in vivo線量測定のポータルを使用して中間平面用量を取得する新しい方法

目的：この研究の目的は、電子ポータルイメージングデバイス（EPID）で測定された透過用量データからの高エネルギー光子ビームに照射された患者の中央における中間面用量[すなわち、2次元（2D）用量分布を導出する方法を開発することでした。この方法の前提条件は、追加の患者情報（つまり、治療計画システムとは無関係）なしで使用できることでした。第二に、新しい方法を、入り口と出口の用量測定から正中線の用量を導き出すいくつかの既存の（従来の）方法と比較しました。 方法と材料：提案された方法は、最初に患者の出口側にある一次および散乱線量成分の2D寄与を、測定された透過用量からのファントムを計算します。次に、出口側と中間面間の両方の用量成分の寄与の違いに補正が適用され、ミッド面用量が得られます。この方法をテストするために、均質および対称的な不均一ファントムでのイオン化チャンバーを使用して、EPID透過用量の測定と入り口、ミッドプレーン、および出口用量測定を実行しました。中間面用量を導出するさまざまな方法も、2つの対向するフィールドを適用して、非対称の不均一なファントムについてテストされました。不均一性（空気、コルク、アルミニウム）、ファントムの厚さ、フィールドサイズ、およびいくつかの不規則な形状のフィールドの多くの組み合わせが調査されましたが、各実験は4、8、および18 mVのオープンおよびウェッジビームで実行されました。 結果：新しい方法を使用して、イオン化チャンバー測定と比較して2％以内のほとんどの臨床状況の中間面用量を評価できます。他の方法でも同様の結果が見つかりました。大きな非対称の不均一性（肺など）の存在下では、横方向の電子平衡がないため、透過用量法を使用して約8％の矛盾が（小さい磁場サイズの場合）発見されています。他の方法を適用すると、予測されたミッドプレーン用量と測定された中電位の違いはさらに大きく、最大10％でした。大きなフィールドサイズの場合、測定されたミッドプレーン用量と予測中の平面用量との間の一致は、透過用量法を使用して3％以内でした。 結論：私たちの新しい方法を使用して、in vivoの線量測定の既存の従来の方法と比較して、同様の精度で中間平面用量を推定しました。私たちの新しい方法の利点は、（2D）フィールド全体で中間面用量を決定できることです。私たちの方法により、in vivoの線量測定は、従来のin vivo線量測定の正確な代替手段です。

PURPOSE: The aim of this study was to develop a method to derive the midplane dose [i.e., the two-dimensional (2D) dose distribution in the middle of a patient irradiated with high-energy photon beams] from transmission dose data measured with an electronic portal imaging device (EPID). A prerequisite for this method was that it could be used without additional patient information (i.e., independent of a treatment-planning system). Second, we compared the new method with several existing (conventional) methods that derive the midline dose from entrance and exit dose measurements. METHODS AND MATERIALS: The proposed method first calculates the 2D contribution of the primary and scattered dose component at the exit side of the patient or phantom from the measured transmission dose. Then, a correction is applied for the difference in contribution for both dose components between exit side and midplane, yielding the midplane dose. To test the method, we performed EPID transmission dose measurements and entrance, midplane, and exit dose measurements using an ionization chamber in homogeneous and symmetrical inhomogeneous phantoms. The various methods to derive the midplane dose were also tested for asymmetrical inhomogeneous phantoms applying two opposing fields. A number of combinations of inhomogeneities (air, cork, and aluminum), phantom thicknesses, field sizes, and a few irregularly shaped fields were investigated, while each experiment was performed in 4-, 8-, and 18-MV open and wedged beams. RESULTS: Our new method can be used to assess the midplane dose for most clinical situations within 2% relative to ionization chamber measurements. Similar results were found with other methods. In the presence of large asymmetrical inhomogeneities (e.g., lungs), discrepancies of about 8% have been found (for small field sizes) using our transmission dose method, owing to the absence of lateral electron equilibrium. Applying the other methods, differences between predicted and measured midplane doses were even larger, up to 10%. For large field sizes, the agreement between measured and predicted midplane dose was within 3% using our transmission dose method. CONCLUSIONS: Using our new method, midplane doses were estimated with a similar or higher accuracy compared with existing conventional methods for in vivo dosimetry. The advantage of our new method is that the midplane dose can be determined in the entire (2D) field. With our method, portal in vivo dosimetry is an accurate alternative for conventional in vivo dosimetry.