We studied 42 rectal cancer brachytherapy patients with shielding included in the treatment, but without shielding included in the treatment planning and dose distribution calculations. To study the dose distribution in shielded cases, we first extracted relevant information from the PLATO BPS system and reconstructed the PLATO treatment plans with negligible errors. Based on this, we then implemented and validated the dose-superposition algorithm and applied this algorithm to all patients, finding that although the dose to healthy tissue is reduced, 10 of the 42 patients ended up with more than a 5% 'cold spot,' which is not acceptable in clinical practice. To solve this problem, a highly automated simulated annealing (SA) optimization algorithm, with a well-developed new cost function, was designed and implemented. The algorithm alone can decrease 'V90 to healthy tissue' by 17% while keeping the dose to target at the same level. By adding a shielding rod, the algorithm can further decrease the 'V90 to healthy tissue' by an additional 13%. The average calculation time for a patient using the dose-superposition algorithm was less than 20 seconds, and the time needed to make an SA based treatment plan for a shielded case was less than 10 minutes. The SA algorithm is independent of the physicist's experience. Two simplified algorithms for dose distribution calculation were investigated, the TG43 analytical shielding algorithm and the PLATO shielding algorithm. Their calculated results show conformal isodose lines to that from the dose-kernel-superposition algorithm, but present less accuracy and precision and much longer calculation times. Hence they are useful in limited conditions. Finally, we did some preliminary investigation / Nous avons étudié 42 cas de brachythérapie de cancer rectale avec protection incluse dans le traitement mais sans protection incluse dans la planification du traitement et calcul des distributions de doses. Pour étudier la distribution des doses dans les cas protégés, nous avons prélevé des informations importantes du système PLATO BPS et rétabli les plans de traitement PLATO avec des erreurs négligeables. Sur ces bases nous avons ensuite implémenté et validé les algorithmes de superposition des doses et appliqué ces algorithmes sur tous les patients, découvrant que bien que la dose pour tissu sain a été réduite, 10 des 42 patients se sont retrouvés avec plus de 5% de 'tache froide', ce qui est inacceptable dans les pratiques cliniques. Pour résoudre ce problème, nous avons conçu et implémenté un recuit simulé (RS) hautement automatisé pour optimisation de l'algorithme avec une nouvelle fonction de coût bien développée. L'algorithme en soi peut amoindrir 'V90 à tissu sain' de 17% tout en gardant les doses à objectif au même niveau. En ajoutant une baguette de protection, l'algorithme peut encore réduire le 'V90 à tissu sain' de 13% supplémentaires. Le calcul moyen de la durée pour un patient utilisant l'algorithme de superposition de dose est de moins de 20 secondes et le temps nécessaire pour un plan de traitement à base de RS pour un cas protégé fut moins de 10 minutes. L'algorithme RS est indépendant de l'expérience du physicien. Deux algorithmes simplifiés pour le calcul des doses de distribution ont été étudiés, l'algorithme TG43 de protection analytique et l'algorithme de protection PLATO. Leurs résultats calculés montrent des lignes isodoses conformes à des algorithmes d
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.19239 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Yan, Xiangsheng |
| Contributors | Frans Verhaegen (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Medical Physics Unit) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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