Published January 1997 | Version v1
Journal article

Verification of optimised 3D dose distributions with MR Fricke gel

  • 1. Regensburg Univ. (Germany). Klinik und Poliklinik fuer Strahlentherapie
  • 2. Regensburg Univ. (Germany). Inst. fuer Biophysik und Physikalische Biochemie

Description

Purpose: Complex 3D treatment planning techniques require a dose verification throughout the irradiated volume. Conventional dosimetry techniques only unsatisfyingly serve these needs. Material and Method: The chemical dosimeter FeSO4 solution can be used for measuring spatial dose distributions with the help of magnetic resonance imaging by fixing the iron ions in a gelatine matrix. A 3D dosimetry method was developed for 3D verification in an homogeneous, anthropomorphic phantom. The verification is achieved by juxtaposition or superposition of measured and calculated isodoses. Results: Different gel compositions were studied in view of their applicability as clinical 3D dosimeter concerning dose response, linearity and diffusion behaviour. A gel with 5% gelatin and 1 mM of ferrous ions proved to be the most suitable. The iverse spin-spin relaxation time T2-1 is an indicator of the ferric ion concentration that showed to be linear with the dose in the range between 0 and 40 Gy (R2=0.996). The dose response was 0.057 per second and Gy. The observed diffusion of the iron ions was only influenced little by different gel compositions. To isolate the restrictions in the clinical application, measurements on the disturbing effects like, e.g. the inhomogeneous spatial response and the gel surface effects, were made and eliminated with the subtraction method. The clinical use of the method is demonstrated for the examples of the verification of calculated 3D dose distributions of a shielded 192Ir afterloading vaginal applicator and a head and neck 3-field plan with the use of asymmetric jaws and compensators. Conclusion: The study demonstrates the clinical applicability of the method and shows its limitations. (orig.)

Abstract (German)

Hintergrund: Komplexe 3D-geplante Bestrahlungstechniken erfordern eine Dosisverifikation im bestrahlten Volumen, Konventionelle Dosimetrieverfahren sind jedoch dafuer nur bedingt geeignet. Material und Methode: Das chemische Dosimeter FeSO4-Loesung kann mittels bildgebender Kernspinresonanz zur Messung von raeumlichen Dosisverteilungen verwendet werden, wenn die Eisenionen in einer Gelatinmatrix festgehalten werden. Es wurde ein 3D-Dosimetrieverfahren entwickelt, das fuer die 3D-Verifikation in einem homogenen, anthropomorphen Phantom geeignet ist. Die Verifikation erfolgt durch Gegenueberstellung oder Ueberlagerung von gemessenen mit berechneten Isodosen. Ergebnisse: Verschiedene Gelvarianten wurden auf ihre Eignung als klinisches 3D-Dosimeter in bezug auf Ansprechvermoegen, Linearitaet und Diffusionsverhalten untersucht. Am besten geeignet zeigte sich ein Gel mit 5% Gelatine und 1 mM Eisen-(II)-Ionen. Die inverse Spin-Spin-Relaxationszeit T2-1 ald Indikator der Eisen-(III)-Ionenkonzentration erwies sich in einem Bereich von 0 bis 40 Gy als liner abhaengig von der Dosis (R2=0,996). Das Ansprechvermoegen betrug 0,057 pro Sekunde und Gy. Die beobachtete Diffusion der Eisen-(III)-Ionen konnte durch andere Gelkompositionen nur wenig beeinflusst werden. Zur Abgrenzung des Einsatzbereiches wurden Stoereffekte wie etwa die Ortsabhaengigkeit des Ansprechvermoegens im Kernspintomographen und Geloberflaecheneffekte untersucht und mittels Subtraktionsverfahren eliminiert. Die klinische Einsatzfaehigkeit des Verfahrens wird am Beispiel der Verifikation berechneter 3D-Dosisverteilungen eines teilabgeschirmenten 192Ir-Afterloading-Vaginalapplikators und eines HNO-Drei-Felder-Planes mit divergenzfreier Feldanschlusstechnik und dem Einsatz von Kompensatoren demonstriert. Schlussfolgerung: Die Untersuchungen demonstrieren die klinische Anwendbarkeit des Verfahrens und weisen deren Grenzen auf. (orig.)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Verifikation optimierter 3D-Dosisverteilungen mittels MR-Fricke-Gel

Publishing Information

Journal Title
Strahlentherapie und Onkologie
Journal Volume
173
Journal Issue
1
Journal Page Range
p. 36-42.
ISSN
0179-7158
CODEN
STONE4