방사선 진행방향을 이용한 원격치료장치의 기계적 정확성 평가방법

A Method for Evaluation of Mechanical Accuracy of a Teletherapy Machine Using Beam Directions

목적 : 별모양무늬를 이용하여 원격 방사선치료기의 회전축의 정확성을 평가할 때 방사선의 진행방향을 고려해야 하는 이론적 근거와 방법을 개발하고, 방사선의 진행방향이 기록되지 않는 경우 길이 방향의 비대칭 조사면을 이용하여 흉내내는 방법을 개발하는 것이다. 방법 : 갠트리 회전축의 기계적 정확성을 평가하기 위해 방사선의 진행방향을 고려하였다. 좁은 조사면에 의해 별모양무늬를 만들어 회전축이라고 어림되는 교점에서 l0cm 떨어진 위치의 측방선량분포를 필름농도계로 측정하여 선축의 좌표를 구하고 하나의 선축에 있는 한 쌍의 좌표를 이용하여 선축의 식을 구한다. 선축과 일치하는 방사선 진행방향의 단위벡터 equation omitted를 구하고 가정된 회전축의 좌표에서 각 선축으로 향하는 벡터 equation omitted와 equation omitted의 벡터곱 equation omitted$\times$equation omitted을 구하여 평균을 취하고 평균에 대한 벡터곱의 최소자승법을 적용하여 회전축의 좌표를 구한다. 그 때 벡터곱의 최대치의 절대값이 구하는 회전축의 정확도이다. 방사선의 진행방향을 고려할 수 없는 콜리메이터와 치료대에 대해서는 진행방향에 대응하는 것으로 긴 방향이 비대칭인 조사면을 이용하였다. 결과 : 동일한 별모양 무늬에 대해 방사선의 진행방향을 고려할 때 회전축의 기계적 정확성이 진행방향을 무시할 때와 다르게 평가되었다. 결론 : 별모양 무늬를 이용하여 원격치료기의 기계적 정확성을 평가할 때는 방사선의 진행방향을 고려하거나 흉내내어 정량적으로 평가해야 한다.

Purpose: The purposes of this paper are to develop a theoretical basis that the beam directions should be considered when the mechanical accuracy of teletherapy machine is evaluated by the star pattern test, to develop methods using asymmetric field in length to simulate beam direction for the case that beam direction does not appear on film. Method: In evaluating mechanical rotational accuracy of the gantry of teletherapy unit by the star pattern test, the direction of radiation beams was considered. A star pattern using some narrow beams was made. Density profiles at 10cm far from estimated gantry axis on the star pattern were measured using an optical densitometer. On each profile, one coordimate of a beam axis was determined. A pair of coordinates on a beam axis form an equation of the axis. Assume that a unit vector equation omitted is with same direction as radiation beam and a vector equation omitted is a vector directing to the beam axis from the estimated gantry axis. Then, a vector product equation omitted ${\times}$ equation omitted is an area vector of which the absolute value is equal to the distance from the estimated gantry axis to the beam axis. The coordinate of gantry axis was obtained by using least-square method for the area vectors relative to the average of whole area vectors. For the axis, the maximum of absolute value of area vectors would be an accuracy of the gantry rotation axis. For the evaluation of mechanical accuracies of collimator and couch axes for which beam direction could not be depicted on a star pattern test film, narrow beams asymmetric in field length was used to simulate beam direction. Result: For a star test pattern to evaluate the mechanical accuracy of rotational axes of a telectherapy machine, the result considering beam direction was different from that ignoring beam direction. For the evaluation of mechanical accuracies of collimator and couch axes by means of a star pattern test, narrow asymmetric beams could simulate beam direction. Conclusion: When a star pattern test is used to evaluate the mechanical accuracy of a teletherapy unit, beam direction must be considered or simulated, and quantitatively evaluated.