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Development of a commissioning tool for the independent dose calculation software IDEAL for the patient specific quality assurance at MedAustron

Lukas Benedikt Scheuchenpflug

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Physik

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Physik

Betreuer*in

Robin Golser

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DOI

10.25365/thesis.63806

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-26863.82059.198454-9

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Einführung: Am MedAustron wird jeder Bestrahlungsplan vor der ersten Behandlung mit Hilfe von 24 Ionisationskammern dosimetrisch verifiziert. Eine, auf der Monte Carlo-Methode basierende, unabhängige Dosisberechnungssoftware namens IDEAL (basierend auf GATE-RTion1.0 und GEANT4 10.03p3) wird dazu verwendet werden, die gegenwärtige patientenspezifische Qualitätssicherung teilweise abzulösen. Diese Masterarbeit beschreibt die Entwicklung und erste Anwendung einer Software, welche später für die Kommissionierung von IDEAL herangezogen wird. Die Kommissionierungssoftware trägt den Namen ReadOutScript (ROS) und wurde gemäß dem IEC 62304 Standard entwickelt. Methodik: Das ROS liest eine IDEAL-generierte dreidimensionale Dosisverteilung und eine Reihe an Messungen der 24 Ionisationskammern und wertet diese aus. Ein bereits validiertes Programm, welches in der MedAustron Bestrahlungsplanungssoftware integriert ist, wurde als Referenz für die Validierung des ROS herangezogen. Dieses Programm selbst darf nicht für die Kommissionierung von IDEAL eingesetzt werden, um die Unabhängigkeit des Kommissionierungsprozesses zu gewährleisten. Eine Auswertung der aktuellen Version von IDEAL (v0.9) stellte die erste Anwendungsmöglichkeit für das ROS dar. Insgesamt wurden 47 Dosisverteilungen (Protonen) mit IDEAL erzeugt und mit Messungen verglichen, darunter homogene und irreguläre Dosisverteilungen, Pläne mit ISD50cm (Isocenter to Phantom Surface Distance of 50 cm) und ISD0cm und Pläne mit und ohne range shifter. Resultate und Diskussion: Das ROS wurde erfolgreich validiert und darf für die Kommissionierung verwendet werden. Es weist eine, auf die Maximaldosis normalisierte, mittlere, absolute Dosisdifferenz (⟨ΔD⟩) von 0,15% auf. Die Auswertung der IDEALv0.9-generierten Pläne stimmt insgesamt gut mit den Messungen überein (⟨ΔD⟩ = 1,1%). Homogene Dosisverteilungen und Pläne mit ISD50cm und Pläne ohne range shifter zeigen tendenziell eine bessere Übereinstimmung auf.

Abstract

(Englisch)

Introduction: At MedAustron, every treatment plan is dosimetrically verified before the first treatment using 24 pin-point ionization chambers (PP). This process is called measurement-based Patient Specific Quality Assurance (PSQA). A Monte Carlo-based independent dose calculation software called IDEAL (based on GATE-RTion1.0 and GEANT4 10.03p3) will partly replace the current PSQA process. This work describes the development of a commissioning tool for IDEAL as well as a first application. This tool, called ReadOutScript (ROS), has been developed in accordance with the IEC 62304 standard. Material and Methods: The ROS reads a 3D dose distribution (protons) and evaluates it against a set of 24 PP measurements. An already validated script used for similar purposes was used as reference to validate the ROS. Since this script is implemented in the Treatment Planning System, it cannot be used for the commissioning of IDEAL. As a first application, the ROS has been used to evaluate a version of IDEAL (v0.9). A total of 47 IDEAL-generated proton dose distributions were evaluated against measurement for homogeneous cubic dose distributions, irregular targets, plans at Isocenter (ISD0cm) and at an Isocenter to phantom Surface Distance of 50 cm (ISD50cm) as well as plans with and without range shifter. Results and Discussion: The validation of the ROS has been successful and it can be used for commissioning. It shows a mean absolute dose difference normalized to the maximum dose (⟨ΔD⟩) of 0.15%. An evaluation of IDEALv0.9-generated plans shows overall good agreement (⟨ΔD⟩ = 1.1%). Slightly better agreement was achieved for homogeneous dose distributions, plans at ISD50cm and plans without range shifter.

Autor*innen

Lukas Benedikt Scheuchenpflug

Haupttitel (Englisch)

Development of a commissioning tool for the independent dose calculation software IDEAL for the patient specific quality assurance at MedAustron

Paralleltitel (Deutsch)

Entwicklung einer Kommissionierungssoftware für die Implementierung einer unabhängigen Dosisberechnung (IDEAL) zur patientenspezifischen Qualitätssicherung am MedAustron

Publikationsjahr

2020

Umfangsangabe

v, 44 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Robin Golser

Klassifikation

33 Physik > 33.99 Physik: Sonstiges

AC Nummer

AC16152776

Utheses ID

56606

Studienkennzahl

UA | 066 | 876 | |

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