ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงค่าพารามิเตอร์ของเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์จำลองการรักษาต่อปริมาณรังสีจากการคำนวณด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์วางแผนการรักษาในผู้ป่วยมะเร็งปอด

Abstract

The computed tomography (CT) simulation is the main process of three-dimensional (3D) radiation therapy. The obtained images are used to identify tumor volumes and their relationship with other critical normal organs. In addition, CT images contain the quantitative data of CT number used for treatment planning system (TPS) dose calculation. Relationships of CT number and relative electron density (RED) is a key factor for dose calculations. CT number depends on several factors especially for photon energy spectrum from scanned parameters. Thorax is one of the inhomogeneous mediums that consist of lung, bone and water. Consequently, there is a variation in CT numbers for the thorax. Variations of CT number directly affect to therapeutic dose calculated by the TPS. The aims of this research were to evaluate the effect of tube voltage, tube current and field of view (FOV) variations on CT number and calculated radiation doses in the TPS for lung cancer patients. The CIRS thorax phantom were scanned using different scan parameters of 80-135 kV, 100-300 mA and 400-700 mm field of view (FOV). The treatment plans were generated with a 1 field and 4 fields, doses were calculated using the Analytical Anisotropic (AAA) and Acuros XB (AXB) Algorithms. CT number – RED curves generated from the scan protocols that passed the standard criteria of image quality and CT number accuracy were used for radiation dose calculation. Percentage differences for the calculated radiation dose or monitor units (MU) obtained from individual scan were determined. The results revealed that tube current variations have no effect on CT number, consequently it does not affect the variation of MU calculation. However, the use of higher tube voltage together with small FOV resulted in the decrease in MU calculation. This is due to the reduction in photoelectric absorption for a higher tube voltage. For the comparison of the total MU for all treatment plans obtained for individual CT number-RED curves found that the maximum standard deviation (SD) of percentage difference of the MU and the percentage difference of the maximum dose equaled to ±0.61 and 1.73%, respectively for the AAA and those equaled to ±0.47 and 1.18 %, respectively for the AXB.

เอกซเรย์คอมพิวเตอร์จำลองการรักษาเป็นกระบวนการสำคัญของงานรังสีรักษาในเทคนิคฉายรังสีแบบ 3 มิติ โดยภาพที่ได้นำมาใช้กำหนดขอบเขตของก้อนมะเร็งและเนื้อเยื่อปกติข้างเคียง นอกจากนี้ยังให้รายละเอียดของเลขซีทีเพื่อคำนวณปริมาณรังสีด้วยระบบวางแผนการรักษา ความสัมพันธ์ระหว่างเลขซีทีและความหนาแน่นอิเล็กตรอนสัมพัทธ์เป็นปัจจัยสำคัญของการคำนวณค่าปริมาณรังสี เลขซีทีขึ้นกับปัจจัยต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานของโฟตอนที่ได้จากการตั้งค่าการสแกน บริเวณทรวงอกซึ่งประกอบไปด้วย ปอด กระดูก และน้ำ มีเลขซีทีที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงเลขซีทีจึงส่งผลโดยตรงต่อค่าปริมาณรังสี งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ผลของการเปลี่ยนแปลง ค่าความต่างศักย์ ค่ากระแสหลอด และขอบเขตภาพ ที่มีต่อเลขซีทีและปริมาณรังสีจากการคำนวณด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์วางแผนการรักษาในผู้ป่วยมะเร็งปอด โดยทำการสแกนหุ่นจำลองทรวงอก ด้วยการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การสแกนในช่วง 80-135 กิโลโวลต์, 100-300 มิลลิแอมแปร์ และขอบเขตภาพ 400-700 มิลลิเมตร จากนั้นวางแผนการรักษา ด้วยเทคนิคการฉายรังสีแบบ 1 Field และแบบ 4 Fields ด้วยอัลกอริทึมอะนาไลติคอลแอนนิโสโทรปิค (AAA) และอัลกอริทึมอะคูลอส เอ็กซ์บี (Acuros XB: AXB) โดยใช้กราฟความสัมพันธ์ระหว่างเลขซีทีกับค่าความหนาแน่นอิเล็กตรอนสัมพัทธ์ที่ได้จากโปรโตคอลการสแกนที่ผ่านเกณฑ์การประเมินคุณภาพของภาพ และความถูกต้องของเลขซีทีในการคำนวณปริมาณรังสี แล้วจึงหาเปอร์เซ็นต์ความแตกต่างของปริมาณรังสีที่คำนวณได้หรือมอนิเตอร์ยูนิตระหว่างโปรโตคอลการสแกนต่าง ๆ ต่อไป ผลการศึกษาพบว่า การเปลี่ยนแปลงของค่ากระแสหลอดไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของเลขซีที จึงไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของมอนิเตอร์ยูนิต แต่ค่าความต่างศักย์ และขอบเขตภาพ มีผลต่อเลขซีที โดยเมื่อใช้ค่าความต่างศักย์ที่มีค่าสูงขึ้น ร่วมกับการใช้ขอบเขตภาพที่มีขนาดเล็ก ส่งผลให้เลขซีทีและมอนิเตอร์ยูนิตมีค่าลดลง เนื่องจากโอกาสในการเกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเลคทริคลดลง และเมื่อทำการเปรียบเทียบค่ามอนิเตอร์ยูนิตรวมของทุกแผนการรักษา จากการเปลี่ยนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างเลขซีที กับค่าความหนาแน่นอิเล็กตรอนสัมพัทธ์แต่ละเส้น พบว่า ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสูงสุด ของเปอร์เซ็นต์ความแตกต่างของมอนิเตอร์ยูนิต และร้อยละของค่าการเปลี่ยนแปลงปริมาณรังสีสูงสุด เท่ากับ ±0.61 และร้อยละ 1.73 ตามลำดับ เมื่อคำนวณปริมาณรังสีด้วยอัลกอริทึม AAA และ ±0.47 และร้อยละ 1.18 ตามลำดับ เมื่อคำนวณปริมาณรังสีด้วยอัลกอริทึม AXB