• Journal of the Korean Physical Society
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• 제80권
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• pp.516-525
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• 2022

This study is to assess the clinical use of commercial PerFRACTION^TM for patient-specific quality assurance of volumetric-modulated arc therapy. Forty-six pretreatment verification plans for patients treated using a TrueBeam STx linear accelerator for lesions in various treatment sites such as brain, head and neck (H&N), prostate, and lung were included in this study. All pretreatment verification plans were generated using the Eclipse treatment planning system (TPS). Dose distributions obtained from electronic portal imaging device (EPID), ArcCHECK^TM, and two-dimensional (2D)/three-dimensional (3D) PerFRACTION^TM were then compared with the dose distribution calculated from the Eclipse TPS. In addition, the correlation between the plan complexity (the modulation complexity score and the leaf travel modulation complexity score) and the gamma passing rates (GPRs) of each quality assurance (QA) system was evaluated by calculating Spearman's rank correlation coefficient (r_s) with the corresponding p-values. The gamma passing rates of 46 patients analyzed with the 2D/3D PerFRACTION^TM using the 2%/2 mm and 3%/3 mm criteria showed almost similar trends to those analyzed with the Portal dose imaging prediction (PDIP) and ArcCHECK^TM except for those analyzed with ArcCHECK^TM using the 2%/2 mm criterion. Most of weak or moderate correlations between GPRs and plan complexity were observed for all QA systems. The trend of mean rs between GPRs using PDIP and 2D/3D PerFRACTION^TM for both criteria and plan complexity indices as in the GPRs analysis was significantly similar for brain, prostate, and lung cases with lower complexity compared to H&N case. Furthermore, the trend of mean rs for 2D/3D PerFRACTION^TM for H&N case with high complexity was similar to that of ArcCHECK^TM and slightly lower correlation was observed than that of PDIP. This work showed that the performance of 2D/3D PerFRACTION^TM for pretreatment patient-specific QA was almost comparable to that of PDIP, although there was small difference from ArcCHECK^TM for some cases. Thus, we found that the PerFRACTION^TM is a suitable QA system for pretreatment patient-specific QA in a variety of treatment sites.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권1호
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• pp.12-17
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• 2015

본 연구에서 한국형 중이온 가속기 RAON에서의 의생물 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족할 수 있도록 Monte Carlo 전산모사를 통한 노즐 설계를 최적화하고자 하였다. 의생명 실험을 위한 빔 조건으로 최대 조사면 크기, 선량균일도 그리고 빔 오염도의 특정 조건을 만족하는 $C^{12}$ 빔 생산이 요구되었다. 이때 최적화된 빔 노즐 설계를 위하여 Monte Carlo 시뮬레이션인 GEANT4 toolkit이 사용되었다. $15{\times}15cm^2$ 이상의 빔 조사면 크기와 3% 이내의 선량 균일도 그리고 전체 선량의 5% 보다 낮은 빔 오염도를 기본적인 조건으로 설정 되었다. 조사면 크기는 쌍극자 자석에 의해서 빔의 각도를 기울여 원형으로 회전하면서 쌍극자 자석의 아래쪽에 위치한 산란판의 두께를 조정하여 최적화 하였다. 빔 스캐닝 각도와 산란판의 두께는 Monte Carlo 시뮬레이션 분석에 의해서 각각 $0.5^{\circ}$와 0.05 cm로 최적의 값을 나타내었다. 선량 균일도와 최대 조사면 크기를 만족하기 위하여 static과 scanning beam을 복합하는 기술을 이용한 새로운 빔 전달 방법을 소개하였다. 중앙 고정용 빔과 빔 축으로부터 $0.5^{\circ}$ 경사각을 가지고 회전하는 빔과 경사각이 없이 바로 들어오는 빔을 조합하여 선량균일도가 1.1%와 빔 조사면의 최대크기가 $15{\times}15cm^2$가 되는 것을 확인하였다. 빔 오염도는 $C^{12}$ 이온과 다른 입자들에 의해서 전달된 흡수선량의 비율로 나타내었다. 물등가 깊이(water equivalent depth) 5 cm에서 17 cm 사이에서의 빔 오염도는 전체 선량에서의 2.5% 미만임을 확인하였으며 이와 같은 결과를 바탕으로, 본 연구에서는 의생명 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족하는 노즐 구조를 설정할 수 있었다.