Development of the EGS4 Control Code to Calculate the Dose Distributions in a Strong Magnetic Field

자기장이 인가된 물팬텀 속의 전자선 선량분포 계산을 위한 EGS4 제어코드의 개발과 응용

In this work we developed a EGS4 control code to calculate the dose distributions for high energy electron beams in water phantom applied longitudinal magnetic field. We reviewed the electron's motion in magnetic field and delivered equations for direction changs of the electron by the external magnetic field. The mathematical results are inserted into the EGS4 code system to account for the presence of external magnetic fields in phantom. The electron pencil beam paths of 6 MeV in water phantom are calculated for magnetic fields of 1-3 T and the dose distributions for a field of 1.0 cm in diameter are calculated for magnetic fields of 0.6-1 T using the code. From the results of path calculations we found that the lateral ranges of the electrons are reduced in the magnetic field of 3 T. For a field of 1 cm diameter and a magnetic field of 1 T, the small dose enhancement near the range of the electrons on the depth dose and the penumbra reduction of 0.15 cm on the beam profile are observed. We discussed and evaluated the results from the theoretical concepts.

본 연구에서는 팬텀에 인가된 강한 자기장에서 전자선에 대한 선량분포 계산을 위하여 EGS4 제어코드를 개발하였다. 이를 위하여 먼저 자기장에서 전자의 운동을 고찰하고 전자의 방향변화에 관한 수학적 결과를 EGS4 제어코드에 삽입하였다. 개발된 코드를 이용하여 6 MeV 전자선에 대하여 세로자기장 1-3T가 인가된 물팬텀 속에서 팬슬빔 전자들의 경로를 계산하였고 0.6-1 T가 인가된 물팬텀 속에서 직경 1cm의 조사면의 깊이선량율과 빔측면도를 계산하였다. 전자의 경로추적 계산결과 3 T의 자기장에서 전자들의 측면변위가 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 직경 1 cm 전자선에 대한 깊이선량율은 비정근처에서 자기장의 세기에 따라 미소한 증가를 보였으며, 반음영은 1 T에서 약 0.15 cm 감소가 나타났다. 선량분포의 변화에 관한 계산결과들은 모두 이론적 해석이 가능하였으며 이로부터 본 계산코드의 신뢰성을 평가할 수 있었다.