بهینه‌سازی انطباق میدان‌های پرتویی مجاور با استفاده از مدل‌سازی ریاضی و مقایسه‌ی نتایج با سیستم طراحی درمان

در رادیوتراپی هنگامی که حجم هدف پیچیده است از چندین میدان پرتویی برای پوشش‌دهی بافت سرطانی استفاده می‌شود. از این رو انطباق میدان‌های مجاور و به حداقل رساندن تابش‌دهی به بافت‌های سالم از اهداف مهم رادیوتراپی است. هدف از این مطالعه، ارائه‌ی یک روش کلی برای تطابق میدان‌های پرتویی مجاور و هم‌چنین بررسی این روش در تکنیک‌های درمانی از قبیل پرتودهی مغزی نخاعی، پرتودهی پستان فوق ترقوه‌ای با میدان کامل و میدان نیمه است. در این روش یک سیستم متعامد راست‌گرد که مرکز آن در ایزوسنتر بوده و هم‌چنین دو میدان فرضی با نام‌های میدان شماره‌ی یک و میدان شماره‌ی دو در نظر گرفته شده است. سپس با استفاده از روش‌های ارائه شده، زاویه‌های محدود کننده، تخت، گانتری و هم‌چنین اندازه‌ی دهانه‌ی محدود کننده برای هر دو میدان فرضی جهت تطابق بین صفحات کناری آن‌ها محاسبه شده است. مقایسه‌ی نتایج به دست آمده با سیستم طراحی درمان نشان می‌دهد که تکنیک پرتودهی مغزی نخاعی فقط در اندازه‌گیری زاویه‌ی محدود کننده دارای خطا بوده که مقدار آن برابر با 0.198 درصد اندازه‌گیری شده است. بیش‌ترین خطای به دست آمده در دو تکنیک فوق ترقوه‌ای با میدان کامل و نیمه در محاسبه‌ی اندازه‌ی دهانه‌ی محدود کننده‌ی میدان فوق ترقوه‌ای حاصل شده که به ترتیب برابر با 21.05 و 18.6 درصد محاسبه شده است. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده می‌توان از این روش جهت بهبود تطابق میدان‌ها در تمام حالت‌هایی که از میدان‌های درمانی مجاور هم استفاده می‌شود، با میزان خطای قابل قبول و هم‌چنین بدون تغییر در اندازه‌ی میدان استفاده کرد تا توزیع دوز یکسان حاصل شود.

optimization of matching adjacent beam fields using mathematical models in comparison with the treatment planning system

in radiotherapy treatments, there are some situations where the shape of the target volume is complicated, so multiple radiation fields are used to cover the whole tumoral tissue. therefore, adjusting adjacent fields and minimizing radiation dose to healthy tissues is an important goal in radiotherapy. the aim of this study is to introduce a general mathematical solution for matching adjacent radiation fields and also to evaluate this solution in therapeutic techniques such as craniospinal irradiation and breast with a supraclavicular full-field and half-field irradiation. this method considers a righthanded system with its center located in the isocenter and two hypothetical fields named field number one and field number two. then, the angles of collimators, couch, gantry, and the jaw aperture for both hypothetical fields are calculated to match between their side plates using the presented methods. comparison of the measurements with the treatment planning system shows that the craniospinal radiotherapy technique has an error only in measuring the collimator angle; this error is 0.198%. the maximum errors were obtained in two supraclavicular techniques with full- and half-field in calculating the size of the jaw aperture of the supraclavicular field, which were 21.05% and 18.6%, respectively. in conclusion, according to the results, this method can improve the field alignment in all cases where adjacent treatment fields are used, with the acceptable error rate and without changing the field size, to achieve the same dose distribution.