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Zeitschrift für Medizinische Physik

Volume 16, Issue 3, 09-2006

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 The dose-area product, a new parameter for the dosimetry of narrow photon beams

Zeitschrift für Medizinische Physik

Volume 16, Issue 3, 09-2006

pp. 217-227 (11)

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Armand Djouguela [1]; Dietrich Harder; Ralf Kollhoff; Antje Rühmann; Kay C Willborn; Björn Poppe

[1] Medical Radiation Physics Working Group, Carl-von-Ossietzky-Universität, Oldenburg

Abstract

In the dosimetry of narrow photon fields with side lengths of the order of 1 cm, the traditional parametrisation via the absolute dose on the beam axis and the relative lateral dose distribution has to deal with the difficulty to find sufficiently small detectors and to adjust them accurately on the narrow-beam axis. This can be avoided by reconsidering the parametrisation, using as normalization factor the surface integral of the dose in the plane perpendicular to the beam axis, abbreviated as the “dose-area product” (DAP). We investigated and confirmed the ability of a large-area parallel-plate ionisation chamber, with a sensitive volume shaped as a flat cylinder of 81.6 mm diameter and 2 mm thickness, to perform the integration over the full lateral dose profile of narrow photon beams with side lengths up to 5 cm. The lateral adjustment of this large-area detector relative to a narrow photon beam is not critical. The large-area ionisation chamber was calibrated in terms of the DAP by reference to a 0.3 cm3 ionisation chamber. A field-size dependent “modified output factor” was defined as the ratio of the DAP, measured at 5 cm phantom depth for 100 cm SSD, and the monitor reading. A prominent phenomenon of narrow photon fields is the field-size and source-distance independence of the relative axial profile of the DAP as function of the thickness of a pre-absorber or of the depth in a phantom. For narrow-beam treatment planning in IMRT, the DAP is combined with the energy- and field size-dependent relative lateral dose distribution which is represented, for example, by a Gaussian convolution kernel. Another useful feature of the DAP is the possibility of its direct control during patient irradiation by means of an on-line monitor with spatial resolution, arranged in the accessory holder.

Zusammenfassung

Bei der Dosimetrie schmaler Photonenfelder mit Seitenlängen der Größenordnung 1 cm besteht für die herkömmliche Parametrisierung mit Hilfe des Absolutwerts der Dosis auf dem Zentralstrahl und der relativen Dosis-Querverteilung die Schwierigkeit, ausreichend kleine Detektoren zu finden und sie genügend genau auf den Zentralstrahl zu justieren. Dies lässt sich durch eine neuartige Parametrisierung vermeiden, welche das Flächenintegral der Dosis in der Ebene senkrecht zum Zentralstrahl, kurz als “Dosis-Flächen-Produkt” (DAP) bezeichnet, zur Normierung benutzt. Wir untersuchten und bestätigten die Fähigkeit einer großflächigen Parallelplatten-Kammer mit 81,6 mm Durchmesser des in Strahlrichtung 2 mm dicken empfindlichen Volumens zur Integration über das gesamte laterale Dosisprofil schmaler Photonenbündel mit Seitenlängen bis zu 5 cm. Die laterale Justierung dieses großflächigen Detektors relativ zum schmalen Photonenstrahl ist unkritisch. Die großflächige Ionisationskammer wurde durch Vergleich mit einer 0,3-cm3-Ionisationskammer zur Messung des DAP kalibriert. Ein feldgrößenabhängiger “modifizierter Outputfaktor” wurde als Quotient aus dem DAP, gemessen in 5 cm Phantomtiefe bei 100 cm SSD, und der Monitoranzeige definiert. Ein hervortretendes Merkmal schmaler Photonenfelder ist die Unabhängigkeit des axialen DAP-Profils von Feldgröße und Fokusabstand. Für die IMRT-Bestrahlungsplanung mit schmalen Photonenfeldern wird das DAP mit dem energie- und feldgrößenabhängigen relativen lateralen Dosisprofil kombiniert, das z.B. durch einen Gaußschen Faltungskern gekennzeichnet werden kann. Eine weitere nützliche Eigenschaft des DAP ist auch seine direkte Messbarkeit während der Patientenbestrahlung mit Hilfe eines im Zubehörhalter untergebrachten ortsauflösenden On-line-Monitors.

Keywords

IMRT; narrow photon fields; dosimetric parameters; dose-area product; large-area ionisation chamber; output factor; lateral dose distribution; Gaussian convolution kernel; geometrical penumbra; IMRT; schmale Photonenfelder; dosimetrische Parameter; Dosis-Flächen-Produkt; großflächige Ionisationskammer; Outputfaktor; seitliche Dosisverteilung; Gaußscher Faltungskern; geometrischer Halbschatten

DOI (Digital Object Identifier):   10.1078/0939-3889-00317


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