vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2022-67-1-119-128vestift-727Research ArticleДИАГНОСТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМDIAGNOSTICS AND SAFETY OF TECHNICAL AND ENVIRONMENT SYSTEMSУстановление критериев γ-анализа индивидуальных дозовых распределений при проведении верификации планов облучения онкологических пациентов с применением методов высокотехнологичной лучевой терапииEstablishment of criteria for gamma-analysis of individual dose distributions during verification of radiotherapy high-tech treatment plans for cancer patientsПеткевичМ. Н.PiatkevichM. N.

Петкевич Максим Николаевич – начальник отдела по инженерному обеспечению лучевой терапии

аг. Лесной, 223040, Минский район

Maksim N. Piatkevich – Head of the Department for Engineering Support of Radiation Therapy

agro-town Lesnoy, 223040, Minsk Disrtict, Minsk Region 

maxpetkevichn@gmail.comБринкевичА. И.BrynkevichH. I.

Бринкевич Анна Игоревна – медицинский физик

аг. Лесной, 223040, Минский район, Минская область

Hanna I. Brynkevich – Medical Physicist

agrotown Lesnoy, 223040, Minsk Disrtict, Minsk Region 

annabrijerry@gmail.comТитовичЕ. В.TitovichE. V.

Титович Егор Владимирович – специалист по базам данных (медицинская физика)

а/я 100, 1400 Вена

Egor V. Titovich – Associate Database Officer (Medical Physics)

PO Box 100, 1400, Vienna 

e.v.titovich@gmail.comРеспубликанский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии имени Н. Н. АлександроваN. N. Aleksandrov National Cancer Center Republic of BelarusМеждународное агентство по атомной энергииInternational Atomic Energy Agency202207042022671119128Copyright © Петкевич М.Н., Бринкевич А.И., Титович Е.В., 20222022Петкевич М.Н., Бринкевич А.И., Титович Е.В.Piatkevich M.N., Brynkevich H.I., Titovich E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/727

Описан типовой процесс верификации планов облучения в лучевой терапии с модуляцией интенсивности. Перечислены основные ошибки и неопределенности, возникающие в ходе планирования дозового распределения и в процессе доставки дозы. Рассмотрены способы сравнения и сопоставления дозовых распределений: критерий расстояния (DTA) и тест на алгебраическую разность доз. Приведены формулы для расчета смещения точек дозовых распределений, а также минимального значения смещения точек. Определено влияние глобальной и локальной нормализации и пространственного разрешения на интерпретацию полученных результатов. Разработана методология определения обоснованных критериев γ-анализа индивидуальных дозовых распределений при проведении верификации планов облучения онкологических пациентов с применением методов высокотехнологичной лучевой терапии. Использование предложенной авторами процедуры для установления уровней действия и допусков позволит оценить качество оказываемой медицинской помощи в учреждениях здравоохранения при применении методов высокотехнологичной лучевой терапии.

A typical process for verification of treatment plans in intensity-modulated radiation therapy is described. The main errors and uncertainties that arise in the course of planning dose distribution and in the process of dose delivery are listed. Methods for comparing dose distributions are considered: the distance to agreement (DTA) and the test for the algebraic dose difference. Formulas for calculating the shift of points of dose distributions, as well as the minimum value of the shift of points, are provided. The influences of global and local normalization and spatial resolution on the interpretation of the results obtained are defined. A methodology for determining reasonable criteria for gamma-analysis of individual dose distributions when verifying plans for irradiation of cancer patients using high-tech radiation therapy methods has been developed. Using the procedure proposed by the authors to establish action limits and tolerances will make it possible to assess the quality of medical care provided in healthcare institutions when using high-tech radiotherapy methods

лучевая терапияIMRTVMATгарантия качестваверификацияγ-анализдозадопускиуровни действиямедицинская физикаradiation therapyIMRTVMATquality assuranceverificationgamma-analysisdosetolerancesaction limitsmedical physicsReferencesTolerance limits and methodologies for IMRT measurement-based verification QA: Recommendations of AAPM Task Group No. 218 / M. Miften [et al.] // Med. Phys. – 2018. – Vol. 45, №4. – P. 53–83. https://doi.org/10.1002/mp.12810Miften M., Olch A., Mihailidis D., Moran J., Pawlicki T., Molineu A., Li H., Wijesooriya K., Shi J., Xia P., Papanikolaou N., Low D. A. Tolerance limits and methodologies for IMRT measurement-based verification QA: Recommendations of AAPM Task Group No. 218. Medical Physics, 2018, vol. 45, no. 4, pp. 53–83. https://doi.org/10.1002/mp.12810Dosimetric verification of flattening filter free model based on TrueBeam accelerator using ArcCheck system / Y. Zhu [et al.] // J. Cent. South Univ. Med. Sci. – 2018. – Vol. 43, №8. – P. 864–868. https://doi.org/10.11817/j.issn.1672-7347.2018.08.007Zhu Y., Shan D., Bin S, Zhang J., Zhang J., Liu X., Cao K., Cheng S. Dosimetric verification of flattening filter free model based on TrueBeam accelerator using ArcCheck system. Journal of Central South University. Medical Sciences, 2018, vol. 43, no. 8, pp. 864–868 https://doi.org/10.11817/j.issn.1672-7347.2018.08.007Бринкевич, А.И. Критерии оценки дозиметрической верификации планов облучения в лучевой терапии с модуляцией интенсивности / А.И. Бринкевич, Е. В. Титович, М.Н. Петкевич // Сахаровские чтения 2020 года: экологические проблемы XXI века = Sakharov readings 2020: environmental problems of the XXI century: материалы 20-й международной научной конференции, 21–22 мая 2020 г., г. Минск, Республика Беларусь: в 2 ч. / Междунар. гос. экол. ин-т им. А.Д. Сахарова Бел. гос. ун-та; редкол.: А.Н. Батян [и др.]; под ред. д-ра ф.-м. н., проф. С.А. Маскевича, к. т. н., доцента М.Г. Герменчук. – Минск: ИВЦ Минфина, 2020. – Ч. 2. – С. 33–36.Brynkevich H., Titovich E., Piatkevich M. Criteria for evaluating dosimetric verification of treatment plans in radiation therapy with intensity modulation. Saharovskie chteniya 2020 goda: ekologicheskie problemy XXI veka: materialy 20-i mezhdunarodnoy naychnoy konferencii. Chast’ 2 [Sakharov Readings 2020: Environmental Problems of the XXI century: Materials of the 20th International Scientific Conference. Part 2]. Minsk, 2020, pp. 33–36 (in Russian).Quality assurance of volumetric modulated arc therapy: evaluation and comparison of different dosimetric systems / L. Masi [et al.] // Med. Phys. – 2011. – Vol. 38, №2. – P. 612–621. https://doi.org/10.1118/1.3533900Masi L., Casamassima F., Doro R., Francescon P. Quality assurance of volumetric modulated arc therapy: evaluation and comparison of different dosimetric systems. Medical Physics, 2011, vol. 38, no. 2, pp. 612–621. https://doi.org/10.1118/1.3533900A method of setting limits for the purpose of quality assurance / T. Sanghangthum [et al.] // Phys. Med. Biol. – 2013. – Vol. 58, №19. – P. 7025–7037. https://doi.org/10.1088/0031-9155/58/19/7025Sanghangthum T., Suriyapee S., Kim G., Pawlicki T. A method of setting limits for the purpose of quality assurance. Physics in Medicine and Biology, 2013, vol. 58, no. 19, pp. 7025–7037. https://doi.org/10.1088/0031-9155/58/19/7025Time dependent pre-treatment EPID dosimetry for standard and FFF VMAT / M. Podesta [et al.] // Phys. Med. Biol. – 2014. – Vol. 59, № 16. – P. 4749–4768. https://doi.org/10.1088/0031-9155/59/16/4749Podesta M., Nijsten S., Persoon L., Scheib S., Baltes C., Verhaegen F. Time dependent pre-treatment EPID dosimetry for standard and FFF VMAT. Physics in Medicine and Biology, 2014, vol. 59, no. 16, pp. 4749–4768. https://doi.org/10.1088/0031-9155/59/16/4749Chun, M. Effect of dose grid resolution on the results of patient-specific quality assurance for intensity-modulated radiation therapy and volumetric modulated arc therapy / M. Chun, J. Kim, J. Park // Int. J. Radiat. Res. – 2020. – Vol. 18, № 3. – P. 521–530. https://doi.org/10.18869/ACADPUB.IJRR.18.3.521Chun M., Kim J., Park J. Effect of dose grid resolution on the results of patient-specific quality assurance for intensity-modulated radiation therapy and volumetric modulated arc therapy. International Journal of Radiation Research, 2020, vol. 18, no. 3, pp. 521–530. https://doi.org/10.18869/ACADPUB.IJRR.18.3.521A technique for the quantitative evaluation of dose distributions / D.A. Low [et al.] // Med. Phys. – 1998. – Vol. 25, №5. – P. 656–661. https://doi.org/10.1118/1.598248Low D. A., Harms W.B., Mutic S., Purdy J. A technique for the quantitative evaluation of dose distributions. Medical Physics, 1998, vol. 25, no. 5, pp. 656–661. https://doi.org/10.1118/1.598248Characterization of a novel 2D array dosimeter for patient-specific quality assurance with volumetric arc therapy / S. Stathakis [et al.] // Med. Phys. – 2013. – Vol. 40, № 7. – P. 0717311–0717315. https://doi.org/10.1118/1.481241Stathakis S., Myers P., Esquivel C., Mavroidis P., Papanikolaou N. Characterization of a novel 2D array dosimeter for patient-specific quality assurance with volumetric arc therapy. Medical Physics, 2013, vol. 40, no. 7, pp. 0717311–0717315. https://doi.org/10.1118/1.4812415On using 3D γ-analysis for IMRT and VMAT pretreatment plan QA / C. Wu [et al.] // Med. Phys. – 2012. – Vol. 39, № 6. – P. 3051–3059. https://doi.org/10.1118/1.4711755Wu C., Hosier K., Beck K., Radevic M., Lehmann J., Zhang H., Kroner A., Dutton S., Rosenthal S., Bareng J., Logsdon M., Asche D. On using 3D γ-analysis for IMRT and VMAT pretreatment plan QA. Medical Physics, 2012, vol. 39, no. 6, pp. 3051–3059. https://doi.org/10.1118/1.4711755

The authors declare that there are no conflicts of interest present.