Evaluation of Uncertainty of IMRT QA Using 2Dimensional Array Detector for Head & Neck Patients

두경부암에서 2차원 배열 검출기를 이용한 IMRT QA의 불확실성에 대한 연구

Purpose: IMRT QA using 2Dimensional array detector is carried out with condition for discrete dose distribution clinically. And it can affect uncertainty of evaluation using gamma method. We analyze gamma index variation according to grid size and suggest validate range of grid size for IMRT QA in Hospital. Materials and Methods: We performed QA using OniPro I'mRT system software version 1.7b on 10 patients (head and neck) for IMRT. The reference dose plane (grid size, 0.1 cm; location, [0, 0, 0]) from RTP was compared with the dose plane that has different grid size (0.1 cm, 0.5 cm, 1.0 cm, 2.0 cm, 4.0 cm) and different location (along Y-axis 0 cm, 0.2 cm, 0.5 cm, 1.0 cm). The gamma index variation was evaluated by observing the level of changes in Gamma pass rate, Average signal, Standard deviation for each case. Results: The average signal for each grid size showed difference levels of 0%, -0.19%, -0.04%, -0.46%, -8.32% and the standard deviation for each grid size showed difference levels of 0%, -0.30%, 1.24%, -0.70%, -7.99%. The gamma pass rate for each grid size showed difference levels of 0%, 0.27%, -1.43%, 5.32%, 5.60%. The gamma evaluation results according to distance in grid size range of 0.1 cm to 1.0 cm showed good agreement with reference condition (grid size 0.1 cm) within 1.5% and over 5% in case of the grid size was greater than 2.0 cm. Conclusion: We recognize that the grid size of gamma evaluation can make errors of IMRT QA. So we have to consider uncertainty of gamma evaluation according to the grid size and apply smaller than 2 cm grid size to reduce error and increase accuracy clinically.

목 적: 2차원 배열 검출기를 이용하여 세기변조 방사선 치료 품질관리를 시행할 때 정량적 분석을 위한 감마(${\gamma}$) 함수의 적용은 일반적으로 연속적인 선량 분포에 대해 정의되어 있으나 임상적으로 불연속적인 지점에 대해 측정된 값이 이용되고 있으며 이는 감마(${\gamma}$) 지수법을 이용한 평가의 불확실성과 관련이 있을 것으로 사료된다. 본 논문은 두경부암 세기변조 방사선 치료 품질관리의 감마(${\gamma}$) 함수 적용에서 표본 추출 간격에 따른 감마(${\gamma}$) 지수 변화정도를 확인하고 불확실성을 평가하여 유효한 범위를 제시하고자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 시행한 두경부 세기변조 방사선 치료 환자 10명을 대상으로 IBA Dosimetry사의 OmniPro I'mRT system software version 1.7b를 이용하여 동일한 두 선량 평가면(Plane)에 대해 분석을 시행하였다. 원점에 위치한 표본 추출 간격 0.1 cm의 선량 평가면을 기준으로 다른 하나의 선량 평가면 위치를 Y축 방향으로 0.0 cm, 0.2 cm, 0.5 cm, 1.0 cm씩 이동 시키면서 Gamma pass rate, Average signal, 측정값에 대한 표준편차의 변화를 관찰하였다. 이때 표본 추출 간격을 0.1 cm, 0.5 cm, 1.0 cm, 2.0 cm, 4.0 cm으로 변화시키면서 Y축 방향으로 동일한 거리를 이동했을 때 Gamma index의 변화를 실험하였다. 결 과: 각 표본추출 간격에 대해 Average signal의 차이는 0, -0.0019, -0.0004, -0.0460, -0.832로 나타났고 측정값에 대한 표준편차의 차이는 0, -0.0030, 0.0124, 0.0070, -0.0799로 나타났으며 Gamma pass rate의 차이는 0, 0.0027, -0.0143, 0.0532, 0.0560의 결과를 보였다. 표본추출 간격 0.1~1.0 cm 범위 내에서는 Average signal과 Gamma pass rate의 차이가 1.5% 이내로 나타났으며 2.0 cm 이상 범위에서는 5% 이상 차이를 보였다. 결 론: 감마(${\gamma}$) 함수의 적용에서 표본추출 간격이 1.0 cm 이하인 경우 실제 분석 값에 대해 1.5% 이내의 차이를 나타냈지만 2.0 cm 이상인 경우 Gamma pass rate이 실제 분석 값보다 5%이상 높게 나타났고 감마(${\gamma}$) 지수의 불확실성과 신뢰수준에 영향을 주었다. 세기변조 방사선 치료의 품질관리를 시행할 경우 표본추출 간격에 따른 감마(${\gamma}$) 지수의 불확실성을 고려하여 임상적으로 2.0 cm 미만의 표본 추출 간격이 적용되어야 할 것으로 사료된다.