Radiobiological modelling in modern radiotheraphy techniques

This thesis presents a generalisation of a methodology which quantifies the radiobiologicalconsequences of dose gradient effects in brachytherapy applications. The methodology uses the linear-quadratic (LQ) formulation to identify an equivalent Biologically Effective Dose (BEDeq) which, if applied uniformly to a specified tissue volume, would produce the same net cell survival as that achieved by a given non-uniform brachytherapy application. Multiplying Factors (MFs), which enable the equivalent BED for an enclosed volume to be estimated from the BED calculated at the dose reference surface, have been calculated and tabulated for both spherical and cylindrical geometry. The main types of brachytherapy [high dose-rate (HDR), low dose-rate (LDR) and pulsed (PB)] have been examined for a range of radiobiological parameters/dimensions. Equivalent BEDs are consistently higher than the BEDs calculated at the reference surface by an amount which depends on the treatment prescription (magnitude of the prescribed dose) at the reference point. MFs are closelyrelated to the numerical BED values, irrespective of how the original BED was attained (e.g. via HDR, LDR or PB). Thus, an average MF can be used for a given prescribed BED as it will be largely independent of the assumed radiobiological parameters (radiosensitivity and α/β) and standardised look-up tables may be applicable to all types of brachytherapy treatment. This analysis opens the way to more systematic approaches for correlating physical and biological effect in several types of brachytherapy and for the improved quantitative assessment and ranking of clinical treatments which involve a brachytherapy component.Σκοπός της διατριβής είναι η προτυποποίηση μεθοδολογίας για τον υπολογισμό του βιολογικού αποτελέσματος ακτινοβόλησης στη βραχυθεραπεία λαμβάνοντας υπ’ όψη τις ραδιοβιολογικές συνέπειες του φαινομένου της βάθμωσης της δόσης. Η μεθοδολογία βασίζεται στη χρήση του γραμμικού τετραγωνικού (LQ) προτύπου. Προσδιορίζεται η ισοδύναμη βιολογικά δραστική δόση (equivalent biologically effective dose - BEDeq) που αν εφαρμοστεί ομοιόμορφα σε ένα διευκρινισμένο όγκο θα δώσει το ίδιο βιολογικό αποτέλεσμα με αυτό που επιτυγχάνεται σε μια δεδομένη (ανομοιόμορφη) εφαρμογή βραχυθεραπείας. Η τιμή της βιολογικά δραστικής δόσης υπολογισμένης σε ένα σημείο αναφοράς μπορεί να πολλαπλασιαστεί με ένα διορθωτικό παράγοντα (Μultiplying Factor) ώστε να προκύψει η ισοδύναμη BED για τον όγκο ιστού που περιβάλλεται από την επιφάνεια η οποία περιέχει το σημείο αναφοράς. H μέθοδος αναπτύσσεται για γεωμετρίασφαιρικής/κυλινδρικής πηγής καθώς και για βραχυθεραπεία χαμηλού ρυθμού δόσης (LDR), βραχυθεραπεία υψηλού ρυθμού δόσης (HDR) και για βραχυθεραπεία κατά παλμούς (PDR) λαμβάνοντας υπ’ όψη μια σειρά ραδιοβιολογικών παραμέτρων. Επίσης η μέθοδος εφαρμόζεται και στην περίπτωση ανομοιόμορφης κατανομής καρκινικών κυττάρων. Τα αποτελέσματα συνοψίζονται με την ταξινόμηση των διορθωτικών - πολλαπλασιαστικών παραγόντων με τους οποίους αν πολλαπλασιαστεί η βιολογικά δραστική δόση αναφοράς, θα εκτιμηθεί η πραγματική βιολογικά δραστική δόση σε κάθε κλινική εφαρμογή. Συμπεραίνεται ότι οι παράγοντες αυτοί συσχετίζονται άμεσα με τις αριθμητικές τιμές της BED ανεξάρτητα από την εφαρμογή βραχυθεραπείας (δηλ. HDR, LDR ή PDR). To μέγεθος του παράγοντα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη χορήγηση δόσης στο σημείο αναφοράς και σε μικρότερο βαθμό από τις ραδιοβιολογικές παραμέτρους. Η παραπάνω ανάλυση οδηγεί σε μια πιο συστηματική προσέγγιση για το συσχετισμό της φυσικής και βιολογικής επίδρασης στη βραχυθεραπεία και βοηθά σε περαιτέρω εκτίμηση και αξιολόγηση των κλινικών εφαρμογών βραχυθεραπείας

Ο συμβολισμός των παραμυθιών και η διδακτική αξιοποίησή τους

Η παρούσα μελέτη επιχειρεί να διερευνήσει την υφή και τη λειτουργία των παραμυθιών σε σχέση με τον τεράστιο σε πλούτο συμβολικό τους χαρακτήρα και να αναδείξει τη συνεισφοράτους στην πολύπλευρη ανάπτυξη της παιδικής προσωπικότητας. Το παραμύθι ως μέσοανάπτυξης όλων των δεξιοτήτων του παιδιού (γνωστικό, συναισθηματικό, αισθητικό) και λειτουργώντας κυρίως κατευναστικά στις φυσιολογικές ανησυχίες και άγχη της παιδικής ηλικίας, αποτελεί έναν σχετικά αναξιοποίητο θησαυρό στα χέρια των εκπαιδευτικών,όλων τωνειδικοτήτων,αλλά και των ψυχολόγων. Η ερευνήτρια μέσα από τη θεωρητική προσέγγιση τωνπαραμυθιών, αλλά και τη διδακτική αξιοποίησή τους στην πράξη,θέλησε να τονίσει την αξία τους για την εκπαιδευτική πράξη, καθώς αυτή έχει χρέος να εστιάζει όχι μόνο στη διανοητική ανάπτυξη των μαθητών, αλλά, και στη διαμόρφωση υγιών και ισορροπημένων προσωπικοτήτων.The present study attempts to investigate the texture and function of fairy tales in relation to their enormous rich symbolic character and to highlight their contribution to the multifaceted development of the child's personality. The fairy tale as a means of developing all the skills of the child (cognitive, emotional, aesthetic) and acting mainly as a sedative on the physiological worries and anxieties of childhood, is a relatively untapped treasure in the hands of teachers, all specialties, or even psychologists. The researcher through the theoretical approach of the fairy tales, but also through their application in the classroom, wanted to emphasize its value for the educational practice as it has a duty to focus not only on students mental development but also in the formation of healthy and balanced personalities

Radiation biology for medical physicists

xvii, 211 p. ; 26 cm

Evaluation of intensity modulated radiation therapy delivery system using a volumetric phantom on the basis of the task group 119 report of american association of physicists in medicine

The current work describes the implementation of the American Association of Physicists in Medicine (AAPM)'s Task Group 119 report on a volumetric phantom (Delta4, Scandidos, Uppsala, Sweden) following the stated dose goals, to evaluate the step-and-shoot intensity modulated radiation therapy (IMRT) system. Delta4 consists of diode detectors, lying on two crossed planes, measuring the delivered dose, and providing two-dimensional dosimetric information. Seven plans of different goals and complexity were performed, with individual structure sets. TG199 structure sets and plans were transferred and implemented on the Delta4 phantom taking into account its cylindrical geometry. All plans were delivered with a 6 MV linear accelerator equipped with multileaf collimator of 1 cm thickness. Plan results for each test met the recommended dose goals. The evaluation was performed in terms of dose deviation, distance to agreement, and gamma index passing rate. In all test cases, the gamma index passing rate was measured >90%. Delta4 phantom has proven to be fast, applicable, and reliable for the step-and-shoot IMRT commissioning following TG119's recommended tests. Although AAPM's TG119 report is referring to the implementation of test plans that do not correspond to patient plans, it could be used as an evaluation tool of various IMRT systems, considering the local treatment planning system and the delivery system

Evaluation of intensity modulated radiation therapy delivery system using a volumetric phantom on the basis of the task group 119 report of American association of physicists in medicine

The current work describes the implementation of the American Association of Physicists in Medicine (AAPM)'s Task Group 119 report on a volumetric phantom (Delta4, Scandidos, Uppsala, Sweden) following the stated dose goals, to evaluate the step-and-shoot intensity modulated radiation therapy (IMRT) system. Delta4 consists of diode detectors, lying on two crossed planes, measuring the delivered dose, and providing two-dimensional dosimetric information. Seven plans of different goals and complexity were performed, with individual structure sets. TG199 structure sets and plans were transferred and implemented on the Delta4 phantom taking into account its cylindrical geometry. All plans were delivered with a 6 MV linear accelerator equipped with multileaf collimator of 1 cm thickness. Plan results for each test met the recommended dose goals. The evaluation was performed in terms of dose deviation, distance to agreement, and gamma index passing rate. In all test cases, the gamma index passing rate was measured >90%. Delta4 phantom has proven to be fast, applicable, and reliable for the step-and-shoot IMRT commissioning following TG119's recommended tests. Although AAPM's TG119 report is referring to the implementation of test plans that do not correspond to patient plans, it could be used as an evaluation tool of various IMRT systems, considering the local treatment planning system and the delivery system

MLC positional accuracy evaluation through the Picket Fence test on EBT2 films and a 3D volumetric phantom

The accuracy of MLC positions during radiotherapy is important as even small positional deviations can translate into considerable dose delivery errors. This becomes crucial when radiosensitive organs are located near the treated volume and especially during IMRT, where dose gradients are steep. A test commonly conducted to measure the positional accuracy of the MLCs is the Picket Fence test. In this study two alterations of the Picket Fence test were performed and evaluated, the first one using radiochromic EBT2 films and the second one the Delta4PT diode array phantom and its software. Our results showed that EBT2 films provide a relatively fast, qualitative visual inspection of the significant leaf dispositions. When slight inaccuracies need to be revealed or precise numerical results for each leaf position are needed, Delta4PT provides the desired accuracy of 1 mm. In treatment modalities where a higher accuracy is required in the delivered dose distribution, such as in IMRT, precise numerical values of the measurements for the MLC positional inspection are required