On the Accuracy of Isocenter Verification with kV Imaging in Stereotactic Radiosurgery

Background and Purpose:

Modern medical linear accelerators (linacs) are equipped with X-ray systems, which allow to check the patient’s position just prior to treatment. Their usefulness for stereotactic radiosurgery (SRS) depends on how accurately they allow to determine the deviation between the actual and planned isocenter positions. This accuracy was investigated with measurements using two different phantoms (Figures 1 and 2).

Material and Methods:

After precisely aligning a phantom onto the linac isocenter, two perpendicular X-rays or a cone-beam CT (CBCT) are taken, and the isocenter position is deduced from this data. The deviation of the thereby gained position from the setup isocenter is taken as a measure for the uncertainty of this method.

Results:

Isocenter verification with two orthogonal X-rays (Figure 4) achieves accuracies of better than 1 mm (Table 3). The distance between the isocenters of the CBCT and the linac (Figure 3) is in the order of 1 mm, but remains constant on the time scale of 1 week (Table 1) and may therefore be taken into account. The uncertainty after correction is below 0.2 mm.

Conclusion:

kV imaging with the patient in treatment position allows to verify the isocenter position with submillimeter precision, and therefore offers a supplemental test, suitable for SRS, which takes all positional uncertainties into account.

Hintergrund und Ziel:

Moderne medizinische Linearbeschleuniger (Linacs) sind mit Röntgenanlagen ausgestattet, die es erlauben, die Position des Patienten direkt vor der Behandlung zu überprüfen. Ihr Nutzen für die stereotaktische Radiochirurgie (SRS) hängt davon ab, wie genau man die Abweichung zwischen der momentanen und der geplanten Isozentrumsposition bestimmen kann. Diese Genauigkeit wurde mit Messungen an zwei verschiedenen Phantomen untersucht (Abbildungen 1 und 2).

Material und Methodik:

Nach präziser Positionierung des Phantoms auf das Isozentrum des Linac werden zwei orthogonale Röntgenbilder oder ein „cone-beam“-CT (CBCT) aufgenommen, aus denen die Isozentrumsposition bestimmt wird. Die Abweichung der so ermittelten Position vom eingestellten Isozentrum wird als Maß für die Ungenauigkeit der Methode angenommen.

Ergebnisse:

Isozentrumskontrolle mit zwei orthogonlen Röntgenaufnahmen (Abbildung 4) erreicht eine Genauigkeit von besser als 1 mm (Tabelle 3). Der Abstand zwischen den Isozentren des CBCT und des Linac (Abbildung 3) liegt in der Größenordnung von 1 mm, bleibt aber während 1 Woche konstant (Tabelle 1) und kann somit berücksichtigt werden. Die Ungenauigkeit nach dieser Korrektur ist unterhalb von 0,2 mm.

Schlussfolgerung:

kV-Bildgebung mit dem Patienten in der Behandlungsposition erlaubt eine Isozentrumskontrolle mit Submillimeterpräzision und bietet damit einen zusätzlichen Test, der für die SRS geeignet ist und alle räumlichen Unsicherheiten berücksichtigt.