プロトン及び光子ビーム照射したラジオクロミックEBT-XD膜の分光学的解析を行った

Spectroscopic analysis of irradiated radiochromic EBT-XD films in proton and photon beams.

• Arash Darafsheh
• Tianyu Zhao
• Rao Khan

抄録

本研究では、Mevion S250TM陽子線治療システムを用いた陽子線照射に対するGafchromicTM EBT-XDフィルムの応答を研究した。異なるバッチのフィルムサンプルに、Mevion S250広がりブラッグピーク(SOBP)を用いて0.25Gyから20Gyの線量で照射した。ファイバー結合型光学分光器を用いて、膜の透過スペクトルを400〜800nmの範囲（分解能2.5nm）で取得した。また、膜の光学密度(OD)をフラットベッドスキャナを用いて測定した。フィルムの特性を線量,インターバッチ,エネルギー,線形エネルギー移動(LET)及び放射線の種類に依存するかどうかを調べた。また、照射後のODの時間的成長についても調べた。EBT-XD膜の純吸光度スペクトルは、636nmと585nmに吸収ピークを示した。薄膜を用いた深さ方向の線量率測定では、イオン化チャンバ測定と比較して、SOBP中間領域では1-5%程度、SOBP遠位領域では7-8%程度の過小評価が見られた。また、異なる陽子エネルギーを用いて同一線量で照射した場合、フィルムの外径には有意なエネルギー依存性は認められなかった。プロトン照射した膜では、光子ビーム照射した膜と比較して約4〜10%のスペクトル応答の低下が見られた。光学密度の時間的成長は、光子照射と陽子照射では最初の12時間で異なる成長勾配を示したが、照射後24時間では両者とも安定した応答を示した。

The response of GafchromicTM EBT-XD films to proton irradiation using a Mevion S250TM proton therapy system is studied in this work. Film samples from different batches were irradiated with doses from 0.25 Gy to 20 Gy using a Mevion S250 spread-out Bragg peak (SOBP) clinical proton beam. Using a fiber-coupled optical spectrometer, transmission spectra of the films were acquired over 400-800 nm range (with 2.5 nm resolution). The optical density, (OD) of the films was also measured with a flatbed scanner. The characteristics of the film were investigated for dependencies on dose, inter-batch, energy, linear energy transfer (LET), and radiation type. Post-irradiation temporal growth of the OD of the films was also investigated. The net absorbance spectra of EBT-XD films exhibited two absorption peaks located at 636 nm and 585 nm. The measurement of percentage depth dose with the films showed ~1-5% and 7-8% under-estimation on the dose in mid-SOBP and distal SOBP regions, respectively, compared to ionization chamber measurement. No significant energy dependence was noted in the OD of the films when irradiated at the same dose using different proton energies. Approximately 4-10% drop in spectral response was seen for the proton irradiated films relative to the films irradiated in photon beams. Temporal growth of the optical density showed a different developing slope between photon and proton irradiation in the first 12 hours, but both reached a stable response 24 hours after irradiation.

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