EPID-based in vivo dose reconstruction for intensity-modulated radiation therapy treatment
Description
In vivo dosimetry (IVD) is still a complex procedure for intensity-modulated radiation therapy (IMRT). The use of conventional point detectors does not give a good representation of the actual dose delivered to the target volume. On the other hand, EPID-based in vivo dosimetry methods appears to be an interesting and efficient option for carrying out such measurements provided that accurate algorithms allowing to convert EPID signal into patient absorbed dose are available. The present work consists in developing clinically applicable calculation methods to perform EPID-based IVD on intensity-modulated fields. As a starting point, the imaging device used throughout this work is described before considering its response with respect to several irradiation parameters. An IVD method enabling the calculation of the on-axis patient point dose from EPID signal was studied and evaluated for 92 pelvic cancer patients treated with IMRT. Then, a 2D back-projection in vivo dose reconstruction algorithm was developed. In this model, the EPID signal was first converted into absorbed dose in water by convolving the EPID image with dose redistribution kernels. The 2D dose distribution was then back-projected applying correction factors calculated from the patient morphology and transmission factor. The validity of the method was checked for 6 treatment plans (26 fields) in pretreatment situation (i.e. without patient) with homogeneous phantom and finally in vivo. The last part of this work deals with the introduction of mathematical attenuation functions in order to devise a complete in vivo 3D dose reconstruction algorithm. (author)
Abstract (French)
La realisation de la dosimetrie in vivo (DIV) en radiotherapie externe reste difficilement applicable dans le cadre d'irradiations conformationnelles avec modulation d'intensite (RCMI) ou la mesure obtenue a l'aide de detecteurs ponctuels places en entree de patient est trop peu representative de la dose reellement delivree au volume cible. L'utilisation des imageurs haute energie au silicium amorphe ('Electronic Portal Imaging Device', EPID) dans ce contexte est une alternative interessante a condition de disposer en parallele d'algorithmes permettant de convertir le plus precisement possible le signal de l'EPID en dose absorbee dans le patient. Ce travail de these s'inscrit donc dans cette demarche et consiste a developper des methodes de calculs applicables en clinique permettant d'utiliser l'EPID pour la pratique de la DIV des traitements par RCMI. En premier lieu nous presentons le dispositif d'imagerie utilise tout au long de ces travaux ainsi que la caracterisation de sa reponse en fonction de plusieurs parametres d'irradiation. Une methode permettant de determiner la dose recue par le patient en un point situe sur l'axe du faisceau a partir du signal de l'EPID a par la suite fait l'objet d'une etude sur 92 patients traites par RCMI dynamique pour des pathologies pelviennes. Dans un second temps, un algorithme de retroprojection permettant de reconstruire la dose recue par le patient en deux dimensions a ete developpe. Pour cela, le signal de l'EPID obtenu en sortie de patient est d'abord converti en dose absorbee dans l'eau par convolution de l'image avec plusieurs kernels de redistribution. La dose ainsi calculee est ensuite retroprojetee par l'intermediaire de facteurs correctifs dependants de la morphologie du patient et de sa transmission. L'evaluation de la methode a ete realisee sur 26 faisceaux issus de 6 plans de traitements differents d'abord en condition de pretraitement (i.e. sans patient place entre la source et le detecteur), puis sur fantome homogene et enfin in vivo. L'introduction de fonctions d'attenuation dependantes de la profondeur de calcul dans notre modele a finalement permis d'obtenir un algorithme capable de reconstruire la dose dans le patient en trois dimensions. (auteur)
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Additional titles
- Original title (French)
- Dosimetrie in vivo des traitements de radiotherapie conformationnelle avec modulation d'intensite par imageur portal haute energie au silicium amorphe
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 259 p.
- Report number
- FRNC-TH--11124
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 51097796
- Subject category
- S62: RADIOLOGY AND NUCLEAR MEDICINE; S61: RADIATION PROTECTION AND DOSIMETRY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ABSORBED RADIATION DOSES; ALGORITHMS; ATTENUATION; CALIBRATION; CT-GUIDED RADIOTHERAPY; DOSE RATES; DOSIMETRY; IMAGE PROCESSING; IN VIVO; IONIZATION CHAMBERS; LINEAR ACCELERATORS; PATIENTS; PELVIS; PHANTOMS; SCINTILLATOR-PHOTODIODE DETECTORS
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; BODY; DOSES; MATHEMATICAL LOGIC; MEASURING INSTRUMENTS; MEDICINE; MOCKUP; NUCLEAR MEDICINE; PROCESSING; RADIATION DETECTORS; RADIATION DOSES; RADIOLOGY; RADIOTHERAPY; SCINTILLATION COUNTERS; STRUCTURAL MODELS; THERAPY
Optional Information
- Notes
- [220 refs.]; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses