelabhängigkeit von bis zu -32% bzw. -35% relativ zum Messwert bei . Der microDia-mond 60019 und die PinPoint3D 31016 zeigten Abweichungen von ≤ +9% bzw. ≤ 6%.
Zusammenfassung
Der microDiamond 60019 und die PinPoint3D 31016 zeigen geringe Winkelabhängigkeiten des Ansprechvermögens über den vermes-senen Winkelbereich, sodass sie sich für die Messung räumlicher Dosisverteilungen um einen Ir192 Strahler unter Anwendung geeig-neter Korrektionsfaktoren anbieten.
Literatur
[1] Schoenfeld et al.: Reference conditions for ion-chamber based HDR brachytherapy dosimetry and for the calibration of high-resolution solid detectors. ZMP, 2017
Anhang 1
Abb. 1: (a) Messaufbau links: Methode 1 mit Strahlerlokalisation nach [1], rechts: Methode 2 ohne Strahlerlokalisation, (b) Ausrichtung des Detektors zum Strahler