Comparison and Analysis of Photon Beam Data for Hospitals in Korea and Data for Quality Assurance of Treatment Planning System

국내 의료기관들의 광자 빔 데이터의 비교 분석 및 치료계획 시스템 정도관리자료

Purpose: Photon beam data of linear accelerators in Korea are collected, analyzed, and a simple method for checking and verifying the dose calculations in a TPS are suggested. Materials and Methods: Photon beam data such as output calibration condition, output factor, wedge factor, percent depth dose, beam profile, and beam quality were collected from 26 institutions in Korea. In order to verify the accuracy of dose calculation, ten sample planning tests were peformed. These Include square, elongated, and blocked fields, wedge fields, off-axis dose calculation, SSD variation. The planned data were compared to that of manual calculations. Results: The average and standard deviation of photon beam quality for 6, 10, and 15 MV were $0.576{\pm}0.005,\;0.632{\pm}0.004,\;and\;0.647{\pm}0.006$, respectively. The output factors of 6 MV photon beam measured at depth of dose maximum for $5{\times}5cm,\;15{\times}15cm,\;20{\times}20cm\;were\;0.944{\pm}0.006,\;1.031{\pm}0.006,\;and\;1.055{\pm}0.007$. For 10 MV photon beam, the values were $0.935{\pm}0.006,\;1.031{\pm}0.007,\;1.054{\pm}0.0005$. The collected data were not enough to calculate average, the output factors for 15MV photon beam with field size of $5{\times}5cm,\;15{\times}15cm,\;20{\times}20cm\;were\;0.941{\pm}0.008,\;1.032{\pm}0.004,\;1.049{\pm}0.014$. There was seven institutions $e{\times}ceeding$ tolerance when monitor unit values calculated from treatment planning system and manually were compared. The measured average MU values for the machines calibrated at SAD setup were 3 MU and 5 MU higher than the machines calibrated at SSD for 6 MV and 10 MV, respectively except the wedge case. When the wedges were inserted, the MU values to deliver 100 cGy to 5 cm depends on manufactures. When the same wedge angle was used, Siemens machine requires more MUs then Varian machine. Conclusion: In this study, photon beam data are collected and analyzed to provide a baseline value for chocking beam data and the accuracy of dose calculation for a treatment planning system.

목적: 방사선 종양학과에서 사용되고 있는 선형가속기의 광자선 빔 데이터를 수집하여 비교 분석하였으며 치료계획용 시스템에 대한 간단한 정도관리 방법을 제시하였다. 대상 및 방법: 국내 26개 방사선 치료기관을 대상으로 출력교정 조건, 출력인자, 쐐기인자, 깊이 선량분포, 측방선량분포 및 선질에 대한 데이터를 수집하였다. 치료계획용 시스템의 선량계산의 정확성을 확인하기 위하여 10가지 광자선 치료 조건(정방형/직사각형/부정형 조사면, 쐐기필터 조사면, 축이탈 선량계산, SSD 변화)에 대한 선량계산을 치료계획용 시스템을 이용하여 시행하였으며 치료계획용 시스템을 이용하여 계산된 모니터 값과 수 계산에 의한 결과를 비교 분석하였다. 결과: 광자선 선질은 6 MV, 10 MV 및 15 MV에 대해 각각 $0.576{\pm}0.005,\;0.632{\pm}0.004$ 및 $0.647{\pm}0.006$이다. 최대선량 깊이에서 조사면의 크기에 따른 출력상수의 평균값은 6 MV 광자선의 경우 $5{\times}5cm,\;15{\times}15cm,\;20{\times}20cm$에 대해 $0.944{\pm}0.006,\;1.031{\pm}0.006,\;1.055{\pm}0.007$이다. 10 MV 광자의 경우는 조사면의 크기가 $5{\times}5cm,\;15{\times}15cm,\;20{\times}20cm$에 대해 각각 $0.935{\pm}0.006,\;1.031{\pm}0.007,\;1.054{\pm}0.0005$이다. 15 MV의 경우는 수집된 데이터의 수가 많지 않지만 $5{\times}5cm,\;15{\times}15cm,\;20{\times}20cm$에 대해 $0.941{\pm}0.008,\;1.032{\pm}0.004,\;1.049{\pm}0.014$이다. 치료 계획용 시스템과 수 계산에 의한 MU값의 계산 비교결과 7개 기관의 값이 허용오차 범위를 벗어났다. 쐐기를 제외한 8가지 조건에서 계산된 평균 MU값들은 SAD 조건으로 출력 교정된 장비가 SSD 조건으로 교정된 장비에 비해 6 MV 광자선은 3 MU, 10 MV 광자선은 5 MU 정도 더 높았다. 쐐기를 사용할 경우 MU값은 Varian사 장비와 Siemens사의 장비에 따라 다르고 동일 각의 쐐기를 사용할 경우 Siemens사의 쐐기를 사용할 때 MU값이 크다. 결론: 수집된 광자선 빔 데이터를 분석하여 빔데이터의 정확성과 치료계획용 시스템의 계산 정확성을 대략적으로 점검 할 수 있는 기준 값을 제시하였다.