Comparação dosimétrica de dois sistemas de planeamento de tratamento em radioterapia conformacional 3D

Abstract

Em radioterapia, o principal objetivo passa pelo máximo nível de precisão na entrega da dose às células tumorais. Com o intuito de atingir este objetivo, é necessário reduzir as incertezas em todas as fases do processo, e para tal, é essencial conhecer e perceber a magnitude dos potenciais erros associados em cada fase. Historicamente, uma das maiores fraquezas nos sistemas de planeamento de tratamento (TPS, do inglês Treatment Planning System) tem sido a sua capacidade de prever, com precisão, doses na presença de heterogeneidades, sendo que a funcionalidade e a qualidade de qualquer TPS depende do tipo de algoritmo que utiliza no processo de planeamento. Os diversos TPS em prática comercial utilizam diferentes métodos de aproximação e a completa caraterização destas aproximações não está acessível ao utilizador. Neste contexto, o objetivo desta dissertação passou pela implementação e validação dosimétrica de um sistema de planeamento de tratamento, em Radioterapia Conformacional 3D (3DCRT ou 3DCRT, do inglês 3D conformal radiotherapy) e posteriormente a avaliação dos histogramas dose-volume (DVH, do inglês dose-volume histogram) de um planeamento dosimétrico exemplo (TC-exemplo), com algoritmos de cálculo independentes e do tipo “anisotropic analytical algorithm (AAA-ECLIPSE)” e “collapsed cone convolution algorithm (Superposition- CMS-XiO)”. Assim, para verificar o TPS-Eclipse foram produzidos cálculos em situações específicas e controladas e numa fase seguinte, esses valores foram comparados com os que o TPS-XiO calculou. O objetivo foi avaliar as diferenças entre os dois sistemas de planeamento. Desta forma, na fase em que se avaliou uma situação real, as diferenças encontradas foram imputadas ao algoritmo. Verificou-se uma concordância entre os dois TPS na ordem dos 3%, 3mm e a análise dos DVHs produzidos por cada um, permitiu concluir que apesar de os dois TPS tratarem de forma diferente os dados e isso se traduzir na construção das curvas do histograma, a utilização de um TPS em vez do outro não alteraria a decisão final do médico, visto que os resultados obtidos encontram-se dentro da mesma ordem de grandeza.

In radiotherapy, the main goal is to reach the maximum level of accuracy in the dose delivered to the tumoral cells. In order to achieve this goal, it is necessary to reduce the uncertainties in all the phases of the process, and, for that it is essential to know and to understand the magnitude of the potential errors in each phase. Historically, one of the main weakness in the treatment planning systems (TPS), is their ability to forecast with accuracy doses in the presence of heterogeneities, the functionality and the quality of any TPS depending on the type of algorithm that it uses in the process of planning. The several TPS in commercial use apply different approximation methods, and the complete characterization of these approximations is not accessible to the user. In this context, the main aim of this work is the implementation and dosimetric validation of a TPS in 3D Conformal Radiotherapy and the evaluation of the dose-volume histograms of an example dosimetric planning, with independent dose algorithms: the “anisotropic analytical algorithm (AAA-ECLIPSE)” and the “collapsed cone convolution algorithm (Superposition-CMS-XiO)”. Thereby, to verify the TPS-Eclipse, calculations were performed in specific and controlled situations, and the values were compared with those calculated by the TPS-XiO. The main objective was to evaluate the difference between the two planning systems. In that way, in the phase in which the TPS is use in a real situation, the differences may be implemented in the algorithm. It was found that there is an agreement between the two TPS within 3%, 3mm, and the analysis of the DVHs produced by each TPS, allowed to conclude that despite the two TPS deal with data in a different way, leading to differences in the histograms, the use of one TPS instead the other do not changes the final decision of the physician, since the obtained results are of the same order.