Surface and build-up region dose characteristics for high energy photons

Abstract

OBJECTIVES The surface doses of high energy photon beams show variability depending on the design of the treatment machine. Especially while using bolus that has a direct effect on surface and build-up region doses, defining correctly in the treatment planning system used for patient treatment is very important. It needs to be measured for each radiation beam used. In this study, the dose change of high energy beams surface and build-up region that were used in I.U. Oncology Institute according to the field size and the skin source distance were investigated. METHODS Co-60 teletherapy equipment, Orion 4 (MV), Saturn 42 (6-15 MV) high energy x-rays were used. Measurements were made for different field sizes and source skin distances by using Marcus–type parallel plate ion chamber at water equivalent solid phantom, at surface and build-up region. Measured surface and build-up doses were installed to CMS XiO treatment planning system. RESULTS As a result of this study, the surface dose increased linearly as the field size increased and the maximum dose point was moved toward the surface by 1-2 mm as predicted. Surface doses for a 10x10 cm field size are 24.3%, 17.4%, 12.6% and 10.2% respectively for Co-60, 4MV, 6MV and 15MV. With the increase in skin source distance, a decrease in surface doses is observed. CONCLUSION The use of correct information is achieved by downloading surface doses measured for different field sizes to the treatment planning system.

Keywords

• Photons,Surface Properties,Radiotherapy Dosage,Radiation Oncology

Yüksek enerjili fotonlarda yüzey ve maksimum doz bölgesinin doz karakteristikleri

Abstract

AMAÇ Yüksek enerjili foton demetlerinin yüzey dozları, kullanılan cihazların dizaynlarına göre farklılıklar göstermektedir. Hasta tedavisinde kullanılan tedavi planlama sistemlerinde yüzey ve maksimum doz bölgesindeki dozların doğru tanımlanması, özellikle yüzey dozuna doğrudan etki eden bolus kullanımında çok önemlidir. Kullanılan her ışın demeti için ölçülmelidir. Bu çalışmada, İstanbul Üniversitesi Onkoloji Enstitüsü'nde kullanılmakta olan yüksek enerjili foton huzmelerinin yüzey ve maksimum doz bölgesindeki dozların, alan büyüklüğüne ve kaynak cilt mesafesine (SSD) bağlı doz değişikleri araştırıldı. GEREÇ VE YÖNTEM Çalışmada Alcyon Co-60 tele terapi cihazı, Orion 4 (MV), Satürn 42 (6-15 MV) Yüksek enerjili X-ışınları veren lineer hızlandırıcılardan elde edilen foton ışın demetleri kullanıldı. Ölçümler, yüzey ve maksimum doz bölgesinde su eşdeğeri katı fantomda Markus tipi paralel plak iyon odası kullanılarak farklı alan büyüklüklerinde ve farklı SSD'lerde yapıldı. Ölçülen yüzey dozları, CMS XiO tedavi planlama sistemine yüklendi. BULGULAR Yapılan çalışmanın sonucunda, beklendiği gibi yüzey dozu, alan boyutlarının artmasıyla yaklaşık lineer olarak artmış, maksimum doz derinliği 1-2 mm yüzeye doğru kaymıştır. 10 x 10 cm alan büyüklüğüne ait yüzey dozları Co-60, 4MV, 6MV ve 15 MV için sırasıyla %24.3, %17.4, %12.6 ,%10.2 dir. SSD'nin artmasıyla yüzey dozlarında azalma olduğu görüldü. SONUÇ Farklı alan büyüklükleri için elde edilen yüzey dozları tedavi planlama sistemine yüklenerek doğru bilgilerin kullanılması sağlandı.

Keywords

• Maksimum doz bölgesi, yüksek enerjili fotonlar, yüzey dozlar›, radyoterapi dozu

References

1. 1. Klein EE, Esthappan J, Li Z. Surface and buildup dose characteristics for 6, 10, and 18 MV photons from an Elekta Precise linear accelerator. J Appl Clin Med Phys 2003;4(1):1-7.
2. 2. Klein EE, Purdy JA. Entrance and exit dose regions for a Clinac-2100C. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1993;27(2):429-35.
3. 3. McCullough EC. A measurement and analysis of buildup region dose for open field photon beams (cobalt-60 through 24 MV). Med Dosim 1994;19(1):5-14.
4. 4. Ravikumar M, Ravichandran R. Dose measurements in the build-up region for the photon beams from Clinac-1800 dual energy medical linear accelerator. Strahlenther Onkol 2000;176(5):223-8.
5. 5. Butso MJ, Cheung T, Yu PK, Webb B. Variations in skin dose associated with linac bed material at 6 MV x-ray energy. Phys Med Biol 2002;47:N25-30.
6. 6. Nilsson B, Brahme A. Contamination of high-energy photon beams by scattered photons. Strahlentherapie 1981;157(3):181-6.
7. 7. Nilsson B, Brahme A. Electron contamination from photon beam collimators. Radiother Oncol 1986;5(3):235-44.
8. 8. Manson DJ, Velkley D, Purdy JA, Oliver GD. “Measurements of surface dose using build-up curves” obtained with an extrapolation chamber. Radiology 1975;115(2):473-4.

9. 9. Mellenberg DE Jr. Determination of build-up region over-response corrections for a Markus-type chamber. Med Phys 1990;17(6):1041-4.
10. 10. Nilsson B. Electron contamination from diff e r e n t materials in high energy photon beams. Phys Med Biol 1985;30(2):139-51.
11. 11. IAEA Technical Reports Series No: 381. The use of plane paralel ionization chambers in high energy electron and photon beams, an internationel code of practice for dosimetry. 1997.
12. 12. Gerbi BJ, Khan FM. Measurement of dose in the buildup region using fixed-separation plane-parallel ionization chambers. Med Phys 1990;17(1):17-26.
13. 13. Gerbi BJ, Khan FM. The polarity effect for commercially available plane-parallel ionization chambers. Med Phys 1987;14(2):210-5.
14. 14. Velkley DE, Manson DJ, Purdy JA, Oliver GD Jr. Build-up region of megavoltage photon radiation sources. Med Phys 1975;2(1):14-9.
15. 15.BJR Supplement 25. Central axis depth dose data for use in radiotherapy. British Institute of Radiology, 1996.
16. 16.Johnson MW, Griggs MA, Sharma SC. A comparison of surface doses for two immobilizing systems. Med Dosim 1995;20(3):191-4.
17. 17. Mellenberg DE. Dose behind various immobilization and beam-modifying devices. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1995;32(4):1193-7.