Measurement and Monte Carlo Simulation of 6 MV X-rays for Small Radiation Fields

선형가속기의 6 MV X-선에 대한 소형 조사면 측정과 몬테 카를로 시뮬레이션

Purpose : In order to obtain basic data for treatment plan in radiosurgery, we measured small fields of 6 MV X-rays and compared the measured data with our Monte Carlo simulations for the small fields. Materials and Methods : The small fields of 1.0, 2.0 and 3.0 cm in diameter were used in this study. Percentage depth dose (PDD) and beam Profiles of those fields were measured and calculated. A small semiconductor detector, water phantoms, and a remote control system were used for the measurement Monte Carlo simulations were Performed using the EGS4 code with the input data prepared for the energy distribution of 6 MV X-rays, beam divergence, circular fields and the geometry of the water phantoms. Results : In the case of PDD values, the calculated values were lower than the measured values for all fields and depths, with the differences being 0.3 to 5.7% at the depths of 20 to 20.0 cm and 0.0 to 8.9% at the surface regions. As a result of the analysis of beam profiles for all field sizes at a depth of loom in water phantom, the measured 90% dose widths were in good agreement with the calculated values, however, the calculated Penumbra radii were 0.1 cm shorter than measured values. Conclusion : The measured PDDs and beam profiles agreement with the Monte Carlo calculations approximately. However, it is different when it comes to calculations in the area of phantom surface and penumbra because the Monte Carlo calculations were performed under the simplified geometries. Therefore, we have to study how to include the actual geometries and more precise data for the field area in Monte Carlo calculations. The Monte Carlo calculations will be used as a useful tool for the very complicated conditions in measurement and verification.

목적 : 방사선수술의 치료계획에 필요한 기본자료를 얻기 위하여, 6 MV X-선의 소형 조사면을 측정하고, 동일 조사면에 대한 몬테칼로 계산을 수행하여 그 결과를 측정한 자료와 비교하였다. 재료 및 방법 : 연구에 사용한 조사면은 SSD 100 cm에서 직경 1.0, 2.0, 그리고 3.0 cm인 원형의 소형 조사면이며, 각 조사면에 대한 심부선량백분율 (PDD)과 빔측면도 (Beam profile)를 구하였다. 측정에는 소형 반도체검출기, 물팬텀 그리고 원격조정 장치를 이용하였다. 몬테칼로 계산은 EGS4를 이용하여 수행하였으며, 계산에는 6 MV X-선의 에너지 분포와 확산빔 (divergent beam), 원형 조사면 그리고 물팬텀을 고려하였다. 결과 : 심부선량백분율의 경우, 계산값은 측정간에 비하여 낮은 경향을 보였으며, 모든 조사면에 대하여 물팬텀속 깊이 2.0-20.0 cm에서 차이는 0.3-5.7%의 범위로 평가 되었고, 표면 영역에서는 0.0-8.9%로 나타났다. 물팬텀속 깊이 10.0 cm에서 90% 선량폭은 몬테칼로 계산과 잘 일치하였으나, 반음영의 계산값은 모든 조사면에 대하여 측정값보다 0.1 cm 작게 나타났다. 결론 : 측정한 소형 조사면에 대한 심부선량백분율과 빔측면도는 몬테칼로 계산과 근사적으로 일치하였다. 팬텀 표면영역과 반음영 영역에서 측정값과 계산값의 차이가 많이 발생하였으며, 이러한 이유는 몬테칼로 계산 수행시 단순한 기하구조를 가정했기 때문이다. 따라서 실제의 기하구조와 조사면에 대한 보다 정확한 자료를 적용 할 수 있도록, 지속적인 연구를 해야 할 것이며, 몬테칼로 계산은 측정과 검증이 어려운 경우에 대하여 정확한 정보를 얻을 수 있는 유용한 도구로서 많이 이용 될 것이다