Evaluation and implementation of myQA software for Quality Assurance of beam optics measurements at MedAustron

Abstract

Die Implementierung fortschrittlicher Verfahren zur Qualitätssicherung (QA) ist in medizinischen Einrichtungen wie MedAustron von entscheidender Bedeutung. MedAustron widmet sich der Forschung und Behandlung von Krebs mit einem einzigartigen Fokus auf Protonen- und Kohlenstoffionentherapien. Angesichts der erforderlichen Präzision in der Strahlentherapie sind umfassende QA-Verfahren, einschließlich der Untersuchung der Strahloptik, unerlässlich.Bei MedAustron wurden Tests der Strahloptik mit der Software Lynx2D (Fimel, Frankreich) zur Datenerfassung, der LynxQA-Anwendung zur Analyse und der myQA-Software (IBA, Belgien) zur Bewertung und Datenspeicherung durchgeführt. Diese Tests umfassen Spot-Abbildungen, zweidimensionale homogene Felder und intra-spill Variationen des Strahls.Da zum Zeitpunkt der Einführung kein medizinisch zertifiziertes Analysetool verfügbar war, wurde LynxQA, eine interne Software, von Virgile Letellier entwickelt. Inzwischen hat myQA jedoch eine eigenständige Anwendung namens Fast Track (myQA FT) innerhalb von myQA entwickelt, die ähnliche Analysetools wie LynxQA bietet.Zuerst wurden Strahloptikparametern wie Spotposition und -größe, Zentralachse, Feldgröße, Homogenität und Symmetrie unter Verwendung von LynxQA und myQA FT in Sinne von Erfassung und Analyse untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Unterschiede zwischen den Softwareprogrammen für Protonen und Kohlenstoff Ionen bei Spotposition und -größe innerhalb von 0,2 mm und bei der Zentralachse und Feldgröße innerhalb von 0,5 mm liegen. Die Unterschiede bei Symmetrie und Homogenität liegen innerhalb von 0,2 % bzw. 0,5 %. Diese Werte liegen gut innerhalb der erwarteten Unsicherheiten.Des Weiteren wurde eine Verbesserung des Workflows für die Erfassung und Analyse dieser Parameter entwickelt. Der Workflow besteht aus drei verschiedenen QA-Messungen: Spotkarten, zweidimensionale homogene Felder und intra-spill Variationen. Diese Workflows wurden in der myQA-Software mithilfe von myQA FastTrack und dem Sphinx-Plugin implementiert. Darüber hinaus wurden Verbesserungen in der Automatisierung und Effizienz vorgenommen. Mit den neuen Workflows wird nur eine Software verwendet, was Datenfehler reduziert und die für die Datenerfassung und Datenanalyse benötigte Zeit verringert.

The implementation of advanced Quality Assurance (QA) procedures is crucial in medical facilities like MedAustron. MedAustron is dedicated to the research and treatment of cancer, with a unique focus on delivering proton and carbon ion therapies. Given the need for precision in radiotherapy, comprehensive QA procedures, including the examination of beam optics, are essential.At MedAustron, beam optics tests have been evaluated using the software Lynx2D (Fimel, France) for acquisition, LynxQA application for analysis and myQA software (IBA, Belgium) for evaluation and data storage. These tests include spot maps, 2D homogeneous fields and intra-spill beam variations.Because there was no existing medical certified analysis tool at the time, LynxQA, an in-house developed software was created by Virgile Letellier. However, myQA developed a standalone application known as Fast Track (myQA FT) within myQA since, which delivers analogous analysis tools to those found in LynxQA.Firstly, the acquisition and analysis of beam optics parameters such as spot position and size, central axis, field size, homogeneity and symmetry using LynxQA and myQA FT were evaluated. The results concluded that the difference between the software for protons and carbon ions is within 0.2mm for spot position and size and within 0.5mm for the central axis and field size. Whereas the difference of the symmetry and homogeneity is within 0.2% and 0.5%, respectively. This is well within the expected uncertainties.Additionally, the workflow of the acquisition and analysis of these parameters was constructed. The workflow consists of three different QA measurements: spot maps, 2D homogeneous fields and intra-spill variations. These workflows were implemented in the myQA software with the use of myQA FastTrack and Sphinx Plugin. Furthermore, improvements in automatization and efficiency were made. With the new workflows only one software is used, which mitigates data errors, and the time needed to acquire and analyze the data.