Chairs: C. Graeff (Darmstadt), J. Heufelder (Berlin)
82 Potential dose degradation in advanced head and neck cancer patients during fractionated proton therapy due to anatomical changes
K. Stützer1, A. Jakobi1, C. Arnsmeyer1, A. Bandurska-Luque1,2, C. Richter1,2,3,4,5
1OncoRay – Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie, Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Hochpräzisionsstrahlen-therapie, Dresden
2Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden, Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie, Dresden
3Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg
4Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), Dresden
5Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institut für Radioonkologie, Dresden
Introduction: Proton beams have the potential to generate tumor-conformal dose distributions with a clearly reduced integral dose compared to advanced techniques in photon radiotherapy, but they are prone to range uncertainties if the composition of the penetrated tissue changes during therapy. Such changes demand particular attention in advanced head and neck cancer (HNC) patients, since a plenty of critical normal tissue structures (organs at risk, OARs) are close-by to the large elongated target volumes. For intensity modulated radiotherapy with photons (IMRT), it is known that treatment plan adaptation is often required for HNC patients to fulfill target coverage on the one hand and to avoid over-dose to OARs on the other hand [1-5]. However, the adaptation demand in proton therapy is not well investigated for large patient cohorts so far [6-7]. Based on a computed tomography (CT) image representing the intra-therapy patient's anatomy, we evaluate the potential proton dose degradation that can be expected during fractionated therapy due to typi-cal anatomitypi-cal changes.
Material and methods: From a cohort of HNC patients with available CT images taken prior to radiochemotherapy (CTBaseline) and intra-therapy after approximately 20 fractions (CTRecalc) [8,9], we selected the patients who have not re-ceived intubation and have been positioned with treatment positioning devices (thermoplastic mask) for both image ac-quisitions. For each of the selected 32 patients, an intensity modulated proton therapy (IMPT) plan of the first treatment series with a prescribed dose of 50 GyE to the adjuvant planned target volume (PTV, median volume (range) = 669 ml (451 ml – 1249 ml)) had been generated using the XiO treatment planning system (Elekta AB, Stockholm, Sweden). For these first 25 (of a total number of 36) fractions, maximum dose constraints were set to spinal cord, brain stem and left/right plexus brachialis of 31.25 GyE, 37.5 GyE and 50 GyE, respectively. If possible, the mean dose in parotid glands was aimed to be below 18 GyE and the D1ml of the mandible below 52.08 Gy, while fulfilling PTV coverage of at least V95% > 95% and avoiding dose hot spots above 107% of the prescribed dose.
The CTRecalc images and their OAR contours were rigidly registered to the corresponding CTBaseline images using a six-degrees-of-freedom algorithm with focus on bone structures (RayStation 4.5, Raysearch Laboratories, Stockholm, Swe-den). The IMPT treatment plans were recalculated (XiO) on the registered CTRecalc scans (fig. 1), representing potential dose distributions for the later fractions of the first series. Changes of constraint-relevant dose parameters for a single fraction in spinal cord, brain stem, plexuses, parotid glands and mandible as well as changes of isodose volumes were evaluated using the Computational Environment for Radiotherapy Research (CERR) in MATLAB R2010b.
Results: The 32 generated dose distributions on the CTBaseline images were rated to be acceptable for IMPT treatment with only slight exceedance of OAR constraints for some patients: {0, 1, 2, 3, 4} of the 7 dose constraints were exceeded in {2, 10, 13, 4, 3} patients. In contrast to that, {0, 1, 2, 3, 4, 5} constraints were exceeded for the recalculated dose distri-butions in {1, 2, 4, 9, 12, 4} patients (fig. 2a). In a high number of cases (24 times for spinal cord, 26/23 times for left/right plexus brachialis, 24/20 times for ipsi-/contralateral parotid gland and 21 times for mandible) the constraint-relevant dose values were increased after recalculation (fig. 2b). Accordingly, the constraints were more often exceeded than for the initial dose distribution (tab. 1).
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Volumes of several isodose levels (10, 20, …, 90, 95, 107, 110, 115, 120, 125 and 130% of the prescribed dose) were calculated for the initial plan and for the recalculated dose and were compared to each other (fig. 3a). There was no ten-dency for a positive or negative volume change of lower isodose levels. Volumes of the 90% and 95% isodose level de-creased in almost all (in 31 and 30) patients indicating a systematic generation of cold spots. Especially the 95% isodose decreased in 10 patients to a volume smaller than the volume of the PTV contour drawn for treatment planning (fig. 3b).
Even though the exact location of the PTV is not known in the CTRecalc image (because it was not delineated), it becomes clear that these 95% isodose contours cannot encompass the PTV volume anymore. The frequency and size of hotspot formation was remarkably high (tab 2). In the initial plan only 10 patients had small hotspots with dose values above 107% of the prescribed dose. After recalculation on the CTRecalc image, the dose values exceeded the 107% for each patient and hotspots with dose values of 115% and even higher were found in 28 patients.
Summary and Discussion: Intra-therapy changes of patient's anatomy play an important role in HNC patients treated with IMPT. Strong dose degradation was found in several patients considering their anatomy after approximately 20 frac-tions. For IMPT, we present one of the first investigations that quantify the dose changes by dedicated dose parameters for typically considered OARs and by the comparison of isodose volumes. Since only a single fraction was analysed, one cannot conclude to the total dose that would be given by a complete therapy. However, the increase of dose to OARs in many cases as well as the systematic formation of cold and especially hot spots let us conclude that treatment of HNC patients with IMPT demands a careful surveillance and will potentially require plan adaptation for several patients.
Although the intra-therapy changes of patient's anatomy might be the main cause for the observed dose degradations, there are additional influences like the following two: Dental artifacts of various manifestations had to be contoured man-ually (and were overwritten) in the CT images for 20 of the 32 patients without knowing the ground truth. The automatic CT image registration showed in 8 cases non-sufficient results for the target region, i.e. bony parts of the skull matched well while parts of the spine in the neck region differed a lot. The latter impact will be further investigated by comparing with a manual three-degrees-of-freedom registration approach.
Currently, a similar investigation is under way for the same patient cohort using IMRT instead of IMPT plans. A compari-son between beam modalities will be presented which is strongly required for a conclusive rating whether there are differ-ences for adaptation demands in proton and photon therapy. Future investigations should include clinically approved ro-bust treatment plans and more frequent control CT images to study the progress of dose degradation during the course of therapy.
Fig. 1: Potential dose degradation in 2 arbitrary HNC patients during fractionated proton therapy. The axial CT slices (upper row) show the anatomy at the stage of treatment planning with the respective PTVs (red contour) and after approximately 20 fractions. The exem-plarily shown obvious shrinkage of a lymph node (a) leads to strong, not acceptable dose degradation in the target volume and to seri-ous overdose in several OARs, well visible for the spinal cord. For minor anatomical changes (b), the resulting dose inhomogeneity is
less pronounced and would not necessarily demand a plan adaptation.
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Fig. 2: (a) Number of patients with dose distributions exceeding 0 - 5 of the 7 OAR dose constraints for initial IMPT plans on CTBaseline
(light) and recalculated dose on CTRecalc (dark). (b) Change (Recalc-Baseline) of maximum dose (blue) in spinal cord (SpCo), brain stem (BrSt), left / right plexus brachialis (lPb / rPb), of mean dose (grey) in ipsilateral and contralateral parotid gland (ipsPG / conPG)
and of D1ml (purple) for mandible (Mand) in the 32 HNC patients.
Maximum dose Mean dose D1ml
Spinal cord Brain stem Left plexus
Right plex-us
Ipsilat.
parotis
Contralat.
parotis Mandible
Fraction constraint / Gy 1.25 1.50 2.00 2.00 0.72 0.72 2.08
Baseline dose
Median / Gy 0.94 0.77 2.00 2.00 0.70 0.53 2.01
Range / Gy 0.50 – 1.10 0.02 – 1.15 1.96 – 2.07 1.96 – 2.11 0.43 – 1.56 0.28 – 0.83 1.1 – 2.04
(# exceeding constraint) (0) (0) (20) (20) (15) (5) (0)
Recalc dose
Median / Gy 1.02 0.78 2.08 2.06 0.86 0.60 2.04
Range / Gy 0.65 – 1.78 0.01 – 1.36 1.92 – 2.21 1.97 – 2.34 0.25 – 1.48 0.15 – 1.01 0.96 – 2.17
(# exceeding constraint) (4) (0) (27) (26) (24) (9) (9)
Tab. 1: Median and range of constraint-relevant dose values per fraction in OARs for the initial plan (Baseline dose) and for a potential late fraction of the planned series (Recalc dose). Numbers in parentheses denote the amount of patients that exceeded the
corre-sponding constraint.
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isodose = 831 ml). (b) Comparison of the 95% isodose volumes in the treatment plan (light grey) and after recalculation on the regis-tered CTRecalc image (dark grey) with the initially drawn PTV volume (white) for each of the 32 HNC patients.
Isodose level (x% of prescribed dose)
Tab. 2: Mean and range of isodose volumes indicating hotspots in the initial plan (Baseline dose) and in the later phase of the planned series (Recalc dose). Dose distributions of all 32 patients were considered for the calculation; numbers in parentheses denote the
amount of dose distributions containing hotspots of the respective isodose level.
References
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[3] J. Castelli, A. Simon, G. Louvel et al. (2015) Impact of head and neck cancer adaptive radiotherapy to spare the parotid glands and decrease the risk of xerostomia, Radiat Oncol 10(1):6
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[6] B.S. Müller, M.N. Duma, S. Kampfer et al. (2015) Impact of interfractional changes in head and neck cancer pa-tients on the delivered dose in intensity modulated radiotherapy with protons and photons, Phys Med 31(3):266-72
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[9] A. Jakobi, A. Bandurska-Luque, K. Stützer et al. (accepted) Identification of patient benefit from proton therapy for advanced head and neck cancer patients based on individual and subgroup NTCP analysis, Int J Radiat Oncol Biol Phys
46. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP) e. V.
83 Ermittlung eines notwendigen distalen Sicherheitssaums unter Berücksichtigung von Blickwinkeln und Gewebeeigenschaften in der Protonentherapie von
Aderhautmelanomen
A.L. Klein1,2, D. Cordini1,3, R. Stark1,3, A. Weber1,3, J. Heufelder1,3
1Charité-Universitätsmedizin Berlin, BerlinProton am HZB, Berlin
2Beuth Hochschule für Technik, Physikalische Technik / Medizinphysik, Berlin
3Charité-Universitätsmedizin Berlin, Augenklinik Campus Benjamin Franklin, Berlin
Fragestellungen: In der Protonentherapie von intraokularen Tumoren wird üblicherweise ein distaler Sicherheitssaum von 2,5 mm verwendet. Dieser setzt sich zusammen aus 1,0 mm Sicherheitssaum um das klinischen Zielvolumen (CTV) zum Erreichen des Planungszielvolumen (PTV) und weiteren 1,5 mm für Reichweitenunsicherheiten. Es soll überprüft werden, in wie fern ein das PTV Lagerungsunsicherheiten von 1 mm abfängt. Insbesondere muss hier das Augenmerk darauf gerichtet werden, wie weit eine Blickwinkelabweichung des Patienten während der Therapie diesen Saum nicht überstrapaziert. Alle weiteren Unsicherheiten, die bislang 1,5 mm des distalen Sicherheitssaums in Anspruch nehmen, sollen betrachtet werden. Den Schwerpunkt bildet hierbei der Vergleich der Protonenreichweite in homogenen Augenge-webe, wie bislang angenommen, und realem Augengewebe mit heterogener Dichte und Stöchiometrie. Eine Schwellung des episkleralen Bindegewebes wirkt sich ebenfalls auf die Protonenreichweite aus und ist somit zu erfassen. Des Weite-ren soll überprüft werden, ob es zu einer Unterschreitung des Sicherheitssaums aufgrund der Bulbuskrümmung oder der Verwendung von Keilen im Übergang vom distalen zum lateralen Bereich kommen kann.
Material und Methoden: Die notwendigen Daten zur Stöchiometrie und Dichte der Gewebearten des Auges werden je nach Verfügbarkeit der ICRP 23 [2] und der ICRU 46 [3] entnommen, beziehungs-weise einige Dichtewerte mithilfe von CT-Daten ermittelt. Für die Reichweitenberechnungen wurde das Softwarepaket MCNPX 2.6.0 verwendet. Die Werte für das Massenstoßbremsvermögen werden der ICRU 49 [1] entnommen. Bei der späteren Anwendung erfolgt die Berech-nung der Protonenreichweite über das relative Stoßbremsvermögen. Zur Analyse des episkleralen Bindegewebes, wird eine Optische Kohärenztomographie (OCT) des vorderen Augenabschnittes durchgeführt. Mit dem erstellten LabVIEW Programm kann eine gewünschte Reichweite im realen Augengewebe sicher ermittelt werden kann. Es werden alle sta-tistischen Fehler, wie zum Beispiel Unsicherheiten bei der Ermittlung des relativen Stoßbremsvermögens der verschiede-nen Gewebearten gegenüber homogeverschiede-nen Augengewebe, so berücksichtigt, dass sich ein konservativer Therapieansatz ergibt. Des Weiteren wird über hergeleitete Formeln, eine Einhaltung des Sicherheitssaums im Übergang vom distalen zum lateralen Bereich ermöglicht. Hierbei fließen sowohl die Bulbuskrümmung, als auch die Keilposition in die Berech-nungen ein.
Ergebnisse: Eine Reduktion des distalen Sicherheitssaums ermöglicht insbesondere eine Schonung des Sehnervens (siehe Abbildungen 1). Im dargestellten Fall reduziert sich das bestrahlte Volumen des Sehnervens um 8%. Aufgrund der Geometrie der Bestrahlung der Art der Kontur in der Protonentherapie von Augentumoren reduziert sich somit die be-strahlte Länge des Sehnervens um 0,8 mm. Des Weiteren fällt auf, dass es bei der herkömmlichen Planung durch die Verwendung von Keilen, die zur Formung des bestrahlten Volumens verwendet werden, zu einer Unterschreitung des Sicherheitssaums im Übergang von distalem zu lateralem Bereich kommen kann. Grund dafür ist, dass das verwendete Bestrahlungsplanungsprogramm die Unterschreitung des Sicherheitssaums in diesem Bereich nicht erkennt. Es werden lediglich distale und laterale Unterschreitungen erkannt.
Besonders wenn die Protonen zum Erreichen des distalen Punkts des Tumors einen großen Anteil an Tumorgewebe durchdringen müssen, kann es zu einer solchen Unterschreitung kommen. Grund dafür ist das höhere Stoßbremsvermö-gen des Tumorgewebes geStoßbremsvermö-genüber dem bisher anStoßbremsvermö-genommenen homoStoßbremsvermö-genen AuStoßbremsvermö-gengewebe. Die Protonen drinStoßbremsvermö-gen somit nicht so tief wie bisher erwartet in das Gewebe ein. Folglich setzt auch die Keilwirkung an einem Punkt ein, der näher am Tumor liegt und somit den Sicherheitssaum im Übergang von distalem zu lateralem Bereich verletzt (sieheAbbildung 2).
Zusammenfassung: Eine Reduktion des distalen Sicherheitssaums ist umsetzbar und kann zu einer Dosisreduktion im Sehnerven führen. Es ist dabei stets auf die Einhaltung der Sicherheitssaums im Übergang vom distalen zum lateralen Bereich zu achten. Das PTV darf nicht versehendlich kompromittiert werden. Dies gilt nicht nur bei der Anwendung des neuen Planungsansatzes, sondern auch im Besonderen bei der herkömmlichen Planung. Damit die entwickelte Pla-nungsmethode bei allen Tumoren angewendet werden kann, müssen weitere Anpassungen erfolgen.
46. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP) e. V.
Abb.1a: Dosis-Volumen-Histogramme des ursprünglichen Plans
Abb.1b: Dosis-Volumen-Histogramme des Plans mit reduziertem distalen Sicherheitssaum
46. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP) e. V.
Literatur
[1] Stopping Powers ICRU. Ranges for protons and alpha particles. International Commission on Radiation Units and Measurements. Report, 49, 1993.
[2] International Commission on Radiological Protection. Task Group and Walter Stephen Snyder. Report of the task group on reference man, Volume 23. Pergamon
Oxford, 1975.
[3] Electron Photon. Proton and neutron interaction data for body tissues. ICRU report, 46:13, 1992.
46. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP) e. V.
84 Korrekturfaktoren für die Elektronendichte-basierte Reichweitenvorhersage in der Protonen- und Ionenstrahltherapie
C. Möhler1, N. Hünemohr2, P. Wohlfahrt3,4, C. Richter3, O. Jäkel1,5, S. Greilich1
1Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg
2ehemals Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg
3OncoRay - Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie, Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf, Dresden
4Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf, Dresden
5Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT), Heidelberg
Fragestellungen: Aktueller Stand der Technik in der Therapieplanung für Teilchen ist die Ableitung der Reichweite aus dem CT-Bild des zu bestrahlenden Gewebes mit Hilfe einer abschnittsweise linearen, heuristischen Relation [1, 2]. Auf-grund der unterschiedlichen physikalischen Wechselwirkungsmechanismen ist diese Umrechnung aber mit inhärenten Unsicherheiten behaftet. Zudem werden individuelle Unterschiede zwischen Patienten und eingebaute Fremdmaterialien wie Metalle nicht repräsentiert. Die Dual-Energy-Computertomographie (DECT) kann diese Unsicherheiten minimieren [3].
Material und Methoden: Der für die Reichweite dominante Parameter, die Elektronendichte, kann methodisch eindeutig und robust direkt aus DECT-Daten gewonnen werden. Dies gilt nicht für das mittlere Anregungspotential, welches im logarithmischen Term der Bethe-Gleichung eine für die Reichweite untergeordnete, aber nicht zu vernachlässigende, Rolle spielt. Die Ableitung des mittleren Anregungspotentials aus einer aus DECT-Daten abgeschätzten effektiven Kern-ladungszahl wie in [4] vorgeschlagen, ist problematisch, da zwischen den beiden Größen kein unmittelbarer physikali-scher Zusammenhang besteht [5].
Wir schlagen daher vor, das mittlere Anregungspotential stattdessen als Korrekturfaktor aus der Messung der wasser-äquivalenten Pfadlänge (WEPL) und der Elektronendichte für ein Trainingsset aus verschiedenen, repräsentativen Mate-rialien mit Hilfe der Bethe-Formel zu gewinnen. Durch Interpolation zwischen den Messdaten mittels multivariater Reg-ressionsverfahren wird eine kontinuierliche Vorhersage des Anregungspotentials und damit letztendlich der WEPL auf der Basis von DECT-Bildern möglich, die als Produkt aus der wie in [3] bestimmten Elektronendichte und dem jeweiligen Korrekturfaktor gegeben ist.
Ergebnisse: Die vorgeschlagene Methode wurde für den Datensatz von Gewebesurrogaten aus [3] implementiert und evaluiert. Die Ergebnisse legen eine robustere Vorhersage der Ionenreichweite nahe. Diese kann insbesondere auch für Materialien geringer Dichte angewendet werden, bei denen der Algorithmus zur Berechnung der effektiven Kernladungs-zahl divergiert.
Schlussfolgerung: Der neue Ansatz zur Reichweitenvorhersage aus DECT-Bildern eröffnet die Perspektive, Limitierun-gen im Zusammenhang mit dem mittleren Anregungspotential aufzuheben. Letztere sind im ÜbriLimitierun-gen für die konventionel-le Photonentherapie irrekonventionel-levant; hier kann die übliche mit o.g. Unsicherheiten und Einschränkungen verbundene heuristi-sche Bestimmung der Elektronendichte unmittelbar durch die robuste Berechnung mit DECT ersetzt werden.
Literatur
[1] Jäkel et al., Carbon ion ranges and X-ray CT numbers, Med. Phys. 28 (4) 2001
[2] Schneider et al., The calibration of CT Hounsfield units for radiotherapy treatment planning, Phys. Med. Biol. 41 (1996) 111–124
[3] Hünemohr et al., Experimental verification of ion stopping power prediction from dual energy CT data in tissue surrogates, Phys. Med. Biol. 59 (2014) 83–96
[4] Yang et al., Theoretical variance analysis of single- and dual-energy computed tomography methods for calculat-ing proton stoppcalculat-ing power ratios of biological tissues, Phys. Med. Biol. 55 (2010) 1343–1362
[5] Hünemohr et al., Reply to ‘Comment on “Experimental verification of ion stopping power prediction from dual en-ergy CT data in tissue surrogates”’, Phys. Med. Biol. 59 (2014) 7085–7087
46. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP) e. V.
85 Clinical implementation of dual-energy computed tomography (DECT) for treatment planning on pseudo-monoenergetic CT scans (MonoCT) in particle therapy
P. Wohlfahrt1,2, S. Menkel3, V. Hietschold4, C. Möhler5, S. Greilich5, M. Baumann1,2,3,5,6, W. Enghardt1,2,3,5,6, M. Krause1,2,3,5,6, C. Richter1,2,3,5,6
1OncoRay – National Center for Radiation Research in Oncology, Faculty of Medicine and University Hospital Carl Gus-tav Carus, Technische Universität Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf, Dresden
2Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf, Institute of Radiooncology, Dresden
3Department of Radiation Oncology, Faculty of Medicine and University Hospital Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden, Dresden
4Department of Diagnostic Radiology, Faculty of Medicine and University Hospital Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden, Dresden
5German Cancer Research Center (DKFZ), Heidelberg
6German Cancer Consortium (DKTK), Dresden
Introduction: Treatment planning in particle therapy is based on CT imaging using a heuristic CT calibration [1]. Due to the lack of a direct physical relation between CT number and stopping power, this conversion is associated with uncer-tainties caused by beam hardening, metal artifacts or deviations from biological material compositions [2]. Compared to a standard CT scan, dual energy computed tomography (DECT) offers a wide range of possibilities accompanied by addi-tional information of two CT scans with different X-ray spectra. Based on DECT data, pseudo-monoenergetic CT scans (MonoCT) can be calculated [3]. Depending on the selected energy of the reconstructed MonoCT, it is customized for different applications, i.e. for contouring of target volumes and organs at risk (OAR), for particle treatment planning or for reducing metal artifacts (Fig. 1). The aim of this study is the clinical implementation of DECT-based MonoCT in particle therapy treatment planning, in particular the determination of an optimal DECT protocol and the quality assurance for CT acquisition and dose calculation.
Fig. 1: Signal-to-noise ratio (SNR) and beam hardening ratio (BHR) depending on the energy of the reconstructed MonoCT dataset.
For DECT scans at tube voltages of 80kVp and 140kVp the MonoCT dataset of 66keV is optimal for contouring (highest SNR), where-as 77keV is optimal for particle treatment planning (best CT number constancy through less beam hardening artifacts). The blue curve with low opacity shows qualitatively the decreasing CT number of bone material with increasing energy as additional information for contrast-to-noise ratio (CNR).
Material and methods:For clinical application of MonoCT datasets in particle treatment planning different requirements have to be fulfilled compared to standard 120kVp CT scans: A similar image quality without additional CT dose, an at
46. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP) e. V.
To quantify energy-dependent parameters of MonoCT datasets like signal-to-noise ratio (SNR) and beam hardening ratio (BHR), ten tissue-equivalent materials manufactured by Gammex RMI Inc., five polymers, a water-equivalent material produced by PTW and aluminum are measured with a Siemens “SOMATOM Definition AS” CT scanner in dual energy mode with a tube potential combination of 80/140 kVp. Without neglecting beam hardening effects all materials are scanned in different sizes (10mm, 25mm, 50mm) and different environments simulating specific body regions of a patient (thorax, head, pelvis). Based on these DECT scans, MonoCT datasets of 17 different energies are calculated and
To quantify energy-dependent parameters of MonoCT datasets like signal-to-noise ratio (SNR) and beam hardening ratio (BHR), ten tissue-equivalent materials manufactured by Gammex RMI Inc., five polymers, a water-equivalent material produced by PTW and aluminum are measured with a Siemens “SOMATOM Definition AS” CT scanner in dual energy mode with a tube potential combination of 80/140 kVp. Without neglecting beam hardening effects all materials are scanned in different sizes (10mm, 25mm, 50mm) and different environments simulating specific body regions of a patient (thorax, head, pelvis). Based on these DECT scans, MonoCT datasets of 17 different energies are calculated and