CBCT图像引导鼻咽癌调强放疗的精确性研究

目的 探讨千伏级锥形束CT(kV-CBCT)图像引导技术对鼻咽癌调强放疗精确性的影响。方法 331例鼻咽癌调强放疗患者每周行kV-CBCT校正扫描。计算系统误差(Σ)和随机误差(σ),摆位扩边按照Van Herk公式计算(2.5Σ+0.7σ)。结果 分析3 972个CBCT扫描图像。校正前在x、y、z方向上的平移误差和旋转误差分别为(0.95±0.79)、(1.04±0.66)、(1.14±0.63) mm 和1.32°±0.99°、1.45°±1.37°、1.25°±1.35°,校正后分别为(0.56±0.44)、(0.56±0.51)、(0.42±0.63) mm 和0.78°±0.76°、0.62°±0.85°、0.75°±0.64°。在x、y、z方向校正前的计划靶区扩边值(MPTV)分别为2.93、3.06和3.30 mm,校正后为1.71、1.76和1.49 mm。结论 应用kV-CBCT校正鼻咽癌调强放疗摆位中的线性和旋转误差明显缩小系统和随机误差,使得MPTV缩小到2 mm以内,提高了放疗的精确性。     

乳腺癌放疗中两种不同摆位方式的剂量分布及摆位误差比较

目的 比较研究乳腺癌放射治疗成角度胸前板（ABB）和平板胸前板（PBB）两种摆位方法治疗计划的剂量学参数及摆位误差。方法 选取2017年3月至2018年1月在浙江大学医学院附属第一医院就诊的20例左侧乳腺癌术后患者病例资料,按不同摆位方法分ABB组和PBB组,每组10例,在定位扫描的CT图像上勾画靶区、心脏和肺等结构。计划设计采用切线野中野（FIF）技术,比较两种摆位方法治疗计划的计划靶区体积（PTV）、肺、心脏的剂量学参数及摆位误差。结果 两种摆位方式治疗计划在肿瘤靶区覆盖方面差异无统计学意义（P>0.05）。患侧肺V₂₀ ABB组和PBB组分别为（11.2±3.2）%和（15.9±5.3）%,两组比较差异有统计学意义（t=-2,47,P<0.05）,V₃₀ ABB组和PBB组分别为（9.8±1.5）%和（12.9±2.2）%,两组比较差异有统计学意义（t=-4.46,P<0.05）。心脏剂量V₂₅ ABB组和PBB组分别为（1.9±0.2）%和（2.8±0.4）%,两组比较差异有统计学意义（t=-8.28,P<0.05）,V₃₀ ABB组和PBB组分别为（1.8±0.1）%和（2.7±0.3）%,两组比较差异有统计学意义（t=-8.34,P<0.05）,心脏平均剂量D_mean ABB组和PBB组分别为（3.0±0.5）和（5.3±1.2）Gy,两组比较差异有统计学意义（t=5.58,P<0.05）。ABB摆位在左右（LR）、上下（SI）、前后（AP）的平移误差分别为（3.23±2.63）、（5.42±3.22）、（4.58±2.30）mm,在θ、Φ、ψ方向的旋转误差分别为（1.60±0.56）°、（3.40±1.65）°、（2.50±1.72）°。PBB摆位误差在LR、SI、AP的平移误差分别为（2.35±1.22）、（2.17±1.29）、（2.27±1.58）mm,在θ、Φ、ψ方向的旋转误差分别为（1.37±0.43）°、（1.79±0.71）°、（2.06±0.63）°,且进出SI、前后AP、侧翻Φ误差,两组比较差异均有统计学意义（t=3.06,2.80,3.33,P<0.05）。结论 两种摆位方式治疗计划在肿瘤靶区覆盖方面差异无统计学意义,ABB摆位方式对正常组织的保护效果优于PBB摆位方式。但摆位精度PBB比ABB摆位方式更具优势。     

改进式的二维图像配准算法在头颈部肿瘤中的应用

目的 研究摆位误差导致的二维图像投影变化及其对图像配准的影响,提出一种改进的互信息配准算法。方法 借助仿真头部体模,分别模拟旋转误差和平移误差,通过互信息的变化来反映投影形变。以3mm平移误差和3°旋转误差为界,模拟10例较小摆位误差和10例较大摆位误差,拍摄正侧位射野图像,分别使用目前加速器自带的传统互信息配准方法和本研究改进的互信息配准方法获取摆位误差,并与实际摆位误差相比较,以判断本研究提出的改进配准方法的优劣。结果 对于摆位误差较小的实例,加速器自带的传统互信息配准方法的x、y、z轴平均平移误差分别为0.3、0.4和0.3 mm,x、z轴平均旋转误差均为0.4°,平均耗时28.7 s。本研究改进的互信息配准方法的平均误差为0.4、0.3和0.3 mm,x、z轴平均旋转误差分别为0.5°和0.4°,平均耗时31.1 s。对于摆位误差较大的实例,加速器自带的传统互信息配准方法的平均误差分别为0.9、0.7和0.8 mm,x、z轴平均旋转误差为0.9°和0.8°,平均耗时29.9 s,本研究的改进互信息方法平均误差分别为0.5、0.4和0.5 mm,x、z轴平均旋转误差分别为0.6°和0.5°,平均耗时33.2 s。结论 对于较小的摆位误差,两种方法都具有较高的配准精度,但对于较大的摆位误差,本研究改进互信息配准方法较加速器自带的互信息配准方法具有显着的精度优势,并且配准耗时也在临床可以接受的范围内。     

利用CBCT研究乳腺托架固定下乳腺癌放疗下颈摆位误差及相应CTV外放边界

目的 利用锥形束CT（CBCT）研究乳腺托架固定下乳腺癌放疗下颈部摆位误差,推算锁骨上临床靶区（CTV）的外放边界。方法 选取于本科行乳腺托架固定体位的14例改良根治术后放疗患者,利用CBCT于第1、10、20次治疗前采集CT图像,比对并记录锁骨上靶区的摆位误差,计算其CTV外放值并分析各方向位移量及旋转度的变化。结果 全组患者摆位误差在左右（x）、上下（y）、前后（z）方向分别为（2.89±2.52）、（3.96±2.97）、（4.21±2.24） mm,俯仰（θ）、滚转（φ）、偏转（ψ）角度分别为（2.38±1.97）°、（1.60±1.63）°、（1.91±1.54）°。由公式计算出CTV在x、y、z方向分别需外放8.08、8.13、6.30 mm;摆位误差在y、z方向位移量分别与φ、ψ角旋转度相关（Pearson=-0.515、-0.509,P<0.05）;分次间变化仅在z方向上位移量与ψ角旋转度相关（Pearson=-0.583,P<0.05）。结论 乳腺托架固定下锁骨上靶区放疗其CTV外放在左右、上下、前后方向应≥8.08、8.13、6.30 mm。应重视颈部偏转对摆位误差带来的影响,进一步改良体位固定方法和优化摆位操作流程。     

新型真空垫在盆腔肿瘤放疗体位固定中的应用评估

目的 对一种新型定制真空垫在盆腔肿瘤放疗体位固定中的应用进行评估,并与传统体位固定方式进行对照研究,以提高盆腔肿瘤摆位精度。方法 66名盆腔肿瘤患者接受放射治疗,将患者按照随机数表法分为3组,每组22名,采用3种不同固定方式：平板固定（N组）、传统真空垫（V组）和定制真空垫（New-V组）。固定效果用三维方向及矢状位轴向旋转的摆位误差测量结果进行评估。结果 New-V组摆位误差在前后（x）、头脚（y）、左右（z）及矢状位轴向旋转角度（r）依次为（0.35±0.37）、（0.21±0.22）、（0.29±0.28） cm和（0.70±0.65）°;N组相应摆位误差依次为（0.44±0.43）、（0.31±0.62）、（0.45±0.60） cm和（1.25±1.00）°;V组依次为（0.38±0.36）、（0.27±0.25）、（0.32±0.29）和（1.09±0.77）°。其中,r值各组比较,差异有统计学意义（F=7.859,P<0.05）。New-V组的r值误差比其他两组小。分次间误差波动性分析显示,z和r方向各组比较,差异有统计学意义（F=3.166,P<0.05）,New-V组在4个方向上波动性较小。根据摆位误差分布,对误差引起中心偏移量进行估计,其引起计划靶区（PTV）的剂量分布差异统计显示,New-V组在最小剂量和平均剂量上差异较小,且最小剂量差异有统计学意义（F=8.018,P<0.05）。结论 New-V组的固定方式较平板（N组）和普通真空垫（V组）固定方式摆位误差、照射分次间误差波动性较小,相对位置误差引起潜在PTV剂量变化较小。因此,新型定制真空垫可优化摆位精度,改善治疗效果。     

TomoTherapy治疗不同部位肿瘤的摆位误差

目的 研究螺旋断层放疗（TomoTherapy治疗中不同部位肿瘤的摆位误差分布规律。方法 回顾性分析接受TomoTherapy治疗的151例患者的摆位,其中头颈部53例,胸部45例,腹部20例,盆腔33例。获得患者计划CT图像,并在每次治疗前行兆伏级 CT（MVCT）扫描获得MVCT图像,两者刚性配准后计算出摆位误差,分别对+x（左）、-x（右）、+y（进）、-y（出）、+z（腹）和-z（背）6个方向的摆位误差进行分析。结果 151例患者共进行MVCT扫描3 281次,6个方向的摆位误差在头颈部分别为（1.61±1.21）、（1.76±2.11）、（2.26±1.74）、（1.83±1.47）、（3.24±1.76）和（1.75±1.61）mm;在胸部分别为（2.43±1.88）、（2.55±1.92）、（3.06±2.64）、（3.90±2.91）、（6.71±3.46）和（2.64±2.77）mm;在腹部分别为（3.67±3.06）、（2.37±1.77）、（3.18±1.96）、（3.98±3.01）、（6.74±3.25）和（1.92±2.00）mm;在盆腔分别为（2.92±2.13）、（2.17±1.68）、（3.50±2.61）、（3.72±2.66）、（7.18±3.43）和（1.92±1.61）mm。各部位肿瘤+z和-z摆位误差间的差异均具有统计学意义（t=-4.119、-5.033、-3.763、-5.057,P<0.05）;胸部肿瘤用热塑性体膜定位的患者其在+z方向的摆位误差要小于采用真空负压袋定位者（t=-2.357,P<0.05）。结论 TomoTherapy治疗时,头颈部肿瘤摆位精度优于其他部位;胸部肿瘤用热塑性体膜固定可以进一步减少摆位误差;而不同部位肿瘤在腹背方向摆位误差的异质性不容忽视。     

锥形束CT快速扫描模式在胸腹部肿瘤放射治疗中的应用分析

目的 比较锥形束CT(CBCT)标准和快速两种扫描模式在胸腹部肿瘤放射治疗摆位误差测定中的差异,探讨快速扫描模式下的摆位误差测定,并探讨进行在线修正的可行性。方法 选取本院2013年10月8日至2014年11月8日收治的50例胸腹部肿瘤患者,在首次行容积旋转调强放疗(VMAT)前进行顺时针方向标准扫描模式CBCT扫描,之后立即行逆时针方向快速扫描模式CBCT扫描,按照扫描模式将所有患者图像分为快速模式组和标准模式组,两组图像分别与计划CT图像进行配准并对两组配准结果进行比较分析。由1名放疗医生、1名物理师和1名技术员采用主观质量评分法(MOS)进行图像质量评价。结果 x、y、z轴平移和旋转方向的摆位误差在快速模式组与标准模式组之间的差值分别是(0.2±0.2)、(-0.6±0.4)和(-0.2±0.3)mm与(0.2±0.1)°、(0.0±0.1)°和(0.1±0.1)°,两组结果差异无统计学意义(P>0.05);两组摆位误差统计结果之间高度相关(r=0.92~0.98,P<0.01);两组摆位误差统计结果之间具有较满意一致性(Kappa=0.82~0.94)。标准模式组和快速模式组的MOS评分平均值分别为3.9、4.1、3.8和3.6、4.0、3.8,结果差异无统计学意义(P>0.05)。结论 快速扫描模式与标准扫描模式采集的图像在胸腹部肿瘤摆位误差测定并在线修正中具有高度相关性和一致性,且图像质量不会明显变差,CBCT快速扫描模式可应用于胸腹部肿瘤放射治疗摆位误差测定和在线修正。     

六维床在颅内肿瘤立体定向放射治疗中的临床应用

【摘要】目的：探讨六维床在颅内肿瘤立体定向放射治疗（SRT）中的临床应用价值。方法：对行SRT的37例颅内肿瘤患者采用个体化头热塑网罩联合发泡胶制作的个体化头枕与碳纤维底板固定,CT模拟定位获取治疗计划参考图像,每次治疗前行锥形束CT（CBCT）扫描,CBCT图像采用骨窗模式与计划参考图像配准,采用Varian Edge直线加速器机载CBCT影像引导,用六维治疗床在线校正摆位误差。误差校正后再次行CBCT扫描,将CBCT图像与计划参考图像进行再次配准,记录配准结果,比较六维床校正前后的误差结果。结果：颅内肿瘤首次摆位误差中,三个平移方向X、Y、Z的摆位误差分别为（0.114± 0.071）cm、（0.096±0.077）cm、（0.090±0.069）cm.,3个旋转方向Rx,Ry,Rz的摆位误差分别为（0.737±0.451）°、（0.748±0.384）°、（0.701±0.381）°。六维床在线校正后获得残余误差结果,3个平移方向X、Y、Z的残余误差分别为（0.020±0.016）cm、（0.012±0.012）cm 、（0.014±0.011）cm,3个旋转方向Rx,Ry,Rz的残余误差分别为（0.080±0.080）°、（0.076±0.075）°、（0.076±0.075）°,6个方向上校正前后差异均有统计学意义（P值均为0.000）。结论：影像引导下的六维治疗床对颅内肿瘤SRT的摆位误差有明显的纠正作用,建议在颅内肿瘤立体定向放射治疗时,采用六维方向在线校正摆位误差。     

AlignRT引导联合开放式面罩的头部肿瘤放疗摆位流程与误差分析

目的 提出一种基于光学体表追踪系统AlignRT联合开放式面罩的头部肿瘤无标记线全疗程摆位流程,评估摆位时间和重复摆位次数,并对比分析AlignRT与锥形束CT （cone beam CT,CBCT）两者之间摆位误差的差异、相关性和一致性。方法 回顾性分析33例132分次开放式面罩固定头部肿瘤患者摆位误差数据,全疗程放疗使用AlignRT引导无标记线摆位并以治疗计划系统中自动生成的外轮廓（Body）结构作为参考体表,结束摆位后分别获取AlignRT与CBCT两种系统的左右（x轴）、升降（y轴）、进出（z轴）、床旋转（Rtn）、进出倾斜（Pitch）和左右转动（Roll）6维方向摆位误差,并记录摆位时间与重复摆位次数。分别采用Wilcoxon和Spearman法分析两种系统摆位误差的差异和相关性;应用Bland-Altman法评估两者一致性。结果 6维方向CBCT摆位误差均满足临床要求（线性方向范围-0.30~0.30 cm,旋转方向范围-2.0°~2.0°）,摆位时间为（98±31） s,重复摆位次数占比1.51%（2/132）。两种系统摆位误差除x （Z=-3.11,P=0.002）、y （Z=-7.40,P<0.001）和Pitch （Z=-4.48,P<0.001）外差异均无统计学意义。摆位误差除z方向外,x （r_s=0.47,P<0.001）、y （r_s=0.29,P=0.001）、Rtn （r_s=0.47,P<0.001）、Pitch （r_s=0.28,P=0.001）和Roll （r_s=0.45,P<0.001）均呈正相关。6维方向摆位误差95%一致性界限（95% LoA）分别为-0.12~0.09 cm、-0.07~0.17 cm、-0.19~0.20 cm、-1.0°~0.9°、-1.0°~1.5°和-0.9°~1.0°,95%一致性界限的95%可信区间（95%CI）分别为-0.14~0.11 cm、-0.09~0.19 cm、-0.23~0.23 cm、-1.2°~1.1°、-1.2°~1.7°和-1.0°~1.1°,均位于临床摆位误差容许范围之内。6维方向摆位误差差值3.41%（27/792<5%）在95% LoA之外。在95% LoA范围内,差值绝对值的最大值分别为0.12、0.16、0.19 cm、0.9°、1.5°和1.0°。结论 基于AlignRT联合开放式面罩的头部肿瘤无标记线全疗程摆位流程,使AlignRT与CBCT摆位误差具有一定的相关性和一致性,摆位效率尚可,可应用于首次治疗,并实现治疗中实时监测提高安全性,具有临床应用价值。     

射波刀金标追踪治疗中脊柱辅助摆位的临床应用价值

目的 统计分析射波刀金标追踪和金标呼吸跟踪治疗中<3颗金标结合脊柱辅助摆位与≥3颗金标计算旋转偏差的区别,并阐述脊柱辅助摆位在<3颗金标治疗中的临床应用价值。方法 选取145例采用金标追踪和金标呼吸跟踪的肿瘤患者执行放疗,其中观察组94例（<3颗金标）,对照组51例（≥3颗金标）;治疗前对观察组所有病例添加1个脊柱摆位计划,分别统计金标追踪和金标呼吸跟踪在所选脊柱距离下脊柱辅助摆位修正的旋转偏差,分析观察组和对照组计算的旋转偏差结果。结果 金标追踪脊柱辅助摆位结果：金标与所选脊柱中心距离<20、20~40、40~60、60~80和>80 mm旋转统计偏差均值分别为（0.494±0.350）°、（1.291±0.590）°、（1.705±0.739）°、（2.512±0.761）°和（2.796±1.081）°,观察组和对照组旋转总偏差分别为（1.742±0.784）°、（1.805±0.562）°。金标呼吸跟踪结果：在上述情况下旋转统计偏差均值分别为（1.190±0.547）°、（1.956±0.735）°、（2.141±0.670）°、（2.957±0.648）°和（4.027±0.695）°,观察组和对照组旋转总偏差分别为（2.619±0.906）°,（2.233±0.763）°。金标追踪与金标呼吸跟踪的脊柱辅助摆位与金标计算的旋转偏差结果差异均无统计学意义（P>0.05）。结论 金标追踪治疗中,脊柱辅助摆位修正旋转偏差范围随金标与所选脊柱中心距离增加而增大,当金标与所选脊柱距离<60 mm时可以认为脊柱辅助摆位计算的旋转偏差与金标计算的旋转偏差具有同等的肿瘤旋转校正效果;当可使用的金标<3颗且金标与邻近脊柱中心最小距离较近时（<60 mm）,可以采用添加脊柱辅助摆位计划计算肿瘤旋转方向的偏差。     

应用锥形束CT对宫颈癌及子宫内膜癌术后放疗位置误差的研究

目的 通过对宫颈癌及子宫内膜癌术后放射治疗患者位置误差的分析,确定临床靶区（CTV）外扩计划靶区（PTV）边界值的大小。方法 选取26例宫颈癌及子宫内膜癌术后放疗患者通过千伏级锥形束CT（kV-CBCT）采集初次治疗前和以后每周的CT影像,与治疗计划采用的CT影像进行比对,记录各方向位置误差值并计算PTV外扩边界值M_PTV。 结果 宫颈癌及子宫内膜癌术后患者放疗时各方向均存在位置误差,患者在左右、头脚和前后方向误差分别为（0.21±3.23）、（0.55±3.51）和（0.08±2.76）mm,头脚方向的系统误差最大,左右方向次之、前后方向最小。各方向位置误差无明显差异。靶区在左右、头脚和前后方向依次需外扩5.44、7.26和5.68 mm。 结论 建议在进行宫颈癌及子宫内膜癌术后放疗时外扩PTV间距依次为左右方向5.5 mm、头脚方向7.5 mm、前后方向6 mm。     

宫颈癌螺旋断层调强放疗的外放边界研究

目的 通过自动和自动+手动配准分别得出的宫颈癌放疗位置误差,评估自动+手动配准的必要性,并给出螺旋断层放疗计划靶区(PTV)外扩边界值(MPTV)。方法 回顾性分析2012年6月至2014年12月入组单纯放疗宫颈癌患者29例,采集每周至少两次治疗前兆伏级CT(MVCT)与计划CT图像进行自动配准,得出自动配准位置误差值(AR),并对AR值再行手动配准,得出自动+手动配准位置误差总移动值(TS),比较AR和TS值的差异,并计算MPTV。结果 共获取443幅MVCT图像,在x、y、z轴和角度旋转方向上AR值分别为(-0.9±2.3)、(0.0±3.1)、(1.0±2.6)mm和0.2°±0.8°,TS值分别为(-0.8±1.8)、(-0.4±3.4)、(1.4±2.5)mm和0.1°±0.5°。除x轴以外,AR和TS两组结果差异有统计学意义(t=5.1、-5.2、3.2,P<0.05);x、y和z轴各方向MPTV相应为4.6、5.7和3.3 mm。结论 宫颈癌螺旋断层放疗中,自动配准基础上的手动配准是必要的。建议行螺旋断层宫颈癌单纯放疗患者外扩PTV左右、头脚、前后方向分别为5、6、4 mm。     

对多发转移病灶在螺旋断层治疗中影像引导方案的评估

目的 比较在靶区范围内进行一个解剖部位的图像引导与两个解剖部位图像引导两种方案对大范围多发转移病灶放疗精度的影响,为临床选择提供参考。方法 收集50例利用螺旋断层放疗机治疗的靶区长度超过50 cm的多发转移瘤患者的图像数据,将治疗分次内两个部位共计1 220次影像引导数据与定位CT图像进行配准,统计两个部位的摆位误差偏差分布,检验平移误差的一致性,并检验两个部位摆位误差的相关性。 结果 两个部位的摆位误差偏差较大,在左右（x）、头脚（y）、前后（z）方向上的摆位误差大于3 mm的频度分别为34%、46%和28%;大于5 mm的频度分别为10%、16%和8%。x、y、z方向95%一致性限度分别为（9.3,-10.6 ）、（10.5,-11.7）、（7.3,-6.9）mm,均>5 mm界值,表明两个部位的图像配置数据不一致。在x、y、z方向上的摆位误差的R²值分别为0.074、0.475、0.178（P<0.05）,在y方向上具有中等程度相关（0.4~0.6）外,x、z方向为弱相关。结论 在对大范围多发转移患者进行摆位误差修正时,建议使用分次内双解剖部位图像引导方案。     

6D治疗床联合锥形束CT引导下妇科肿瘤摆位误差及计划靶区外放边界研究

目的 探究6D治疗床联合锥形束CT(CBCT)容积旋转调强(VMAT)治疗妇科肿瘤患者的摆位误差,以及其靶区外放边界的变化趋势。方法 妇科肿瘤术后患者20例,采用HexaPOD^TMevo RT 6D治疗床和kV级CBCT影像引导的容积调强放射治疗。所有患者常规摆位后均行校正前CBCT扫描,利用6D治疗床在线校正后,再次行CBCT扫描,治疗后第3次行CBCT扫描,分别获得校正前、校正后、治疗后X射线容积影像,所有容积图像与计划CT图像采用自动骨性标记和手动微调的配准方式,获得三维平移(x、y、z)和旋转方向(Rx、Ry、Rz)的摆位误差,分析其摆位误差及计划靶区外放边界。结果 患者共行CBCT扫描594次,6D治疗床在线校正后,分次间摆位误差在y、z、Rx、Ry、Rz轴方向上明显缩小(t=6.21、-8.60、2.13、-8.51、-3.48,P<0.05)。外扩边界M_PTV在x轴、y轴、z轴方向上分别为2.20、3.43、2.00 mm,校正前后减少幅度为4.46~6.05 mm。结论 6D治疗床联合CBCT可明显提高妇科肿瘤盆腔放疗患者的摆位精度,同时可为精确设定计划靶区外放边界提供可靠依据。     

Dosimetric impact of translational and rotational setup errors for spine stereotactic body radiotherapy: A phantom study

This study aimed to investigate experimentally the effect of translational and rotational setup errors on 3-dimensional dose distributions by using the gamma index and dose volumetric indices for spine stereotactic body radiotherapy. Treatment plans were designed in accordance with the Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) 0631 protocol. Measurements were taken using a Delta4 phantom (ScandiDos, Uppsala, Sweden). Setup errors were generated using the HexaMotion 6D moving platform (ScandiDos). Dose distributions in the presence of setup errors were evaluated, according to the γ passing rate with the 3% and 2?mm criteria (γ_3%/2?mm) and dose volumetric indices (D₉₀ for the target volume and D₂ for the spinal cord), using the Delta4 device (ScandiDos). The sensitivity coefficient, which represented the correlation between the γ_3%/2?mm passing rate and dose volumetric indices, was determined to assess robustness against setup errors. Rotational setup errors of 2° were equivalent to translational setup errors of 2?mm for the γ_3%/2?mm passing rate, D₉₀ for the target, and D₂ for the spinal cord. D₉₀ for the target had low robustness against a translational setup error in the vertical direction and a rotational setup error in the pitch direction. D₂ for the spinal cord was sensitive to a translational setup error in the lateral direction and a rotational setup error in the roll direction. The positioning accuracy of the rotational setup error, corresponding to the tolerance level of image-guided radiotherapy in the RTOG 0631 protocol, was required to be?≤?2°.     

Dose variations caused by setup errors in intracranial stereotactic radiotherapy: A PRESAGE study

Stereotactic radiotherapy (SRT) requires tight margins around the tumor, thus producing a steep dose gradient between the tumor and the surrounding healthy tissue. Any setup errors might become clinically significant. To date, no study has been performed to evaluate the dosimetric variations caused by setup errors with a 3-dimensional dosimeter, the PRESAGE. This research aimed to evaluate the potential effect that setup errors have on the dose distribution of intracranial SRT. Computed tomography (CT) simulation of a CIRS radiosurgery head phantom was performed with 1.25-mm slice thickness. An ideal treatment plan was generated using Brainlab iPlan. A PRESAGE was made for every treatment with and without errors. A prescan using the optical CT scanner was carried out. Before treatment, the phantom was imaged using Brainlab ExacTrac. Actual radiotherapy treatments with and without errors were carried out with the Novalis treatment machine. Postscan was performed with an optical CT scanner to analyze the dose irradiation. The dose variation between treatments with and without errors was determined using a 3-dimensional gamma analysis. Errors are clinically insignificant when the passing ratio of the gamma analysis is 95% and above. Errors were clinically significant when the setup errors exceeded a 0.7-mm translation and a 0.5° rotation. The results showed that a 3-mm translation shift in the superior-inferior (SI), right-left (RL), and anterior-posterior (AP) directions and 2° couch rotation produced a passing ratio of 53.1%. Translational and rotational errors of 1.5 mm and 1°, respectively, generated a passing ratio of 62.2%. Translation shift of 0.7 mm in the directions of SI, RL, and AP and a 0.5° couch rotation produced a passing ratio of 96.2%. Preventing the occurrences of setup errors in intracranial SRT treatment is extremely important as errors greater than 0.7 mm and 0.5° alter the dose distribution. The geometrical displacements affect dose delivery to the tumor and the surrounding normal tissues.