The aim of this work is to develop a method for investigating alternative designs of the latest Leksell Gamma Knife Espirit, consisting of eight sectors, 192 sources and three collimators (4mm, 8mm and 16 mm). Evaluations were made on treatment plan quality from each hypothetical machine using plans generated by a Lightning emulator in Matlab. Metrics considered were beam-on time, selectivity, coverage and gradient index. To efficiently produce the necessary dose rate kernels for these evaluations, a semi-analytical tool was developed as an alternative to the water dose engine used by Gamma Plan. This tool was validated based on its ability to replicate dose rate kernels and their respective clinical metrics after processing in Lightning.

While the method proved satisfactory for the project, future investigations would benefit from an incorporation of scattered photons. Hypothetical machines investigated included one with a 20 mm collimator replacing the 16 mm collimator, one with 16 sectors instead of 8, one with four collimators instead of three and one with 240 sources instead of 192. The first two designs showed no significant differences in treatment plan quality. However, the latter two demonstrated improvements, especially in decreasing beam-on time and increasing selectivity.

Syftet med detta arbete är att utveckla en metod för att undersöka alternativa konstruktioner av den senaste Leksell Gamma Knife Espirit, som består av åtta sektorer, 192 källor och tre kollimatorer (4 mm, 8 mm och 16 mm). Utvärderingar gjordes av behandlingsplanens kvalitet för varje hypotetisk maskin med hjälp av planer som genererades av en Lightning-emulator i Matlab. De beaktade metrikerna var beam-on-tid, selektivitet, täckning och gradientindex. För att effektivt producera de nödvändiga doskärnorna för dessa utvärderingar utvecklades ett semi-analytiskt verktyg som ett alternativ till vattendosmotorn som används av Gamma Plan. Detta verktyg validerades baserat på dess förmåga att återskapa doskärnor och de respektive kliniska metrikerna efter behandling i Lightning.

Även om metoden visade sig vara tillfredsställande för projektet, skulle framtida undersökningar dra nytta av ett införande av spridda fotoner. De undersökta hypotetiska maskinerna inkluderade en med en 20 mm kollimator som ersatte 16 mm kollimatorn, en med 16 sektorer istället för 8, en med fyra kollimatorer istället för tre och en med 240 källor istället för 192. De första två konstruktionerna visade inga signifikanta skillnader i behandlingsplanens kvalitet. De två senare visade dock förbättringar, särskilt genom att minska beam-on-tiden och öka selektiviteten.