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Impact of field number and beam angle on ERE for lung stereotactic body radiotherapy with 1.5 T MR-Linac - 21/02/21

Impact du nombre de champ et de l’angle du faisceau sur l’effet de retour d’électrons pour la radiothérapie corporelle stéréotaxique pulmonaire avec 1,5 T MR-Linac

Doi : 10.1016/j.canrad.2021.01.006 
S. Ding, H. Liu, B. Wang, Y. Li, R. Li, B. Liu, Y. Xia, X. Huang
 State Key Laboratory of Oncology in South China, Collaborative Innovation Center for Cancer Medicine, Sun Yat-sen University Cancer Center, 510060 Guangzhou, Guangdong, PR China 

Corresponding author.
En prensa. Pruebas corregidas por el autor. Disponible en línea desde el Sunday 21 February 2021

Abstract

Purpose

To investigate the impact of field number and beam angle on ERE during IMRT planning with 1.5T MR-Linac for lung stereotactic body radiotherapy (SBRT).

Material and methods

IMRT plans for three representative lung cases who treated with 1.5T MR-Linac were generated using TPS Monaco 5.40.01. In each case, five types of plans were generated: (1) the “original plan” generated using 5-fields and beam angles manually optimized in ipsilateral tumor side, with no transverse magnetic field (TMF); (2) the plans generated by reoptimizing and recalculating the original plan, with a 1.5T TMF; (3) the plans generated with 5-fields, with beam angles manually optimized in anterior-posterior (AP) direction; (4) the plans generated with equidistant 5-fields; and (5) the plans generated with equidistant 9-fields. These plans were compared using a variety of dose-volume-parameters (DVPs).

Results

The DVPs under TMF showed the presence of 1.5T TMF can slightly change for all lung cases studied. When the plans generated with beam angles manually optimized in anterior-posterior direction, results showed that the plans improved conformity and homogeneity for PTV and reduced the dose to tissue surface. Furthermore, the results showed that the equidistant/non-equidistant comparison of the previous target anatomy result in a more favourable dose distribution for the equidistant beam setting. At last, the results showed the dose distributions for PTV with 9 and 5 equidistant beams were not significantly different.

Conclusion

The plan quality can be significantly changed by the presence of a 1.5T TMF for lung SBRT with MR-Linac. The selection of optimal fields number and beam angle can substantially reduce or even eliminate these changes, without deteriorating overall plan quality.

El texto completo de este artículo está disponible en PDF.

Résumé

Objectif de l’étude

Étudier l’impact du nombre de faisceaux et de leur angle sur l’effet de retour d’électrons lors de la planification de la radiothérapie avec modulation d’intensité avec un accélérateur-IRM de 1,5 Telsa pour la radiothérapie corporelle stéréotaxique pulmonaire.

Matériels et méthodes

Des plans de radiothérapie modulée en intensité pour trois cas pulmonaires représentatifs traités avec accélérateur-IRM de 1,5 Telsa ont été générés à l’aide du système de planification de traitement Monaco 5.40.01. Dans chaque cas, cinq types de plans ont été générés : (1) le « plan original » généré à l’aide de cinq faisceaux et d’angles de faisceau optimisés visés du côté homolatéral de la tumeur, sans champ magnétique transverse ; (2) les plans générés en réoptimisant et en recalculant le plan d’origine, avec un champ magnétique transversal de 1,5 Telsa ; (3) les plans générés avec cinq faisceaux, avec des angles de faisceau optimisés manuellement dans la direction antéropostérieure ; (4) les plans générés avec cinq faisceaux équidistants ; (5) les plans générés avec neuf faisceaux équidistants. Ces plans ont été comparés en utilisant une variété de paramètres dose-volume.

Résultats

L’analyse des paramètres dose-volume sous champ magnétique transversal a montré que la présence d’un champ magnétique transversal de 1,5 Telsa pouvait légèrement changer pour tous les cas pulmonaires étudiés. Lorsque les plans générés avec des angles de faisceau optimisés manuellement dans la direction antéropostérieure, l’analyse des résultats a montré que les plans amélioraient la conformité et l’homogénéité pour la planification du volume cible et réduisaient la dose à la surface des tissus. De plus, l’analyse des résultats a montré que la comparaison équidistante/non équidistante de l’anatomie cible précédente aboutissait à une distribution de dose plus favorable pour le réglage du faisceau équidistant. Enfin, l’analyse des résultats a montré que les distributions de dose pour la planification du volume cible avec neuf et cinq faisceaux équidistants n’étaient pas significativement différentes.

Conclusion

La qualité du plan peut être considérablement modifiée par la présence d’un champ magnétique transversal de 1,5 Telsa pour la radiothérapie corporelle stéréotaxique pulmonaire avec un accélérateur-IRM. La sélection du nombre de faisceaux et de leur angle optimale peut réduire considérablement ou même éliminer ces changements, sans détériorer la qualité globale du plan.

El texto completo de este artículo está disponible en PDF.

Keywords : MRI guided radiotherapy, MR-Linac, Magnetic field, IMRT

Mots clés : Radiothérapie guidée par IRM, MR-Linac, Champ magnétique, Radiothérapie modulée en intensité


Esquema


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