Eugen Kara

In Vivo Dosimetry with Semiconducting Diodes for Dose Verification in Total-Body Irradiation

Background and Purpose:For total-body irradiation (TBI) using the translation method, dose distribution cannot be computed with computer-assisted three-dimensional planning systems. Therefore, dose distribution has to be primarily estimated based on CT scans (beam-zone method) which is followed by in vivo measurements to ascertain a homogeneous dose delivery. The aim of this study was to clinically establish semiconductor probes as a simple and fast method to obtain an online verification of the dose at relevant points.Patients and Methods:In 110 consecutively irradiated TBI patients (12.6 Gy, 2 × 1.8 Gy/day), six semiconductor probes were attached to the body surface at dose-relevant points (eye/head, neck, lung, navel). The mid-body point of the abdomen was defined as dose reference point. The speed of translation was optimized to definitively reach the prescribed dose in this point. Based on the entrance and exit doses, the mid-body doses at the other points were computed. The dose homogeneity in the entire target volume was determined comparing all measured data with the dose at the reference point.Results:After calibration of the semiconductor probes under treatment conditions the dose in selected points and the dose homogeneity in the target volume could be quantitatively specified. In the TBI patients, conformity of calculated and measured doses in the given points was achieved with small deviations of adequate accuracy. The data of 80% of the patients are within an uncertainty of ± 5%.Conclusion:During TBI using the translation method, dose distribution and dose homogeneity can be easily controlled in selected points by means of semiconductor probes. Semiconductor probes are recommended for further use in the physical evaluation of TBI.Hintergrund und Ziel:Die Dosisverteilung bei Ganzkörperbestrahlung (TBI) mit Translationstechnik lässt sich in der klinischen Routine bisher nicht mit computergestützten dreidimensionalen Planungssystemen berechnen. Die notwendige Kontrolle der auf der Basis von CT-Daten mit Hilfe von Abschätzverfahren manuell berechneten Dosisverteilung (Feldzonenverfahren) lässt sich nur mittels In-vivo-Messungen durchführen, um eine homogene Dosisverteilung abzusichern. Ziel dieser Studie war es, Halbleitersonden als eine einfache und schnelle Methode zu etablieren, um eine Onlineverifikation an relevanten Punkten zu ermöglichen.Patienten und Methodik:Bei 110 konsekutiv bestrahlten TBI-Patienten (12,6 Gy, 2 × 1,8 Gy/Tag) wurden sechs Halbleitersonden an dosisrelevanten Punkten der Körperoberfläche (Auge/Kopf, Hals, Lunge, Bauchnabel) befestigt. Der Punkt in der Abdomenmitte wurde als Dosisreferenzpunkt definiert. Die Translationsgeschwindigkeit wurde derart optimiert, dass an diesem Punkt die vorgeschriebene Herddosis erreicht wurde. Basierend auf der Eintritts- und Austrittsdosis an den jeweils anderen Punkten wurde die Dosis in der dortigen Körpermitte berechnet. Die Dosishomogenität im gesamten Zielvolumen wurde durch den Vergleich der einzelnen Messwerte mit der Dosis am Referenzpunkt ermittelt.Ergebnisse:Nach Kalibrierung der Halbleitersonden unter Bestrahlungsbedingungen konnten die Dosis in ausgewählten Punkten und die Dosishomogenität im Zielvolumen quantitativ angegeben werden. Dosismessungen während der TBI zeigten eine Übereinstimmung der erwarteten und der gemessenen Dosis mit Abweichungen in den untersuchten Punkten mit hinreichender Genauigkeit. Die Daten zeigen für 80% der Patienten eine Unsicherheit von weniger als ± 5%.Schlussfolgerung:Mit Halbleitersonden können in der klinischen Routine mit geringem Aufwand die Dosis während der Translations-TBI in ausgewählten Punkten gemessen und die Dosishomogenität im Zielvolumen überprüft werden. Daher bieten sich Halbleitersonden für die physikalische Überprüfung der TBI an.

Simple Proposal for Dosimetry with an Elekta iViewGTTM Electronic Portal Imaging Device (EPID) Using Commercial Software Modules

Background:An electronic portal imaging device (EPID) is used to control for patient setup and positioning during fractionated radiotherapy. Due to the rising complexity and conformity of irradiation techniques, the demand for an accurate verification of the dose delivered to the patient has also increased. The purpose of this study was to investigate a simple guidance for dosimetry with an Elekta iViewGTTM EPID using commercial software modules.Material and Methods:EPID measurements were performed using an Elekta iViewGTTM EPID on a linear accelerator with 6 MV x-ray beam. The EPID signal was studied for reproducibility, as well as characteristics as a function of dose, dose rate, and field size. A series of experiments, comparing the response of the flat panel imager and ionization chamber measurements of dose, determine the parameters for the calibration model. EPID measurements were also compared with calculations of the treatment planning system.Results:We found a stable response of the EPID signal over a period of 14 months. It showed nonlinearity depending on dose up to 6.8%. There were low oscillations up to 1.2% depending on dose rate. For all fields, the calibrated flat panel profiles match the measured and calculated dose profiles with maximum deviation of 2–3% for the in-field region. In the high gradient areas, higher differences up to 6% were found.Conclusions:The gamma evaluation indicates good correlation between predicted and acquired EPID images. The EPID-based pretreatment IMRT verification method will help to improve the quality assurance procedure.ZusammenfassungHintergrund:Ein Electronic Portal Imaging Device (EPID) wird zur Kontrolle der Positionierung und Lagerung des Patienten während der fraktionierten Strahlentherapie genutzt. Infolge der zunehmenden Komplexität und Konformität der Bestrahlungstechniken wächst auch die Forderung einer genauen Verifikation der am Patienten applizierten Dosis. Das Ziel dieser Untersuchungen war die Ausarbeitung einer einfachen Anleitung für die Dosimetrie mit einem Elekta iViewGTTM EPID mit kommerziellen Softwaremodulen.Material und Methode:Die Messungen wurden an einem Elektronenlinearbeschleuniger mit 6-MV-Photonenenergie der Firma Elekta, ausgestattet mit einem iViewGTTM EPID, durchgeführt. Die Reproduzierbarkeit sowie die Eigenschaften des EPID-Signals in Abhängigkeit von der applizierten Dosis, der Dosisleistung und der Feldgröße wurden untersucht. Eine Reihe von Experimenten, zum Vergleich des Ansprechvermögens des EPIDs und Dosismessungen mit einer Ionisationskammer, bestimmen die Parameter für das Modell zur Kalibrierung. Außerdem wurden die Messungen mit dem EPID mit Berechnungen des Bestrahlungsplanungssystems verglichen.Ergebnisse:Das EPID zeigt ein stabiles Ansprechvermögen über einen Zeitraum von 14 Monaten. Es wurde eine Nicht-Linearität in Abhängigkeit von der applizierten Dosis von bis zu 6,8% festgestellt. Geringe Abweichungen von maximal 1,2% ergaben sich in Abhängigkeit von der Dosisleistung. Für alle Felder stimmen die Ergebnisse für das kalibrierte EPID im Vergleich mit dem Bestrahlungsplanungssystem mit Abweichungen von maximal 2–3% innerhalb des Feldes überein. In Regionen mit hohen Dosisgradienten ergaben sich größere Abweichungen von bis zu 6%.Schlussfolgerung:Die Auswertung mit dem γ-Index ergibt eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse, gemessen mit dem EPID im Vergleich zum Bestrahlungsplanungssystem. Die Verifikation der IMRT-Dosisverteilung mit dem EPID wird die Qualitätssicherung verbessern.

Silicon Diodes as an Alternative to Diamond Detectors for Depth Dose Curves and Profile Measurements of Photon and Electron Radiation

Background:Depth dose curves and lateral dose profiles should correspond to relative dose to water in any measured point, what can be more or less satisfied with different detectors. Diamond as detector material has similar dosimetric properties like water. Silicon diodes and ionization chambers are also commonly used to acquire dose profiles.Material and Methods:The authors compared dose profiles measured in an MP3 water phantom with a diamond detector 60003, unshielded and shielded silicon diodes 60008 and 60012 and a 0.125-cm3 thimble chamber 233642 (PTW, Freiburg, Germany) for 6- and 25-MV photons. Electron beams of 6, 12 and 18 MeV were investigated with the diamond detector, the unshielded diode and a Markus chamber 23343.Results:The unshielded diode revealed relative dose differences at the water surface below +10% for 6-MV and +4% for 25-MV photons compared to the diamond data. These values decreased to less than 1% within the first millimeters of water depth. The shielded diode was only required to obtain correct data of the fall-off zones for photon beams larger than 10 × 10 cm2 because of important contributions of low-energy scattered photons. For electron radiation the largest relative dose difference of –2% was observed with the unshielded silicon diode for 6 MeV within the build-up zone. Spatial resolutions were always best with the small voluminous silicon diodes.Conclusion:Relative dose profiles obtained with the two silicon diodes have the same degree of accuracy as with the diamond detector.Hintergrund:Tiefendosiskurven und Dosisquerprofile sollten in allen Messpunkten der relativen Wasserenergiedosis entsprechen, was mit verschiedenen Messsonden mehr oder weniger gut erreicht wird. Diamantsonden verhalten sich dosimetrisch fast wasseräquivalent. P-Typ-Siliciumdioden und Ionisationskammern werden ebenfalls häufig zur Messung von Dosisprofilen genutzt.Material und Methodik:In einem MP3-Wasserphantom wurden gemessene Tiefendosiskurven und Dosisquerprofile einer Diamantsonde 60003, je einer ungekapselten und einer gekapselten Si-Diode 60012 und 60008 und einer 0,125-cm3-Schlauchkammer 233642 (alle von PTW, Freiburg) für 6- und 25-MV-Photonenstrahlung verglichen. Elektronenfelder (6, 12 und 18 MeV) wurden mit der Diamantsonde, der ungekapselten Diode und einer Markus-Kammer 23343 untersucht.Ergebnisse:Bei Photonenstrahlung konnte für die ungekapselte Diode an der Wasseroberfläche eine Abweichung der relativen Tiefendosis im Vergleich zur Diamantsonde kleiner +10% bei 6 MV und kleiner +4% bei 25 MV festgestellt werden. Diese Abweichungen sanken bereits in einigen Millimetern Wassertiefe auf unter 1% ab. Die gekapselte Diode war ausschließlich für die korrekte Messung der abfallenden Bereiche von Tiefendosiskurven bei Feldern über 10 × 10 cm2 erforderlich, da die hier hohen Beiträge der niederenergetischen Streustrahlungsphotonen von Silicium überproportional stark absorbiert und registriert werden. Die maximal gemessene Abweichung der relativen Tiefendosis mit der ungekapselten Diode bei Elektronenstrahlung betrug –2% innerhalb der Aufbauzone bei 6 MeV. Bei allen untersuchten Strahlenarten übertraf das räumliche Auflösungsvermögen der kleinvolumigen Dioden das der Diamantsonde.Schlussfolgerung:Mit den beiden Dioden gemessene relative Dosisprofile sind vergleichbar genau wie die mit der Diamantsonde gemessenen.

In vivo dosimetry with semiconducting diodes for dose verification in total-body irradiation. A 10-year experience.

Background and Purpose:For total-body irradiation (TBI) using the translation method, dose distribution cannot be computed with computer-assisted three-dimensional planning systems. Therefore, dose distribution has to be primarily estimated based on CT scans (beam-zone method) which is followed by in vivo measurements to ascertain a homogeneous dose delivery. The aim of this study was to clinically establish semiconductor probes as a simple and fast method to obtain an online verification of the dose at relevant points.Patients and Methods:In 110 consecutively irradiated TBI patients (12.6 Gy, 2 × 1.8 Gy/day), six semiconductor probes were attached to the body surface at dose-relevant points (eye/head, neck, lung, navel). The mid-body point of the abdomen was defined as dose reference point. The speed of translation was optimized to definitively reach the prescribed dose in this point. Based on the entrance and exit doses, the mid-body doses at the other points were computed. The dose homogeneity in the entire target volume was determined comparing all measured data with the dose at the reference point.Results:After calibration of the semiconductor probes under treatment conditions the dose in selected points and the dose homogeneity in the target volume could be quantitatively specified. In the TBI patients, conformity of calculated and measured doses in the given points was achieved with small deviations of adequate accuracy. The data of 80% of the patients are within an uncertainty of ± 5%.Conclusion:During TBI using the translation method, dose distribution and dose homogeneity can be easily controlled in selected points by means of semiconductor probes. Semiconductor probes are recommended for further use in the physical evaluation of TBI.Hintergrund und Ziel:Die Dosisverteilung bei Ganzkörperbestrahlung (TBI) mit Translationstechnik lässt sich in der klinischen Routine bisher nicht mit computergestützten dreidimensionalen Planungssystemen berechnen. Die notwendige Kontrolle der auf der Basis von CT-Daten mit Hilfe von Abschätzverfahren manuell berechneten Dosisverteilung (Feldzonenverfahren) lässt sich nur mittels In-vivo-Messungen durchführen, um eine homogene Dosisverteilung abzusichern. Ziel dieser Studie war es, Halbleitersonden als eine einfache und schnelle Methode zu etablieren, um eine Onlineverifikation an relevanten Punkten zu ermöglichen.Patienten und Methodik:Bei 110 konsekutiv bestrahlten TBI-Patienten (12,6 Gy, 2 × 1,8 Gy/Tag) wurden sechs Halbleitersonden an dosisrelevanten Punkten der Körperoberfläche (Auge/Kopf, Hals, Lunge, Bauchnabel) befestigt. Der Punkt in der Abdomenmitte wurde als Dosisreferenzpunkt definiert. Die Translationsgeschwindigkeit wurde derart optimiert, dass an diesem Punkt die vorgeschriebene Herddosis erreicht wurde. Basierend auf der Eintritts- und Austrittsdosis an den jeweils anderen Punkten wurde die Dosis in der dortigen Körpermitte berechnet. Die Dosishomogenität im gesamten Zielvolumen wurde durch den Vergleich der einzelnen Messwerte mit der Dosis am Referenzpunkt ermittelt.Ergebnisse:Nach Kalibrierung der Halbleitersonden unter Bestrahlungsbedingungen konnten die Dosis in ausgewählten Punkten und die Dosishomogenität im Zielvolumen quantitativ angegeben werden. Dosismessungen während der TBI zeigten eine Übereinstimmung der erwarteten und der gemessenen Dosis mit Abweichungen in den untersuchten Punkten mit hinreichender Genauigkeit. Die Daten zeigen für 80% der Patienten eine Unsicherheit von weniger als ± 5%.Schlussfolgerung:Mit Halbleitersonden können in der klinischen Routine mit geringem Aufwand die Dosis während der Translations-TBI in ausgewählten Punkten gemessen und die Dosishomogenität im Zielvolumen überprüft werden. Daher bieten sich Halbleitersonden für die physikalische Überprüfung der TBI an.

Measurements of the Signal-to-Noise Ratio with “EPID QC Phantom®” and “epidSoft 2.0” from PTW

Electronic portal imaging device (EPID) are used for patient setup during radiotherapy sessions. The purpose of this study was to evaluate the EPID QC Phantom® developed by PTW for quality assurance (QA) and quality control (QC). We used the Software epidSoft 2.0 provided with the phantom for analyzing the images from the EPID. Measurements were performed using the Elekta iViewGTTM on a linear accelerator with 6 MV x-ray beam.

In Vivo Dosimetry with Semiconducting Diodes for Dose Verification in Total-Body Irradiation@@@In-vivo-Dosimetrie mit Halbleitersonden zur Dosiskontrolle bei Ganzkörperbestrahlung. Ein 10-Jahres-Bericht: A 10-Year Experience

Background and Purpose:For total-body irradiation (TBI) using the translation method, dose distribution cannot be computed with computer-assisted three-dimensional planning systems. Therefore, dose distribution has to be primarily estimated based on CT scans (beam-zone method) which is followed by in vivo measurements to ascertain a homogeneous dose delivery. The aim of this study was to clinically establish semiconductor probes as a simple and fast method to obtain an online verification of the dose at relevant points.Patients and Methods:In 110 consecutively irradiated TBI patients (12.6 Gy, 2 × 1.8 Gy/day), six semiconductor probes were attached to the body surface at dose-relevant points (eye/head, neck, lung, navel). The mid-body point of the abdomen was defined as dose reference point. The speed of translation was optimized to definitively reach the prescribed dose in this point. Based on the entrance and exit doses, the mid-body doses at the other points were computed. The dose homogeneity in the entire target volume was determined comparing all measured data with the dose at the reference point.Results:After calibration of the semiconductor probes under treatment conditions the dose in selected points and the dose homogeneity in the target volume could be quantitatively specified. In the TBI patients, conformity of calculated and measured doses in the given points was achieved with small deviations of adequate accuracy. The data of 80% of the patients are within an uncertainty of ± 5%.Conclusion:During TBI using the translation method, dose distribution and dose homogeneity can be easily controlled in selected points by means of semiconductor probes. Semiconductor probes are recommended for further use in the physical evaluation of TBI.Hintergrund und Ziel:Die Dosisverteilung bei Ganzkörperbestrahlung (TBI) mit Translationstechnik lässt sich in der klinischen Routine bisher nicht mit computergestützten dreidimensionalen Planungssystemen berechnen. Die notwendige Kontrolle der auf der Basis von CT-Daten mit Hilfe von Abschätzverfahren manuell berechneten Dosisverteilung (Feldzonenverfahren) lässt sich nur mittels In-vivo-Messungen durchführen, um eine homogene Dosisverteilung abzusichern. Ziel dieser Studie war es, Halbleitersonden als eine einfache und schnelle Methode zu etablieren, um eine Onlineverifikation an relevanten Punkten zu ermöglichen.Patienten und Methodik:Bei 110 konsekutiv bestrahlten TBI-Patienten (12,6 Gy, 2 × 1,8 Gy/Tag) wurden sechs Halbleitersonden an dosisrelevanten Punkten der Körperoberfläche (Auge/Kopf, Hals, Lunge, Bauchnabel) befestigt. Der Punkt in der Abdomenmitte wurde als Dosisreferenzpunkt definiert. Die Translationsgeschwindigkeit wurde derart optimiert, dass an diesem Punkt die vorgeschriebene Herddosis erreicht wurde. Basierend auf der Eintritts- und Austrittsdosis an den jeweils anderen Punkten wurde die Dosis in der dortigen Körpermitte berechnet. Die Dosishomogenität im gesamten Zielvolumen wurde durch den Vergleich der einzelnen Messwerte mit der Dosis am Referenzpunkt ermittelt.Ergebnisse:Nach Kalibrierung der Halbleitersonden unter Bestrahlungsbedingungen konnten die Dosis in ausgewählten Punkten und die Dosishomogenität im Zielvolumen quantitativ angegeben werden. Dosismessungen während der TBI zeigten eine Übereinstimmung der erwarteten und der gemessenen Dosis mit Abweichungen in den untersuchten Punkten mit hinreichender Genauigkeit. Die Daten zeigen für 80% der Patienten eine Unsicherheit von weniger als ± 5%.Schlussfolgerung:Mit Halbleitersonden können in der klinischen Routine mit geringem Aufwand die Dosis während der Translations-TBI in ausgewählten Punkten gemessen und die Dosishomogenität im Zielvolumen überprüft werden. Daher bieten sich Halbleitersonden für die physikalische Überprüfung der TBI an.