Analysis of Output Constancy Checks Using Process Control Techniques in Linear Accelerators

The purpose of this study is to evaluate the results for the quality assurance through a statistical analysis on the output characteristics of linear accelerators belonging to Yeungnam University Medical Center by using the Shewhart-type chart, Exponentially weighted moving average chart (EWMA) chart, and process capability indices $C_p$ and $C_{pk}$. To achieve this, we used the output values measured using respective treatment devices (21EX, 21EX-S, and Novalis Tx) by medical physicists every month from September, 2012 to April, 2014. The output characteristics of treatment devices followed the IAEA TRS-398 guidelines, and the measurements included photon beams of 6 MV, 10 MV, and 15 MV and electron beams of 4 MeV, 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 16MeV, and 20 MeV. The statistical analysis was done for the output characteristics measured, and was corrected every month. The width of control limit of weighting factors and measurement values were calculated as ${\lambda}=0.10$ and L=2.703, respectively; and the process capability indices $C_p$ and $C_{pk}$ were greater than or equal to 1 for all energies of the linear accelerators (21EX, 21EX-S, and Novalis Tx). Measured values of output doses with drastic and minor changes were found through the Shewhart-type chart and EWMA chart, respectively. The process capability indices $C_p$ and $C_{pk}$ of the treatment devices in our institution were, respectively, 2.384 and 2.136 for 21EX, 1.917 and 1.682 for 21EX-S, and 2.895 and 2.473 for Novalis Tx, proving that Novalis Tx has the most stable and accurate output characteristics.

선형가속기의 출력 특성에 대한 공정능력과 공정가능성을 이용한 통계적 분석

이 연구의 목적은 본원이 보유하고 있는 선형가속기들의 출력 특성을 Shewhart-type Chart, EWMA Chart, 공정능력지수 $C_p$와 $C_{pk}$을 이용한 통계적 분석으로 품질보증에 대한 결과를 평가하고자 한다. 측정값은 의학물리사에 의하여 2012년 9월부터 2014년 4월까지 매월 측정된 각각 치료기들(21EX, 21EX-S, Novalis Tx)의 출력측정값을 사용하였다. 치료기들의 출력 특성은 IAEA TRS-398의 가이드라인을 따랐으며, 측정 에너지는 광자선 6 MV, 10 MV, 15 MV와 전자선 4 MeV, 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 16 MeV, 20 MeV였다. 매월 측정하여 교정한 출력특성에 대한 통계학적 분석이며, 가중인자와 측정값의 관리한계의 폭은 ${\lambda}=0.10$, L=2.703로 계산되었으며, 공정능력 $C_p$와 $C_{pk}$는 모든 선형가속기(21EX, 21EX-S, Novalis Tx)의 모든 에너지에서 1이상이었다. Shewhart-type Chart를 통하여 출력선량의 측정값의 큰 변화점을 찾을 수 있었고, EWMA Chart를 통하여 출력선량의 측정값의 미세한 변화점을 알아 볼 수 있었다. 본원의 치료기의 공정능력지수 $C_p$와 $C_{pk}$를 통하여 21EX가 2.384와 2.136, 21EX-S가 1.917과 1.682, Novalis Tx가 2.895와 2.473으로 Novalis Tx가 가장 안정적이고 정확한 출력특성을 나타내고 있었다.