Evaluation of Electron Density and Hounsfield Unit Values for 4DCT, NormalCT and BreathHoldCT in Lung SBRT Plan

INTRODUCTION: The success of radiotherapy treatment is related with accuracy of dose delivery directly. The exact dose calculation of target volume and healthy organs surround are critically important. The most important effect of calculation algorithms on dosimetric calculations is the physical properties of the material being interacted. Tumor and healthy lung tissue are affected by respiratory motion. therefore, the shape, position, density of the tumor and lung could change in tomography images. The serespiratory variations could change the size of tumor volume, the Hounsfield Unit and electron density of the treatment region.
METHODS: In our study, normalCT, BreathHoldCT and AverageCT (4DCT) scans were performed for 13 lung SBRT patients. The tumor volumes (GTV) were investigated for 13 patients patients who were scanned with each technique. The electron density and Hounsfield Unit values which are important for dose calculation were compared for three scanning techniques.
RESULTS: We determined Tumor volume (GTV) 19.3% larger at NormalCT and 31.3% larger at AverageCT than BreathHoldCT. Density of GTV decreased in NormalCT and AverageCT, while healty lung tissiues’s density were increasing. Electron density and Hounsfield Unit values at NormalCT and AverageCT were similar with healthy lung tissue. We obtained higher values For GTV, in NormalCT. In terms of electron density and Hounsfield Unit values at GTV were equivalent the water results with BreathHoldCT. The biggest difference was found in AverageCT.
DISCUSSION AND CONCLUSION: Distortion and artifacts were caused by respiratory movement which were minimized by BreathHoldCT. More solid and clear boundary images could obtain with BreathHoldCT. Electron density and Hounsfield Unit values could be calculated more accurately, independent of respiratory motion With BreathHoldCT. Lung density is increasing in NormalCT and AverageCT, which affects the dose distribution in healthy lung.

Akciðer SBRT Planlamada 4DCT, NormalCT ve BreathHoldCT için Elekton Yoðunluðu ve Hounsfield Unit Deðerlerinin Ýncelenmesi

GÝRÝÞ ve AMAÇ: Radyoterapide tedavinin baþarýsý hedefe uygulanan dozun doðruluðu ile doðrudan iliþkilidir. Hedef volümün ve etrafýndaki saðlýklý doku ve organlarýn dozunu doðru hesaplamak kritik öneme sahiptir. Hesaplama algoritmalarýnýn dozimetrik hesaplamalardaki en önemli etkeni, etkileþime girilen maddenin fiziksel özellikleridir. Solunum kaynaklý hareket ile tümör ve saðlýklý akciðer dokusu etkilenmektedir ve bu nedenle tomografi görüntülerinde tümörün ve akciðerin þekli, pozisyonu, yoðunluðu deðiþebilmektedir. Bu solunum kaynaklý deðiþimler, tümör hacminin büyüklüðünü, tedavi bölgesinin Hounsfield Unit ve elektron yoðunluðu deðerlerini deðiþtirebilmektedir.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Çalýþmamýzda 13 akciðer SBRT hastasý için NormalCT, BreathHoldCT ve AverageCT (4DCT) taramalarý yapýldý. Her bir teknikle taramasý yapýlan 13 hasta için; Gross tümör hacimleri (GTV) incelendi. Doz hesaplamasýnda önemli olan elektron yoðunluðu ve Hounsfield Unit deðerleri üç tarama için karþýlaþtýrýldý.
BULGULAR: BreathHoldCT’ye göre NormalCT de %19.3, AverageCT de %31.3 GTV daha büyük bulundu. NormalCT ve AverageCT ile GTV de yoðunluk azalýrken, etrafýnda saðlýklý akciðer dokusunda yoðunluk artmaktadýr. NormalCT ve AverageCT’de elektron yoðunluðu ve Hounsfield Unit deðerleri saðlýklý akciðer dokusu için benzer bulunurken, GTV için NormalCT de daha yüksek deðerler bulundu. GTV de elektron yoðunluðu ve Hounsfield Unit deðerleri bakýmýndan su eþdeðeri ortama benzer sonuçlar BreathHoldCT ile bulundu. AverageCT de ise en büyük farklar bulundu.
TARTIÞMA ve SONUÇ: Solunum hareketinden kaynaklý distorsiyon ve artifaklar BreathHoldCT ile minimize edilmektedir. BreathHoldCT ile daha solid ve sýnýrlarý daha belirgin görüntüler elde edilmektedir. BreathHoldCT ile elektron yoðunluðu ve Hounsfield Unit deðerleri solunum kaynaklý hareketten baðýmsýz olarak daha doðru hesaplanabilmektedir. BreathHoldCT’ye göre NormalCT ve AverageCT de akciðer yoðunluðu artmakta ve bu durum saðlýklý akciðerdeki doz daðýlýmýný etkilemektedir.