The comparison of peripheral dose in stereotactic brain irradiation with the use of different treatment techniques

Abstract

Brain stereotactic radiosurgery involves the use of precisely directed, single session radiation to create a desired radiobiologic response within the brain target with acceptable minimal effects on surrounding tissues. In this study, the comparison of peripheral dose (PD) was made for Truebeam STx and Cyberknife M6 treatment plans. For Truebeam STx, treatment planning was done using VMAT technique with 6 FFF beam in Vertex, Nasal Cavity, and Posterior fossa regions. The dose distribution was calculated using Eclipse Treatment Planning System (TPS) with AAA and AXB dose calculation algorithms. The treatment plans of the same targets were also done for Cyberknife M6 with Multiplan TPS using Ray-Tracing, Monte Carlo, and Finite Size Pencil Beam dose calculation algorithms. Using the same film batch, the net OD to dose calibration curves were obtained for plans which were done for both devices. Dose distributions of each plan for target site and its periphery were measured using EBT3 film and compared with TPS calculations. For cyberknife plans, the gamma analysis passing rates between measured and calculated dose distributions ranged between 92% and 99.9%. For Truebeam plans, the gamma analysis passing rates ranged between 93.8% and 100%. Although target dose distribution calculated more accurately by Acuros XB and Monte Carlo dose calculation algorithms, Finite Size Pencil Beam algorithm predicted dose distribution around the peripheral region of target lower than the other algorithms.

Beyin stereotaktik radyocerrahisi, tek fraksiyonda beyindeki bir hedefe kesin doğrulukta yönlendirilmiş radyasyonun hedefte istenilen radyobiyolojik etkiyi oluşturması ve hedefi çevreleyen dokularda oluşacak etkiyi minimal seviyede tutmayı içerir. Bu çalışmada Truebeam STx ve CyberKnife M6 cihazlarında ışınlanan tedavi planlarında periferik dozlar karşılaştırıldı. Truebeam STx cihazı için, verteks, nazal kavite ve posterior fossa yerleşimli hedefler için 6FFF foton demetleri kullanılarak VMAT tekniği ile tedavi planları oluşturuldu. Oluşturulan planların doz dağılımları Eclipse TPS' de AAA ve AXB doz hesaplama algoritmaları kullanılarak hesaplandı. Aynı hedeflerin CyberKnife M6 cihazında ışınlanması için Multiplan TPS' de Ray Tracing, Monte Carlo ve Finite Size Pencil Beam doz hesaplama algoritmaları kullanılarak tedavi planları oluşturuldu. Aynı seriden alınmış filmler kullanılarak her bir cihaz için "Net OD – Doz" kalibrasyon eğrileri elde edildi. Oluşturulan planların doz dağılımları EBT3 film dozimetrisi ile ölçüldü. Her bir planın hedef ve hedefin periferindeki doz dağılımları EBT3 film kullanılarak ölçüldü ve TPS hesaplamaları ile karşılaştırıldı. CyberKnife planlarında gama indeks analizi geçme oranları %92 – 99.1 aralığında oldu. Truebeam planlarının gama indeks analizi geçme oranları ise %93.8 – 100 aralığında oldu. Acuros XB ve Monte Carlo algoritmaları kullanılan diğer algoritmalara göre hedefte daha doğru hesaplama gerçekleştirirken, Finite Size Pencil Beam algoritması periferal bölgede diğer algoritmalara göre daha düşük doz dağılım hesabı gerçekleştirdi.