Study on Absorbed Dose Determination of Electron Beam Quality for Cross-calibration with Plane-parallel Ionization Chamber

평행평판형이온함의 교차교정 시 전자선 선질에 따른 흡수선량 결정에 대한 연구

  • 라정은 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 신동오 (경희대학교 의학전문대학원 방사선종양학교실) ;
  • 박소현 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실) ;
  • 정호진 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 황의중 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 안성환 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 임영경 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 김동욱 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 윤명근 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 신동호 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 이세병 (국립암센터 양성자치료센터) ;
  • 서태석 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실) ;
  • 박성용 (국립암센터 양성자치료센터)
  • Published : 2009.06.30

Abstract

Absorbed dose to water based protocols recommended that plane-parallel chambers be calibrated against calibrated cylindrical chambers in a high energy electron beam with $R_{50}$>7 $g/cm^2$ (E${\gtrsim}$16 MeV). However, such high-energy electron beams are not available at all radiotherapy centers. In this study, we are compared the absorbed dose to water determined according to cross-calibration method in a high energy electron beam of 16 MeV and in electron beam energies of 12 MeV below the cross-calibration quality remark. Absorbed dose were performed for PTW 30013, Wellhofer FC65G Farmer type cylindrical chamber and for PTW 34001, Wellhofer PPC40 Roos type plane-parallel chamber. The cylindrical and the plane-parallel chamber to be calibrated are compared by alternately positioning each at reference depth, $Z_{ret}=0.6R_{50}-0.1$ in water phantom. The $D_W$ of plane-parallel chamber are derived using across-calibration method at high-energy electron beams of 16, 20 MeV. Then a good agreement is obtained the $D_W$ of plane-parallel chamber in 12 MeV. The agreement between 20 MeV and 12 MeV are within 0.2% for IAEA TRS-398.

물 흡수선량표준을 기반으로 하는 선량측정 프로토콜에서는 전자선의 선질결정 지표는 $R_{50}$이며, 선량측정의 정확성을 향상시키기 위하여 전자선의 기준 에너지가 $R_{50}$>7 $g/cm^2$ (E${\gtrsim}$16 MeV)인 고에너지 전자선에서 표준기관에 소급성이 있는 원통형이온함의 물흡수선량교정계수을 이용한 평행평판형이온함의 교차교정을 권고하고 있다. 그러나 이러한 조건을 만족하는 고에너지 전자선은 모든 치료기관에서 보유하기가 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 평행평판형이온함의 교차교정 시 16 MeV 이상의 고 에너지 전자선뿐 아니라 12 MeV 이하의 전자선 에너지에서 얻은 평행평판형이온함의 교정계수를 이용하여 선량차이를 각각 비교하였다. 전자선 선량측정은 PTW 30013, Wellhofer FC65G의 Farmer형 원통형이온함과 PTW 34001, Wellhofer PPC40의 Roos형 평행평판형이온함을 이용하였으며 물팬텀내 기준깊이 $Z_{ret}=0.6R_{50}-0.1$(cm)에 원통형이온함과 평행평판형이온함을 같은 위치에 놓고 교차교정을 실시하였다. 교차교정 선질 20 MeV에서 결정된 교정계수를 적용한 물 흡수선량과 전자선에너지 12, 16 MeV에서의 물 흡수선량 차이는 0.2% 이내로 비교적 잘 일치하는 연구결과를 보였다. 그러므로 교차교정 선질 차이에 의한 흡수선량 값 상호 비교한 결과는 측정 불확도내에서 잘 일치하고 있어 각 기관에서 보유하고 있는 의료용가속기의 최고 전자선 선질에서의 교차교정도 유효하다고 사료된다.

Keywords

References

  1. IAEA report Series no 398: Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy. An International Code of Practice for Dosimetry Based on Standards of Absorbed Dose to Water, International Atomic Energy Agency, Vienna, MD (2001)
  2. ISO (International Organization for Standardization): Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. 2nd ed. Geneva, ISO (1995)
  3. Almond PR, Biggs PJ, Coursey BM, et al: AAPM's TG-51 protocol for clinical reference dosimetry of high-energy photon and electron beams. Med Phys 26:1847-1870 (1999) https://doi.org/10.1118/1.598691
  4. Mainegra-Hing E, Kawrakow I, Rogers DWO: Calculations for plane-parallel ion chamber in $^{60}Co$ beams using the EGSnrc Monte Carlo code. Med Phys 30:179–189 (2003)
  5. Buckley LA, Rogers DWO: Wall correction factors $P_{wall}$ for parallel-plate ionization chambers. Med Phys 33:1788- 1796 (2006) https://doi.org/10.1118/1.2199988
  6. Palm A, Mattsson O, Andreo P: Calibration of plane-parallel chambers and determination of $P_{wall}$ for the NACP and Roos chambers for $^{60}Co$-ray beams. Phys Med Biol 45:971-981 (2000) https://doi.org/10.1088/0031-9155/45/4/312
  7. Stewart KJ, Seuntjens JP: Comparing calibration methods of electron beams using plane-parallel chambers with absorbed- dose to water based protocols. Med Phys 29:284-289 (2002) https://doi.org/10.1118/1.1449876
  8. Christ G, Dohm OS, Bruggmoser G, Schule E: The use of plane-parallel chambers in electron dosimetry without any cross-calibration. Phys Med Biol 47:N121-N126 (2002) https://doi.org/10.1088/0031-9155/47/9/402
  9. Kapsch RP, Bruggmoser G, Christ G, et al: Experimental determination of $P_{Co}$ perturbation factors for plane-parallel chambers. Phys Med Biol 52:7167-7181 (2007) https://doi.org/10.1088/0031-9155/52/23/026