Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การเปรียบเทียบเชิงรังสีคณิตระหว่างรังสีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานและเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงานเพื่อประมาณค่าการถ่ายเทพลังงานโปรตอนต่อระยะทางในการรักษาด้วยอนุภาคโปรตอน
Year (A.D.)
2022
Document Type
Thesis
First Advisor
Taweap Sanghangthum
Faculty/College
Faculty of Medicine (คณะแพทยศาสตร์)
Department (if any)
Department of Radiology (fac. Medicine) (ภาควิชารังสีวิทยา (คณะแพทยศาสตร์))
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Medical Physics
DOI
10.58837/CHULA.THE.2022.1182
Abstract
In proton therapy treatment planning, dose calculation requires CT calibration curve by relating CT number (HU) to relative stopping power to water (RSP). The CT calibration curve and the RSP validation are described for single-energy CT (SECT) and dual-energy CT (DECT). The focus of this work was given on the dosimetric comparison of treatment plans between SECT and DECT-based dose calculation. The 062M CIRS phantom was scanned to access the HU values by GE kVp switching method with single-energy of 120 kVp and dual-energy of 80/140 kVp. The CT calibration curve was generated using the stoichiometric calibration method and implemented into Eclipse TPS. The water equivalent thickness (WET) measurement was performed for RSP validation with 220 MeV proton beams using IBA Giraffe dosimeter in various substitute tissues and real pig tissues. The 008A CIRS-thorax and 713-HN CIRS-head phantoms were scanned with SECT and DECT and imported into TPS for dose calculation representing lung and brain clinical scenarios. The dosimetric evaluations of SECT and DECT-based plans were performed using the 1%/1mm gamma analysis. The largest percent WET difference of Gammex phanton between measurement, SECT and DECT-based dose calculation was found for lung300 plug. The maximum WET deviation, up to 17.94% (4 mm) was found for lung300 in SECT-based. In real pig tissues, the average WET difference was 2.3 ± 2.1 % and 2.5 ± 2.3 % for SECT and DECT, respectively The dosimetric agreement between SECT and DECT was evaluated using gamma analysis. The average gamma passed were reported about 92.1% for lung and 96.8% for the head regions. For the lung region, the DVH of the target dose was observed with higher predicted-dose in SECT than DECT, while results in the head region were in good agreement for both SECT and DECT. The performed dosimetric comparison indicates the dose differences between SECT and DECT. The impact of CT calibration curve is more pronounced for thorax region compared to head region, which inlines with the results of WET validation. The use SECT leads to over dose estimation in lung region and comparable dose in head.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ขั้นตอนการคำนวณปริมาณรังสีจากแผนการรักษาด้วยอนุภาคโปรตอนต้องการกราฟปรับเทียบมาตรฐานเลขซีทีคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่าเลขซีทีกับค่าการถ่ายเทพลังงานโปรตอนต่อระยะทาง การสร้างกราฟปรับเทียบมาตรฐานเลขซีทีคอมพิวเตอร์ และการตรวจสอบความถูกต้องของค่าการถ่ายเทพลังงานโปรตอนต่อระยะทางซึ่งมีการศึกษาระหว่างเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานและเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงาน ในงานวิจัยนี้ได้สนใจและศึกษาเกี่ยวกับการเปรียบเทียบเชิงรังสีคณิตระหว่างแผนการรักษาจากการคำนวณปริมาณรังสีด้วยรังสีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานและเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงาน หุ่นจําลองความหนาแน่นอิเล็กตรอน รุ่น062M ถูกสแกนเพื่อวัดค่าเลขซีที ด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์จำลองการรักษายี่ห้อ GE ที่สามารถสลับเปลี่ยนความต่างศักย์ ที่ความต่างศักย์หนึ่งพลังงาน 120kVp และความต่างศักย์สองพลังงาน 80/140 kVp กราฟปรับเทียบมาตรฐานเลขซีทีคอมพิวเตอร์ถูกสร้างโดยวิธีstoichiometric และติดตั้งกราฟบนระบบวางแผนการรักษายี่ห้อ Varian รุ่น Eclipse การวัดความหนาสมมูลของวัสดุเทียบกับน้ำถูกนำมาใช้ในกระบวนการตรวจสอบความถูกต้องของค่าการถ่ายเทพลังงานโปรตอนต่อระยะทางในวัสดุทดแทนเนื้อเยื่อและในเนื้อเยื่อหมู โดยใช้เครื่องวัดรังสี IBA Giraffe ที่อนุภาคโปรตอนพลังงาน 220 MeV หุ่นจำลองทรวงอกรุ่น 008A และหุ่นจำลองศีรษะรุ่น 713-HN ถูกสแกนด้วยรังสีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานและสองพลังงาน และภาพจะถูกส่งเข้าไปที่ระบบวางแผนการรักษาเพื่อใช้ในการคำนวณปริมาณรังสีที่บริเวณทรวงอกและศีรษะ ทำการประเมินเชิงรังสีคณิตระหว่างแผนการรักษาจากการคำนวณปริมาณรังสีด้วยรังสีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานและสองพลังงาน โดยกำหนดเกณฑ์ค่าดัชนีแกมมาเท่ากับ ร้อยละ1/1มิลลิเมตร ร้อยละความแตกต่างของค่าความหนาสมมูลของวัสดุเทียบกับน้ำของหุ่นจําลองความหนาแน่นอิเล็กตรอน มีของค่ามากที่สุดที่วัสดุ lung300 โดยพบว่าค่าความหนาสมมูลของวัสดุเทียบกับน้ำมีค่าสูงถึงร้อยละ 17.94 (4 มิลลิเมตร) ที่วัสดุlung300 จากกราฟรังสีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงาน ในเนื้อเยื่อของหมูค่าเฉลี่ยร้อยละความแตกต่างของค่าความหนาสมมูลของวัสดุเทียบกับน้ำเท่ากับร้อยละ 2.3 ± 2.1 และร้อยละ 2.5 ± 2.3 จากกราฟของรังสีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานและสองพลังงาน จากการประเมินเชิงรังสีคณิตระหว่างการคำนวณปริมาณรังสีจากรังสีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานและสองพลังงาน อัตราผ่านค่าแกมมาเฉลี่ยเท่ากับ ร้อยละ 92.1 บริเวณทรวงอก และร้อยละ 96.8 บริเวณศีรษะ ที่บริเวณทรวงอกกราฟความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณรังสีกับปริมาตรรอยโรคพบปริมาณรังสีที่คาดการณ์จากที่เอกซเรย์พลังงานเดียวสูงกว่าเอกซเรย์สองพลังงาน ในขณะที่บริเวณศีรษะไม่พบความแตกต่างระหว่างสองพลังงาน การเปรียบเทียบเชิงรังสีคณิตพบความแตกต่างระหว่างเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานและเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงาน พบว่ากราฟปรับเทียบมาตรฐานเลขซีทีคอมพิวเตอร์มีผลต่อบริเวณทรวงอกมากกว่าเมื่อเทียบกับบริเวณศีรษะ และการใช้เอกซเรย์คอมพิวเตอร์หนึ่งพลังงานนำไปสู่ปริมาณรังสีที่มากกว่าที่บริเวณทรวงอก
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Chirdchid, Thamonwan, "Dosimetric comparison between single-energy CT and dual-energy CT for relative stopping power estimation in proton therapy" (2022). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 11316.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/11316
