Abstract
Patient dose verification is one of the most Important responsibilities of the physician in the treatment delivery of radiation therapy. For the task, it is necessary to use an accurate dosimeter that can verify the patient dose profile, and it is also necessary to determine the physical characteristics of beams used in intensity modulated radiation therapy (IMRT) The Beam Intensity Scanner (BInS) System is presented for the dosimetric verification of the two dimensional photon beam. The BInS has a scintillator, made of phosphor Terbium-doped Gadolinium Oxysulphide (Gd$_2$O$_2$S:Tb), to produce fluorescence from the irradiation of photon and electron beams. These fluoroscopic signals are collected and digitized by a digital video camera (DVC) and then processed by custom made software to express the relative dose profile in a 3 dimensional (3D) plot. As an application of the BInS, measurements related to IWRT are made and presented in this work. Using a static multileaf collimator (SMLC) technique, the intensity modulated beam (IMB) is delivered via a sequence of static portals made by controlled leaves. Thus, when static subfields are generated by a sequence of abutting portals, the penumbras and scattered photons of the delivered beams overlap in abutting field regions and this results in the creation of “hot spots”. Using the BInS, inter-step “hot spots” inherent in SMLC are measured and an empirical method to remove them is proposed. Another major MLC technique in IMRT, the dynamic multileaf collimator (DMLC) technique, has different characteristics from SMLC due to a different leaf operation mechanism during the irradiation of photon and electron beams. By using the BInS, the actual delivered doses by SMLC and DMLC techniques are measured and compared. Even if the planned dose to a target volume is equal in our experimental setting, the actual delivered dose by DMLC technique is measured to be larger by 14.8% than that by SMLC, and this is due to scattered photons and contaminant electrons at d$_{max}$.
방사선 치료과정에서 가장 중요한 것은 환자에게 조사된 흡수선량을 검증하는 것이다. IMRT에 사용되는 방사선의 물리적 특성을 결정하고 환자에 조사된 선량분포를 검증할 수 있는 정밀한 선량 측정 장치가 필요하다. 본 연구에서 2차원 광자선의 선량검증을 위해 만들어진 BInS (Beam Intensity Scanner)에 관하여 논의한다. BInS에 있는 Scintillator는 광자선이나 전자선에 조사되면 형광을 발생하는 Gd$_2$O$_2$S:Tb를 주성분으로 한다. Scintillator에서 발생된 형광은 디지털 비디오카메라에 의해 수집되어 디지털 신호로 바뀌고 자체 제작한 소프트웨어에 의해 분석되며 상대적인 선량 분포가 3차원 그림으로 표시된다. BInS가 IMRT에서 사용가능한지를 알아보기 위하여 치료에 관련된 몇 가지 측정을 하였다. IMRT의 주요 작동방식 중의 하나인 SMLC (static multileaf collimator) 방식에서는, leaf들의 동작을 통제하여 만들어지는 여러 개의 정적 조사면적(static portal)을 통하여 IMB (intensity modulated beam)이 만들어진다. 따라서 여러 개의 정적 조사면적이 연달아 맞닿아 있는 경우, 연속된 두 조사면적의 경계면에서 penumbra와 산란된 광자들이 겹쳐지고 따라서 hot spot이 생기게 된다. 이와 같이 SMLC 방식에서 나타나는 inter-step hot spot들의 존재를 BInS를 이용하여 측정하여 가시화하였고 또한 그것들을 제거하는 실험적 방법도 제시하였다. IMRT에서 사용되는 다른 주요한 작동방식인 DMLC (dynamic multileaf collimator)는 광자선이나 전자선을 제어하는 leaf의 작동방식이 다르기 때문에 SMLC 방식과는 다른 특성을 보인다. 따라서 BInS를 이용하여 SMLC와 DMLC 방식에 의해 실제로 target에 투사된 선량을 측정 비교하였다. 비록 같은 선량을 target 부위에 투사하기로 계획했을지라도, 실제로는 산란된 광자와 전자들 때문에 DMLC 방식에 의한 선량이 SMLC 방식에 의한 선량보다 14.8%나 큰 것으로 측정되었다.
