Berechnungsgenauigkeit von Volumina zur Evaluierung von Dosis-Volumen-Histogrammen

Zusammenfassung

Hintergrund

Moderne dreidimensionale Bestrahlungsplanungssysteme auf der Basis von Schnittbildern ermöglichen die Berechnung von Organvolumina. Ziel dieser Arbeit ist die systematische Untersuchung der Berechnungsgenauigkeit von Volumina mit Hilfe eines Phantoms bei vier verschiedenen Planungssystemen.

Material und Methode

Es wurde ein Phantom mit fünf Zylindern und sechs Kugeln verschiedener Durchmesser konstruiert. Nach Anfertigung einer CT-Studie wurden die Daten in die verschiedenen Planungssysteme eingelesen und die Strukturen konturiert. Danach wurden die Volumina der Zylinder und Kugeln von den Systemen berechnet und ein Vergleich mit den nach mathematischen Formeln berechneten „Sollwerten” durchgeführt. Dieser Vergleich erfolgte als Funktion verschiedener Parameter.

Ergebnisse

Generell hatte die Wahl der Methoden der Konturierung großen Einfluß auf die Ergebnisse. Hingegen zeigten Parameter wie Anzahl an Berechnungspunkten oder Länge der Zylinder keine signifikanten Unterschiede. Zusammenfassend waren die gemittelten Abweichungen für Zylinder +7% für System A, −2% für B, −17% für C und 0% für D. Für die größeren Kugeln (Radien zwischen 5 und 2,5 cm) ergaben sich gemittelte Abweichungen von −5% für A, +3% für B, +1% für C und +5% für D. Für die kleineren Kugeln (Radien zwischen 1,75 und 1,25 cm) ergaben sich gemittelte Abweichungen von −14% für A, −2% für B, −10% für C und −4% für D.

Schlußfolgerung

Bei allen Ergebnissen ist die starke Abhängigkeit des Volumens von geringfügigen Änderungen im Radius zu berücksichtigen. Die Abweichungen werden auch durch die Ungenauigkeiten der gesamten Erfassung der Daten, der CT-Studie, der Berechnungsalgorithmen, der Abgrenzbarkeit der Struktur und der Erfaßbarkeit der geometrischen Abmessungen verusacht. Es zeigte sich, daß die Verifikation der Parameter eines Planungssystemes wichtig ist.

Abstract

Background

Modern 3-dimensional treatment planning systems on the basis of sectional imaging allow the calculation of volumes for organs of interest. The aim of this study is to investigate systematically the accuracy of calculations of volumes by the use of a phantom for 4 different treatment planning systems.

Material and Method

The tests were done with a phantom with 5 cylindrical structures and 6 spherical shaped structures. After performing a CT-scan and reading the data into the planning systems the structures were contoured and the volumes were calculated in order to compare these values with the values calculated by mathematical equations. This was systematically done as a function of different parameters.

Results

Comparing different methods of contouring showed notable influence on the result. Parameters as number of calculation points or length of cylinders showed no significant differences. In summary, the mean deviations for cylinders were +7% for system A, −2% for B, −17% for C, and 0% for D. For larger spheres (radii between 5 and 2.5 cm) the mean deviations were −5% for A, +3% for B, +1% for C, and +5% for D. For smaller spheres (radii between 1.75 and 1.25 cm) the mean deviations were −14% for A, −2% for B, −10% for C, and −4% for D.

Conclusion

Verifying results of planning systems is important for the daily routine, but it has to be taken into account, that small changes of the radius of a cylinder or sphere cause substantial volume changes. The differences are also caused by inaccuracies of the whole procedure, e. g., the CT study, the shape and dimensions of the cylinders and the spheres and the CT information and the delineariation of the structures.