Development of a Method to Measure the Radiation Isocenter Size of Linear Accelerators and Quantitative Analysis of the Radiation Isocenter Size for Clinac 21EX Linear Accelerator

A method to get a size of the radiation isocenter of linear accelerators using star-shot images was presented and a computer program was developed to automate the method. Accuracy of the method was verified. The developed program was used to measure sizes of the radiation isocenters for a Clinac 21EX (Varian, USA) using data of quality assurance (QA) performed from June 2008 to December 2010. To calculated the size of radiation isocenter, positions of two points on each central ray of the star-shot image were found and the equation of the central ray was determined using the positions of two points. Using the equations of central rays the radius of the minimum circle intersecting all the central rays, which is one half of the size of radiation isocenter, was calculated. The program measured x-intercepts and y-intercepts of the central rays within errors of 0.084 mm and sizes of radiation isocenters within 0.053 mm. All the errors were less than the spatial resolution of star-shot images 0.085 mm. The radiation isocenter sizes of Clinac 21EX were $0.33{\pm}0.27mm$, $0.71{\pm}0.36mm$, $0.50{\pm}0.16mm$ for collimator, gantry and couch respectively. During the measurement period all the measured sizes were less than 2.0 mm and within tolerance. The developed program could calculate the size of radiation isocenters and it would be helpful to routine QA.

선형가속기 방사선 중심점의 크기 측정 방법 개발과 Clinac 21EX 선형가속기의 방사선 중심점 크기 분석

Star-shot 영상을 이용한 선형가속기의 방사선중심점(radiation isocenter)에 대한 정도관리를 정량적으로 할 수 있는 방법을 개발하고 이를 컴퓨터 프로그램으로 구현하였다. 구현한 프로그램의 정확도를 검증하고 프로그램을 사용하여 2008년 6월부터 2010년 12월 사이에 수행한 선형가속기 Clinac 21EX (Varian, USA)의 방사선중심점의 정도관리 정보로부터 방사선중심점의 크기를 측정하여 어떤 변화가 있는지 분석하였다. 개발한 방법은 먼저 star-shot 영상의 빔(ray)들 각각의 중심선 위에 있는 두 개의 점들을 찾아서 모든 중심선들의 방정식을 구하고 구한 방정식을 이용하여 중심선들을 모두 가로지르는 원의 최소의 직경을 찾아 방사선중심점의 크기를 구하는 것이다. 프로그램은 중심선의 x-절편과 y-절편을 0.084 mm 이하의 정확도로 찾아냈고 방사선중심점의 크기는 0.053 mm의 정확도로 구하여 검증에 사용한 영상의 해상도 0.085 mm보다 작았다. Clinac 21EX의 radiation isocenter의 크기는 콜리메이터, 갠트리, 테이블 각각 $0.33{\pm}0.27mm$, $0.71{\pm}0.36mm$, $0.50{\pm}0.16mm$였고 측정 기간 동안 2.0 mm보다 작게 나와 모두 허용한도를 만족하였다. 개발한 프로그램은 충분한 정확도로 방사선중심점의 크기를 계산해주어 정기적인 정도관리에 많은 도움이 될 것으로 생각된다.