Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Radiotherapie is één van de meest efficiënte behandelingsmodaliteiten in de aanpak van kanker, en speelt zowel een rol in de palliatie van kwaadaardige tumoren als in curatieve behandelingen. Het doel van curatieve radiotherapie is het genezen van de patiënt door het vernietigen van alle tumorcellen waarbij omliggende normale weefsels zoveel mogelijk gespaard worden, zodat een langdurige overleving met een minimum aan laattijdige nevenwerkingen kan bekomen worden. Via bestraling met hoogenergetische fotonenbundels uit verschillende richtingen dient een nauwkeurig gelokaliseerd doelvolume omsloten te worden door een zo homogeen mogelijke driedimensionale dosisverdeling. Ondanks alle ballistische inspanningen is het echter niet mogelijk om enkel tumorcellen te bestralen. Radiotherapie balanceert daarom continu tussen enerzijds de toediening van een te lage dosis aan de kankercellen, hetgeen de oorzaak is van onvolledige vernietiging van tumorcellen met risico op lokale recidieven en in vele gevallen mislukken van de behandeling, en anderzijds de toediening van een te hoge dosis aan de normale weefsels, hetgeen kan leiden tot niet accepteerbare complicaties voor de patiënt. De toegediende dosis is bijgevolg een kritische grootheid. Bovendien is het proces van een radiotherapiebehandeling vrij complex. Het bestaat uit verschillende stappen, gaande van bestralingsvoorschrift, tumorlokalisatie, veldaflijning op de patiënt, berekening van dosisdistributie tot het immobiliseren van de patiënt voor herhaalde dagelijkse bestralingen. Tijdens al deze voorbereidende stappen aan de bestralingstoediening en bij de overdracht van grote hoeveelheden informatie tussen de verschillende stappen in het radiotherapieproces kunnen fouten gebeuren die aan de basis liggen van systematische of willekeurige fouten, die optreden bij individuele patiënten of bij een groep van patiënten. Kwaliteitscontroleprocedures dienen bijgevolg opgesteld te worden, die gericht zijn op het meten van het proces, namelijk de analyse van de toegediende behandeling. Kwaliteitscontroleprogramma’s van een radiotherapiecentrum zouden niet enkel interne controles dienen te omvatten - diegebruikelijk uitgevoerd worden door de fysici van een radiotherapieafdeling - maar ook externe audits, die georganiseerd worden door een onafhankelijke organisatie. Tot heden bestaan laatstgenoemde programma’s, die gebruik maken van per post verstuurde dosimeters, hoofdzakelijk uit controles van de calibratie van klinische fotonenbundels via metingen met thermoluminescentie dosimeters (TLD’s), geplaatst in de bundelas in water. Om eveneens dosimetrische karakteristieken van een bestralingsveld naast de centrale bundelas te verifiëren via een per post verstuurd scenario, werd in dit werk een nieuwe methode voorgesteld, gebruik makende van een waterequivalent fantoom. ‘OPERA’ staat voor ‘Operational Phantom for External Radiotherapy Audit’ en dient zoveel mogelijk relevante informatie van de stralingsbundel te vergaren in een zo kort mogelijke tijdspanne. In deel 1 van de thesis werd ‘OPERA’ naar verschillende radiotherapiecentra verstuurd om de functionaliteit van het fantoom na te gaan. Dit gebeurde door het beoordelen van de praktische opstelling aan de hand van bijhorende instructie- en datadocumenten en door het vergelijken van de berekeningen met metingen door TLD en radiografische film in een aantal klinische bestralingscondities. Zowel filmen als TLD’s bleken in externe audits met ‘OPERA’ geschikte meetinstrumenten voor het achterhalen van de accuraatheid in dosisberekening en van de calibratie van het bestralingstoestel. Hoewel de toepassing van ‘OPERA’ geschikt is voor kwaliteitscontroles blijft het moeilijk om met een klein aantal fantoomopstellingen de klinische realiteit te controleren. De ultieme controle van het gehele radiotherapieproces, namelijk van voorschrift tot dosistoediening, kan enkel tijdens de patiëntbehandeling uitgevoerd worden via dosismetingen in of op de patiënt (in vivo dosimetrie) in goed gelokaliseerde bestralingsvelden. Terwijl de huiddosis moeilijk te berekenen is, wordt het detector signaal geconverteerd naar de dosis op een diepte waar de berekening met het planningsysteem meer toereikend is: de ingangsdosis. Het planningssysteem berekent de ingangsdosis uit de voorgeschreven dosis aan het doelvolume, hetgeen impliceert dat een fout in de ingangsdosis, gedetecteerd door in vivo dosimetrie, een fout in de tumordosis kan betekenen. De detectoren die hoofdzakelijk in radiotherapie gebruikt worden voor in vivo dosimetrie zijn diodes en TLD’s. Deze laatste kan men gemakkelijk transporteren. Omdie reden werd in dit onderzoek (deel 2) gebruik gemaakt van TLD’s in per post verstuurde in vivo ingangsdosismetingen op patiënten. De meting van de ingangsdosis dient te gebeuren met voldoende materiaal voor en rond de TLD op de huid. Hiertoewas het nodig build-up caps te ontwikkelen (hoofdstuk A) waarvan de dikte overeenkomt met de diepte van maximum dosis. Om de build-up cap dimensies te beperken werd materiaal van hoge dichtheid aangewend (aluminium, koper, tantaal). Uit verschillende testen is gebleken dat de caps een adequate vorm en dikte hebben en dat de nieuwe detectoren (TLD in build-up cap) een klinisch aanvaardbare lokale dosisattenuatie vertonen en reproduceerbare resultaten leveren. In een volgende fase werden de detectoren uitgetest op een aantal patiënten behandeld in de radiotherapieafdeling van UZ Leuven (hoofdstuk B). Door het uitvoeren van 2 in vivo metingen per patiënt kan de reproduceerbaarheid in toegediende bestraling geverifieerd worden. Deze bleek gemiddeld lager dan 2% te zijn. De evaluatie van de ingangsdosissen gebeurde door het vergelijken van gemeten en berekende dosis en toonde aan dat er, naast willekeurige fouten tengevolge van dag-tot-dag variaties in patiëntenpositionering, een systematische fout voor 1 patiënt gevonden is. Vervolgens werden de detectoren, de instructie- en datadocumenten verzonden naar verschillende Europese radiotherapieafdelingen, die elk een aantal patiënten selecteerden met verscheidene doelvolumes. Aan de hand van een tolerantieniveau van ± 5% werden er discrepanties gevonden tussen gemeten en voorspelde ingangsdosissen, waarvan de overgrote meerderheid dag-tot-dag variaties waren met daarnaast enkelesignificante systematische fouten. Bovendien volgde uit de studie dat een aangepast tolerantieniveau voor bepaalde klinische indicaties wenselijk is. In dit werk wordt een gevalideerde methodologie aangereikt, die de bestaande technieken in per post verstuurde dosimetrie uitbreidt naar meer complexe fantomen en vervolgens naar meer klinisch gerelateerde controles op het niveau van de patiënt. Radiotherapy is one of the important modalities in the treatment of cancer, in both curative and palliative settings. The aim of curative radiotherapy is to eradicate tumour cells and to spare surrounding normal tissues as much as possible, resulting in a long term survival with minimal long term side effects. Using multiple beams of high energy X-rays, an accurately localised target volume should be enclosed by a three-dimensional homogenous dose distribution. Despite all ballistic efforts it is never possible to irradiate only tumour cells. As a consequence radiotherapy is continuously balancing between too low a dose to the cancer, which is the cause of recurrence and in many cases failure of treatment, and too high a dose to the normaltissues, which can provoke unacceptable complications for the patient. The dose is then a very critical quantity. Moreover, the administration of a course of radiotherapy requires a whole series of steps going from prescription over tumour localisation, treatment simulation, dose calculation, to patient immobilisation and multiple daily irradiations. In the course of the implementation of the different steps in radiation therapy and during transfer of large amounts of informationbetween these steps, errors can occur which can result in systematic or random errors in individual patients or in a group of patients. Comprehensive quality assurance programs are therefore needed, which are focused in this work on the analysis of the delivered treatment. QA programs should not only include regular internal checks performed by the physicists in the radiotherapy centres, but also external audits made by an independent external body. Until now, these latter programs relying on postal audit systems are generally limited to beam output checks on a regular basis by means of thermoluminescence dosimeter (TLD) measurements in a water phantom on the beam axis. To test single-beam dosimetrical characteristics off-axis as well, a new method is provided in this work, which uses a water equivalent phantom that can be mailed. ‘OPERA’ (Operational Phantom for External Radiotherapy Audit) aims at gathering as much relevant information as possible in a minimum time span by limiting the number of phantom set-ups as well as dosimeters. In Part 1 of the thesis, ‘OPERA’ has been sent to different radiotherapy centres in order to test the functionality of this phantom by the assessment of its practical set-up, by the verification of the efficiency of the new instruction and data sheets, and by the comparison of the results provided by the local treatment planning system with radiographic film and TLD measurements in a number of clinical conditions. Both film as TLD have demonstrated to be good dosimetrical methods in external audits with ‘OPERA’, in order to check the accurateness of the dose calculations and the calibration of the treatment unit. Furthermore, the deviations between relative doseprofiles of film and computations by the centres’ treatment planning system (TPS) generally increase off-axis, hence highlighting the necessity of off-axis verifications in addition to on-axis checks. However, phantom measurements do not reflect by definition the total accuracy of patient treatment delivery. Hence, in vivo dosimetry (i.e. dose measurements in or on the patient) in the well-localised treatment fields should be a complementary part of the quality control methods to assess the overall accuracy of the radiotherapy process from prescription to delivery. As the skin dose is difficult to calculate, the detector signal is converted to the dose at a point which is still close to the skin, but at a certain depth where the accuracy of computation by the TPS is more satisfactory: the entrance dose. The TPS calculates the entrance dose from the prescribed target dose and if this calculation is correct, an error on the entrance dose, detected by in vivo dosimetry, means an error on the tumour dose. The detectors which are clinically mainly applied for in vivo dosimetry are diodes and TLDs. The latter can be simply transported, and so, the application of TLD in mailed in vivo entrance dosimetry studies is investigated for the first time in Part 2 of the thesis. The measurement of entrance dose must be carried out with enough material around the TLD. Therefore, build-up caps were developed with thickness approximating the depth of maximum dose. In order to limit the dimension of the build-up cap, materials of high density were used. Different tests revealed that the caps have an adequate shape and thickness and that the new detectors (TLD in build-up cap) show a clinically acceptable dose perturbation under the detector and give reproducible results. In a next phase, the feasibility of the detectors was verified by placing them on a cohort of patients treated in the radiotherapy department of the University Hospital of Leuven (chapter B). Carrying out two in vivo measurements per patients allows to confirm the reproducibility of the delivered treatment field (which was on average better than 2%). The evaluation of entrance doses was done by comparing measured and calculated dose, which demonstrated a systematic error for one patient, besides random errors due to day-to-day variations in patient positioning. Further, the detectors, the instruction and data documents were mailed to different European radiotherapy institutions that selected a number of patients treated for various tumour volumes. Using a tolerance level of ± 5%, discrepancies between measured and calculated entrance doses were found, of which the majority were day-to-day variations besides some significant systematic errors. Moreover, from the mailed in vivo dosimetry study follows that an adjusted tolerance level for certain clinical indications could be desirable, like for instance for breast cancer patients treated with wedged fieldswhere incorrect placement of the detectors can lead to significant differences in measurement results. In this work, we have been successful in our attempt to provide a validated methodology which extends the basic mailed dosimetry audits over more complex phantoms to the level of patients with the more clinically related checks by mailed in vivo dosimetry with TLDs. Het doel van een curatieve radiotherapiebehandeling is het vernietigen van tumorcellen door middel van ioniserende straling waarbij het omliggende gezonde weefsel zoveel mogelijk gespaard wordt. Tijdens de voorbereidende stappen van een radiotherapiebehandeling en bij de overdracht van informatie tussen deze stappen kunnen fouten gebeuren. Deze zouden kunnen leiden tot onnauwkeurige dosistoediening aan het tumorweefsel met als gevolg onaanvaardbare complicaties voor de patiënt of onvolledige vernietiging van tumorcellen met risico op lokale recidieven. Kwaliteitscontroleprocedures die zich richten op de analyse van de toegediende behandeling dienen daarom opgesteld te worden. Om zoveel mogelijk karakteristieken van bestralingsvelden te meten in een redelijke tijdspanne werd een nieuw fantoom ontwikkeld dat per post verstuurd kan worden. ‘OPERA’[1] werd naar verschillende radiotherapiecentra verzonden om de functionaliteit na te gaan in een aantal klinische bestralingscondities door het praktisch testen van de fantoomopstelling en het vergelijken van berekende dosissen met metingen door thermoluminescentie dosimeters (TLD’s) en radiografische filmen. Zowel filmen als TLD’s bleken in externe audits met ‘OPERA’ geschikte meetinstrumenten voor het achterhalen van de accuraatheid in dosisberekening en de calibratie van het bestralingstoestel. De ultieme controle van de precisie van dosistoediening kan echter enkel tijdens de patiëntbehandeling uitgevoerd worden. Het gebruik van TLD’s in een studie over per post verstuurde detectoren voor ingangsdosismetingen op patiënten werd voor de eerste keer onderzocht. De meting van een ingangsdosis op de huid van patiënten dient te gebeuren met een build-up cap rond de TLD. Uit verschillende testen is gebleken dat de zelf ontworpen caps een adequate vorm en dikte hebben en dat deze nieuwe detectoren (TLD in build-up cap) een klinisch aanvaardbare lokale dosisattenuatie vertonen en reproduceerbare resultaten leveren. In een volgende fase werden de detectoren geëvalueerd aan de hand van een aantal patiënten behandeld in UZ Leuven. Door vergelijking van de gemeten en berekende dosissen werd er - naast willekeurige afwijkingen - een systematische fout voor één patiënt gevonden. Vervolgens werden de detectoren verstuurd naar verschillende Europese radiotherapieafdelingen. Discrepanties tussen gemeten en voorspelde ingangsdosissen waren het gevolg van zowel systematische fouten als dag-tot-dag variaties in patiëntenpositionering. In dit werk wordt een gevalideerde methodologie aangereikt, die de bestaande technieken in per post verstuurde dosimetrie uitbreidt naar complexe fantomen en naar meer klinisch gerelateerde controles op het niveau van de patiënt. [1] ‘Operational Phantom for External Radiotherapy Audit’