An in-depth Monte Carlo study of lateral electron disequilibrium for small fields in ultra-low density lung: implications for modern radiation therapy
Notice bibliographique
Résumé
Modern radiation therapy techniques such as intensity-modulated radiation therapy (IMRT) and stereotactic body radiation therapy (SBRT) use tightly conformed megavoltage x-ray fields to irradiate a tumour within lung tissue. For these conditions, lateral electron disequilibrium (LED) may occur, which systematically perturbs the dose distribution within tumour and nearby lung tissues. The goal of this work is to determine the combination of beam and lung density parameters that cause significant LED within and near the tumour. The Monte Carlo code DOSXYZnrc (National Research Council of Canada, Ottawa, ON) was used to simulate four 20 × 20 × 25 cm(3) water-lung-water slab phantoms, which contained lung tissue only, or one of three different centrally located small tumours (sizes: 1 × 1 × 1, 3 × 3 × 3, 5 × 5 × 5 cm(3)). Dose calculations were performed using combinations of six beam energies (Co-60 up to 18 MV), five field sizes (1 × 1 cm(2) up to 15 × 15 cm(2)), and 12 lung densities (0.001 g cm(-3) up to 1 g cm(-3)) for a total of 1440 simulations. We developed the relative depth-dose factor (RDDF), which can be used to characterize the extent of LED (RDDF <1.0). For RDDF <0.7 severe LED occurred, and both lung and tumour dose were drastically reduced. For example, a 6 MV (3 × 3 cm(2)) field was used to irradiate a 1 cm(3) tumour embedded in lung with ultra-low density of 0.001 g cm(-3) (RDDF = 0.2). Dose in up-stream lung and tumour centre were reduced by as much as 80% with respect to the water density calculation. These reductions were worse for smaller tumours irradiated with high energy beams, small field sizes, and low lung density. In conclusion, SBRT trials based on dose calculations in homogeneous tissue are misleading as they do not reflect the actual dosimetric effects due to LED. Future clinical trials should only use dose calculation engines that can account for electron scatter, with special attention given to patients with low lung density (i.e. emphysema). In cases where tissue inhomogeneity corrections are applied, the nature of the correction used may be inadequate in predicting the correct level of LED. In either case, the dose to the tumour is not the prescribed dose and clinical response data are uncertain. The new information from this study can be used by radiation oncologists who wish to perform advanced radiation therapy techniques while avoiding the deleterious predictable dosimetric effects of LED.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».