In-vivo dosimetry for conformal arc therapy using several MOSFET in stereotactic radiosurgery computed by an inverse model

¹ Toulouse NeuroImaging Center, Université de Toulouse, Inserm, UPS, France
² Unité de Radiophysique et de Radioprotection, CHU Toulouse
³ Centre de Radiochirurgie Stéréotaxique, CHU Rangueil, Toulouse
⁴ Groupe Oncorad Garonne
⁵ Inserm, UMR1037 CRCT, F-31000 Toulouse, France
⁶ Université de Toulouse; UPS, INPT; LAPLACE Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie ; 118 route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France
⁷ Université Toulouse III-Paul Sabatier, UMR1037 CRCT, F-31000 Toulouse, France

Published online: 21 September 2016

Abstract

In-vivo dosimetry is still a challenge in stereotactic radiosurgery since most of treatments are delivered using rotational technique with small fields. A realistic and practical solution for these treatments delivered in conformal radiotherapy is proposed to control the absorbed dose at isocentre, using multiple surface MOSFET measurements over an arc. On the one hand, a forward method was developed to optimize the location of the detectors at the patient surface, taking into account arc length, prescribed isocentre dose, collimator and field size. On the other hand, an inverse method was used to compute the dose at isocentre for conformal arc therapy in stereotactic radiosurgery, using MOSFET measurements. Finally, the reconstructed dose at isocentre was compared to real measurement, obtained for several detectors positioned at a phantom surface. Results show that the inverse method gives good results with five MOSFET equi-spaced positioned within the arc beam course: deviation between prescribed and computed average total dose at isocentre was below 2% both for 30×30 mm² and 18×18 mm² field size

Résumé

La dosimétrie in-vivo est toujours difficilement applicable pour la radiochirurgie stéréotaxique car la plupart des traitements sont délivrés en technique rotationnelle avec des petits champs. Une solution réaliste et pratique pour ces traitements délivrés par radiothérapie conformationnelle est proposée afin de contrôler la dose absorbée à l’isocentre, en utilisant plusieurs mesures de MOSFET positionnés à la surface d’un arc. Dans un premier temps une méthode directe a été développée afin d’optimiser le positionnement des détecteurs à la surface du patient, en intégrant la longueur de l’arc, la dose prescrite à l’isocentre, la taille du champ. En second lieu, une méthode inverse a été utilisée pour calculer la dose à l’isocentre par technique d’arcthérapie conformationnelle en radiochirurgie stéréotaxique en utilisant les mesures de MOSFET. Finalement, la dose reconstruite à l’isocentre a été comparée à la mesure réelle, obtenue à partir 2 de plusieurs détecteurs positionnés à la surface d’un fantôme sphérique. Les résultats montrent que la méthode inverse est satisfaisante avec cinq MOSFET positionnés de façon équidistante le long de la course de l’arc: l’écart entre la dose totale calculée et prescrite à l’isocentre était inférieur à 2% pour les tailles de champ de 30×30 mm² et 18×18 mm.