Faktory ovlivňující rozdíly výpočtu dávkové distribuce u radioterapie tumorů plic

Abstract

Úvod: Radioterapeutická léčba nádorů plic vyžaduje specifický přístup z důvodu jejich pohybu během respirace a tudíž zvýšenému riziku ozáření okolní zdravé tkáně. Systém CyberKnife dokáže tento problém minimalizovat díky online sledování cíle během procedury. K výpočtu dávkových distribucí se v tomto případě používají dva výpočetní algoritmy Ray-Tracing (RAT) a MonteCarlo (MC). Ty se ale ve svých výsledcích významně liší. Cílem této práce je proto dozimetrické srovnání ozařovacích plánů vytvořených oběma zmíněnými algoritmy ve snaze objektivizovat potenciální rozdíly ve vztahu k velikosti cílového objemu a jeho poloze v plicní tkáni. Materiál a metody: U čtyřiceti osmi maligních plicních lézí byla hodnocena odlišnost mezi dávkovými distribucemi vypočítanými prostřednictvím algoritmů RAT a MC. Dále byl hodnocen její vztah k velikosti a poloze cíle v plíci. Srovnání bylo navíc provedeno pro levou a pravou plíci zvlášť. Výsledky byly statisticky zhodnoceny regresní analýzou a jsou vyjádřeny formou tabulek a grafů. Výsledky: Zjištění práce jsou v souladu s literárními daty. Algoritmus RAT oproti MC výsledky nadhodnocoval. Rozdílnost výpočtu se tedy potvrdila včetně tvrzení, že je nejvýznamnější u lézí malých rozměrů. Statisticky nejpříznivější výsledky pro vyjádření této rozdílnosti byly detekovány u periferně lokalizovaných nádorů v pravé plíci. Závěr: Práce potvrdila rozdíly mezi výpočty algoritmem Ray-Tracing a MonteCarlo. Nejslibnější výsledky byly detekovány v oblasti periferních postižení pravé plíce. Bohužel významným nedostatkem práce je malý sledovaný soubor. Úvaha o vytvoření hypotetického koeficientu, který by byl schopen tuto diferenci charakterizovat a tím by umožnil jednoduchý přepočet, je nyní nemožná. Bude potřeba dalších studií a rozsáhlejších sledování, aby bylo možné tyto úvahy potvrdit či vyvrátit.

Introduction: The radiotherapy treatment of lung tumors requires a specific approach because of their movement during respiration and hence increased risk of irradiation of surrounding healthy tissue. The CyberKnife can minimize this problem by its online goal tracking during the radiotherapy treatment. Two calculation algorithms Ray Tracing (RAT) and MonteCarlo (MC) are used to calculate the dose distributions nevertheless they differ significantly in their results. Therefore the aim of this diploma thesis is a dosimetric comparison of radiation patterns created by both of these algorithms in an effort to objectify potential differences in relation to the size of the target volume and its position in the lung tissue. The material and methods: The difference between the RAT and MC calculated dose distributions on the forty eight malignant lung lesions was evaluated. The size and the position of the tumor in the lung and its influence on the difference in the algorithm results was also evaluated. In addition, the comparison was done for the left and the right lung separately. The results were statistically evaluated by regression analysis and are expressed in the form of tables and graphs. Results: The findings of this diploma thesis are favorable with the literary data. The RAT algorithm in comparison with the MC algorithm overvalued the final results. The result of the algorithm differentiation was confirmed and the theory that the difference is the most significant for small size lesions was also confirmed. The statistically most favorable results showing the difference in the calculation were found in peripherally localized tumors in the right lung. Conclusion: This diploma thesis confirmed the differences between Ray-Tracing and MonteCarlo algorithms. The most promising results were detected in the area of the affected peripheral right lung. Unfortunately, the problem of this diploma thesis was the small amount of malignant lung lesions which were monitored. It is now impossible to provide a hypothetical coefficient that would be able to characterize the difference between the algorithms and thus allow a simple conversion. Further studies and more extensive monitoring will be needed to confirm or refute these hypothesis.