Efficiency Study of 2D Diode Array Detector for IMRT Quality Assurance

In this study, we evaluated the effect of grid size on dose calculation accuracy using 2 head & neck and 2 prostate IMRT cases and based on this study's findings, we also evaluated the efficiency of a 2D diode array detector for IMRT quality assurance. Dose distributions of four IMRT plan data were calculated at four calculation grid sizes (1.25, 2.5, 5, and 10 mm) and the calculated dose distributions were compared with measured dose distributions using 2D diode array detector. Although there was no obvious difference in pass rate of gamma analysis with 3 mm/3% acceptance criteria for the others except 10 mm grid size, we found that the pass rates of 2.5, 5 and 10 mm grid size were decreased 5%, 20% and 31.53% respectively according to the application of the fine acceptance criteria, 3 mm/3%, 2 mm/2% and 1 mm/1%. The calculation time were about 11.5 min, 4.77 min, 2.95 min, and 11.5 min at 1.25, 2.5, 5, and 10 mm, respectively and as the grid size increased to double, the calculation time decreased about one-half. The grid size effect was observed more clearly in the high gradient area than the low gradient area. In conclusion, 2.5 mm grid size is considered acceptable for most IMRT plans but at least in the high gradient area, 1.25 mm grid size is required to accurately predict the dose distribution. These results are exactly same as the precious studies' results and theory. So we confirmed that 2D array diode detector was suitable for the IMRT QA.

2D 어레이 다이오드 검출기를 통한 IMRT 계산선량의 정확성 평가 및 효용성 연구

2D 어레이 다이오드 검출기를 이용하여 전립선과 두경부 IMRT 환자(전립선 2사례, 두경부 2사례)를 대상으로 선량계산 격자 크기(calculation grid size)에 따른 계산선량 정확성(dose calculation accuracy)을 평가했으며, 그 결과를 바탕으로 2D 어레이 다이오드가 IMRT 계산선량과 조사선량 검증에 적합한지 여부를 확인했다. 치료계획장치(treatment planning system, TPS)에서 제공되는 4종류의 격자 크기(1.25 mm, 2.5 mm, 5 mm, 10 mm) 별로 계산된 선량과 2D 어레이 다이오드 검출기를 이용하여 얻어진 측정선량을 감마 분석방법을 이용, 비교하는 방식으로 실험을 진행하였으며, 선량분포의 변화 범위에 따른 정확성 변화 또한 확인했다. 3 mm/3%의 평가기준(acceptance criteria)을 적용한 감마 분석방법에서는 10 mm를 제외한 격자 크기 별 평균 통과율(pass rate)에 뚜렷한 차이를 확인할 수 없었으나, 평가기준을 3 mm/3%, 2mm/2%, 1 mm/1%로 세밀하게 적용하였을 경우, 1.25 mm를 제외한 격자크기의 통과율이 각각 5%와 20%, 31.53% 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 격자 크기에 따른 선량계산시간은 1.25, 2.5, 5, 10 mm 격자 크기에서 각각 11.5, 4.77, 2.95, 1.5 min 소비됐으며 격자 크기가 2배 증가할수록 선량계산시간은 약 1/2로 감소되는 결과를 확인할 수 있었다. 또한 저경사도영역(low gradient area)과 고경사도영역(high gradient area)을 구분하여 격자 크기영향을 평가하였으며, 격자 크기가 계산선량 정확성에 미치는 효과는 low gradient area보다 high gradient area에서 더 크게 작용한다는 결과를 확인했다. 본 연구의 결과를 종합해 봤을 때 2.5 mm의 격자 크기로 선량계산을 수행하는 것이 계산선량 정확성과 계산시간 면에서 적절한 것으로 여겨지며, high gradient area에 있어서는 가능한 세밀한 격자크기(1.25 mm)를 적용할 것이 권장된다. 또한 이상의 결과가 기존 연구의 이론 및 필름을 이용한 측정과 동일함을 고려해 봤을 때 2D 어레이 다이오드 검출기가 IMRT 계산선량과 조사선량 검증에 적합함을 확인할 수 있었다.