Dosimetric Analysis of Respiratory-Gated RapidArc with Varying Gating Window Times

The gated RapidArc may produce a dosimetric error due to the stop-and-go motion of heavy gantry which can misalign the gantry restart position and reduce the accuracy of important factors in RapidArc delivery such as MLC movement and gantry speed. In this study, the effect of stop-and-go motion in gated RapidArc was analyzed with varying gating window time, which determines the total number of stop-and-go motions. Total 10 RapidArc plans for treatment of liver cancer were prepared. The RPM gating system and the moving phantom were used to set up the accurate gating window time. Two different delivery quality assurance (DQA) plans were created for each RapidArc plan. One is the portal dosimetry plan and the other is MapCHECK2 plan. The respiratory cycle was set to 4 sec and DQA plans were delivered with three different gating conditions: no gating, 1-sec gating window, and 2-sec gating window. The error between calculated dose and measured dose was evaluated based on the pass rate calculated using the gamma evaluation method with 3%/3 mm criteria. The average pass rates in the portal dosimetry plans were $98.72{\pm}0.82%$, $94.91{\pm}1.64%$, and $98.23{\pm}0.97%$ for no gating, 1-sec gating, and 2-sec gating, respectively. The average pass rates in MapCHECK2 plans were $97.80{\pm}0.91%$, $95.38{\pm}1.31%$, and $97.50{\pm}0.96%$ for no gating, 1-sec gating, and 2-sec gating, respectively. We verified that the dosimetric accuracy of gated RapidArc increases as gating window time increases and efforts should be made to increase gating window time during the RapidArc treatment process.

호흡연동 래피드아크 치료 시 빔 조사 구간 설정에 따른 선량 변화 분석

호흡연동 래피드아크 치료는 무건운 하중의 선형가속기 갠트리의 회전과 정지의 반복과정에서 갠트리 회전 재시작점의 오차와 다엽조리개의 정확한 움직임 및 갠트리 속도와 같은 래피드아크의 선량정확도를 결정하는 요소들의 오차 가능성으로 인한 선량 오류가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 갠트리의 회전과 정지의 반복적인 동작이 호흡연동 래피드아크 치료의 정확도에 어떠한 영향을 끼치는 지 치료 시 총 회전과 정지 동작 수를 결정하는 빔조사 구간 길이의 변화를 통해 분석하였다. 총 10명의 간암 환자를 대상으로 래피드아크 치료계획을 수립하였고, RPM 호흡연동 장치와 정확한 빔조사 구간 길이를 설정하기 위해 동적 팬텀을 사용하였다. 각 래피드아크 치료계획 당 EPID를 사용한 portal dosimetry delivery quality assurance (DQA) 계획과 이차원 다이오드 검출기배열장치인 MapCHECK2를 사용한 DQA 계획을 수립하여 호흡연동 방사선 치료과정에서 누적된 선량분포의 정확도를 분석하였다. 모든 환자의 호흡주기는 4초로 설정하였고, 수립한 DQA 계획들을 호흡연동 없이 연속적으로 조사하는 것과, 1초의 빔조사 구간과 2초의 빔조사 구간, 총 3가지의 경우에 대해 실제 방사선량 측정과 감마평가를 통해 선량의 정확도를 분석하였다. Portal dosimetry DQA 경우 평균 감마평가의 합격률은 호흡연동 없이 연속적일 때 $98.72{\pm}0.82%$ 였고, 1초의 빔조사 구간의 경우 $94.91{\pm}1.64%$, 2초의 빔조사 구간의 경우 $98.23{\pm}0.97%$이었다. MapCHECK2 DQA경우 평균 감마평가의 합격률은 호흡연동 없이 연속적일 때 $97.80{\pm}0.91%$였고, 1초의 빔조사 구간의 경우 $95.38{\pm}1.31%$, 2초의 빔조사 구간의 경우 $97.50{\pm}0.96%$였다. 본 연구 결과를 통해 빔조사 구간의 길이가 증가하여 갠트리 정지 동작 수가 감소할수록 호흡연동 래피드아크의 선량 정확도가 증가함을 확인할 수 있었으며, 이러한 특성을 호흡연동 방사선치료 대상 환자의 선정 및 호흡방식에 대한 교육과정에 고려되어야 할 것으로 판단되었다.