In Vivo Dosimetry with Semiconducting Diodes for Dose Verification in Total-Body Irradiation

Background and Purpose:

For total-body irradiation (TBI) using the translation method, dose distribution cannot be computed with computer-assisted three-dimensional planning systems. Therefore, dose distribution has to be primarily estimated based on CT scans (beam-zone method) which is followed by in vivo measurements to ascertain a homogeneous dose delivery. The aim of this study was to clinically establish semiconductor probes as a simple and fast method to obtain an online verification of the dose at relevant points.

Patients and Methods:

In 110 consecutively irradiated TBI patients (12.6 Gy, 2 × 1.8 Gy/day), six semiconductor probes were attached to the body surface at dose-relevant points (eye/head, neck, lung, navel). The mid-body point of the abdomen was defined as dose reference point. The speed of translation was optimized to definitively reach the prescribed dose in this point. Based on the entrance and exit doses, the mid-body doses at the other points were computed. The dose homogeneity in the entire target volume was determined comparing all measured data with the dose at the reference point.

Results:

After calibration of the semiconductor probes under treatment conditions the dose in selected points and the dose homogeneity in the target volume could be quantitatively specified. In the TBI patients, conformity of calculated and measured doses in the given points was achieved with small deviations of adequate accuracy. The data of 80% of the patients are within an uncertainty of ± 5%.

Conclusion:

During TBI using the translation method, dose distribution and dose homogeneity can be easily controlled in selected points by means of semiconductor probes. Semiconductor probes are recommended for further use in the physical evaluation of TBI.

Hintergrund und Ziel:

Die Dosisverteilung bei Ganzkörperbestrahlung (TBI) mit Translationstechnik lässt sich in der klinischen Routine bisher nicht mit computergestützten dreidimensionalen Planungssystemen berechnen. Die notwendige Kontrolle der auf der Basis von CT-Daten mit Hilfe von Abschätzverfahren manuell berechneten Dosisverteilung (Feldzonenverfahren) lässt sich nur mittels In-vivo-Messungen durchführen, um eine homogene Dosisverteilung abzusichern. Ziel dieser Studie war es, Halbleitersonden als eine einfache und schnelle Methode zu etablieren, um eine Onlineverifikation an relevanten Punkten zu ermöglichen.

Patienten und Methodik:

Bei 110 konsekutiv bestrahlten TBI-Patienten (12,6 Gy, 2 × 1,8 Gy/Tag) wurden sechs Halbleitersonden an dosisrelevanten Punkten der Körperoberfläche (Auge/Kopf, Hals, Lunge, Bauchnabel) befestigt. Der Punkt in der Abdomenmitte wurde als Dosisreferenzpunkt definiert. Die Translationsgeschwindigkeit wurde derart optimiert, dass an diesem Punkt die vorgeschriebene Herddosis erreicht wurde. Basierend auf der Eintritts- und Austrittsdosis an den jeweils anderen Punkten wurde die Dosis in der dortigen Körpermitte berechnet. Die Dosishomogenität im gesamten Zielvolumen wurde durch den Vergleich der einzelnen Messwerte mit der Dosis am Referenzpunkt ermittelt.

Ergebnisse:

Nach Kalibrierung der Halbleitersonden unter Bestrahlungsbedingungen konnten die Dosis in ausgewählten Punkten und die Dosishomogenität im Zielvolumen quantitativ angegeben werden. Dosismessungen während der TBI zeigten eine Übereinstimmung der erwarteten und der gemessenen Dosis mit Abweichungen in den untersuchten Punkten mit hinreichender Genauigkeit. Die Daten zeigen für 80% der Patienten eine Unsicherheit von weniger als ± 5%.

Schlussfolgerung:

Mit Halbleitersonden können in der klinischen Routine mit geringem Aufwand die Dosis während der Translations-TBI in ausgewählten Punkten gemessen und die Dosishomogenität im Zielvolumen überprüft werden. Daher bieten sich Halbleitersonden für die physikalische Überprüfung der TBI an.