I-Shou University Institutional Repository:Item 987654321/21426

義守大學

資訊工程研究所

碩士論文

利用游離腔、二極體及

EBT3 軟片驗證

Elekta Versa 直線加速器之百分深度劑量

與剖面劑量

Verification of PDD and dose profile of Elekta

Versa through ion chamber, diode and EBT3

film

研究生：薛涵冰

指導教授：張力允 博士

利用游離腔、二極體及

EBT3 軟片驗證 Elekta

Versa 直線加速器之百分深度劑量與剖面劑量

Verification of PDD and dose profile of Elekta

Versa through ion chamber, diode and EBT3 film

研 究 生：薛涵冰

Student: Han-Ping Hsueh

指導教授：張力允 博士

Adviser: Liyun Chang

義守大學

資訊工程研究所

碩士論文

A Thesis Submitted to

Department of Information Engineering

I-Shou University

In Partial Fulfillment of the Requirements

For the Master Degree

In

Information Engineering

June, 2017

Kaohsiung, Taiwan, Republic of China

中華民國一零六年六月

I

摘要

對於癌症病患，放射治療計畫在執行前或期間，必須驗證所給予的劑量是否 正確，目前普遍做法是採用農夫型游離腔 (farmer chamber)量測治療計畫中某點 的點劑量，然而，若要知曉治療的剖面劑量(dose profile)則會花費很多時間，或 者可以使用其他較昂貴設備。EBT3 film(軟片)是一種輻射變色軟片，因和人體有 效原子序相似且可自體顯影，只要搭配一台標準掃描器，經過劑量校正後，就可 得知軟片上二維空間中每點的絕對劑量，故為量測 dose profile 一個很好的工具。 為因應單次高劑量的治療方式，直線加速器藉著使用無整平濾器(Flattening Filter Free, FFF)的模式提高劑量率，縮短治療時間。在 FFF 模式下，dose profile 並非平坦曲線，因此本篇論文將使用 semiflex chamber、EDGE detector 和 EBT3 做 dose profile 的量測，找出真實且精準的 dose profile，做為電腦治療計畫計算 劑量的依據。

本實驗設計將軟片垂直放置於固態水假體(RW3)中，並讓軟片中間通過放射 線射束中心，透過放置在軟片下方的 farmer chamber 量測絕對劑量，再搭配百分 深度劑量 PDD (Percentage Depth Dose)和 Matlab 軟體求得軟片的劑量擬合曲線公 式。後取得軟片 FFF 模式下之 dose profile 和年度品質保證 semiflex chamber 及 EDGE detector 所量測的 dose profile，相互做比較。

結果顯示，當 EBT3 的分析面積單位和 EDGE detector 的作用截面相似時， dose profile 的輻射半影區量測值會和 EDGE detector 的量測結果相似，相反的， 當 EBT3 的分析面積單位靠近 semiflex chamber 的作用截面大小時，量測 dose profile 的輻射半影區其量測值又會靠近 semiflex chamber 的量測結果。

由實驗得知 EBT3 在空間解析度擁有較彈性的選擇，可藉由調整分析面積單 位大小，匹配於不同劑量量測工具之量測結果。並透過分析 EBT3 不同的分析面 積單位和其所顯示的劑量不準確度，提供適當的分析面積單位讓後人做參考。 關鍵詞：輻射變色軟片、軟片、剖面劑量

II

Abstract

Prior and during cancer treatment, it is essential for the physicist to quantify the dosage of the radiation; this ensures the quality and proper execution of the treatment plan. The most common way today to measure the dosage is utilizing farmer chamber. The limitation of farmer chamber is that it provides dosage of a specific point; however, the beam dose profile is needed for the planning system, and the general measurement is either time-consuming or relatively expensive. In contrast, the Gafchromic EBT3 film can provide a quantitative dose profile in a 2D space. The EBT3 film has low energy dependence, similar effective atomic number to the human body, and self-developing; making it an ideal candidate for dose profile measurement.

To reduce the treatment time, treatment plans are often designed using high radio-dosage mode, the Flattening Filer Free (FFF) Mode of Linac. In FFF Mode, the dose profile demonstrates non-linear curve along the axis away from central-axis. In this study, dose profiles measured through semi-flex chamber, EDGE detector and EBT3 were analyzed. The EBT3 films used for this study was setup at the center of a stacked RW3 water phantom (30x30x30 cm3) with the photon beam. Under that, additional RW3 with a Farmer chamber inserted in it were used. A dose fitting curve was fitted using PDD and Matlab to calibrate the EBT3. The dose profiles were also measured through a semi-flex chamber and an EDGE detector for comparison.

The penumbra of the measured dose profile through EBT3 film demonstrated less differences when comparing with that of the EDGE detector. But noticeable differences were observed when compared it to that of the semi-flex chamber. This study shows that EBT3 film is an excellent QA tool with accurate dosimetry, a good spatial resolution and tolerable dose uncertainty.

III

謝誌

這本論文的產生，首先要感謝我的指導教授，張力允博士的教導和協助，使 研究得以如期完成，還要感謝義守大學丁慧枝教授和高雄應用科技大學李財福教 授在口試審查時給予的建議，讓這本論文更加完善。 感謝義大醫院放射腫瘤科主任葉世安醫師在我選擇進修碩班時，給予的支持， 還有科內放射組同仁的體諒，使敝人得以於工作量大增時期，挑選加班時段，不 至於影響學校的課程。 讀書期間，即使不是一帆風順，但很慶幸，每當遇到困難需要協助時，總有 一群好夥伴願意伸出援手。感謝景哲學長接到我因為不慎了解文獻而丟出的求救 訊息時，總是願意提供及時的解惑。還有尚和、揚威、家鵬、鎮鴻，不管是我對 於電腦治療計畫的請益，還是即將口試時討教的經驗，都願意傾囊相授。還有育 申學弟 paper 的分享，這些點滴在心頭，在此一併說聲謝謝，有你們真好。 決定進修的同時也意味著跟家人相處的時間會被壓縮，感謝家人依舊對我選 擇繼續念書的支持，更要感謝媽媽在我實驗急需人手幫忙時，想方設法排出自己 的時間前來協助，只為讓我的實驗得以進行。還要感謝男友 Kurt 在讀書時期給 予的鼓勵，以及在我心情低落時的加油打氣，都帶給我很大的安慰。 在職碩班這條路走來並不容易，但回想起來，克服困難也是一種成就感。很 高興兩年前的自己為現下的自己設立讀完碩士的目標，如今目標即將達成，這本 論文就是送給今年的自己最好的一份禮物，在此與大家分享這份喜悅。 涵冰 謹識 民國 106 年 7 月

IV

目錄

摘要 ...I Abstract ... II 謝誌 ... III 圖目錄 ... VI 表目錄 ... IX 一、前言 ... 1 1.1 研究背景... 1

1.2 Flattening Filter Free... 4

1.2.1 光子治療模式之過程... 4 1.2.2 Dose profile ... 5 1.3 文獻參考... 7 1.4 研究動機... 10 1.5 研究目的... 10 二、實驗設備介紹 ... 11 2.1 Gafchromic EBT ... 11 2.1.1 Gafchromic EBT 之特色 ... 11 2.1.2 Gafchromic EBT、EBT2、EBT3 三代構造之演進 ... 11 2.1.3 Gafchromic EBT3 作用原理 ... 16 2.1.4 Gafchromic EBT 操作程序 ... 17 2.1.5 Gafchromic EBT3 軟片特性 ... 19 2.1.6 Gafchromic EBT3 掃描模式之選擇 ... 19 2.1.7 Gafchromic EBT3 掃描時的方向依存性 ... 20 2.2 EDGE detector ... 22

V 2.3 Semiflex Chamber ... 24 2.4 Farmer Chamber ... 25 2.5 RW3 slab phantom ... 25 2.6 Epson Expression 11000XL 掃描器 ... 26 2.7 Elekta Versa HD® _{... 26} 三、實驗方法與步驟 ... 28 3.1 實驗流程架構... 28 3.2 掃描條件與設定... 29 3.3 第一批實驗暴露... 30 3.4 第二批實驗暴露... 34 四、結果與討論 ... 36 4.1 劑量校正結果... 36 4.2 三種劑量計 dose profile 的比較... 38

4.2.1 EDGE detector 和 semiflex chamber 之 dose profile 比較 ... 38

4.2.2 EBT3 和 semiflex chamber、EBT3 和 EDGE detector 之 dose profile 比較... 41

4.3 不同 b 值之 dose profile 的比較... 44

4.4 分析 dose profile 時，不同 b 值的𝜹𝜹_{𝑶𝑶𝑶𝑶𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅%} ... 48

五、結論 ... 49

VI

圖目錄

圖 1-1 直線加速器內部構造示意圖 ... 4

圖 1-2 直線加速器機頭內部構造示意圖 ... 5

圖 1-3 dose profile ... 5

圖 1-4 (A) 為 FF 下，dose profile 的呈現 (B)為 FFF 下，dose profile 的呈現... 6

圖 2-1 Gafchromic EBT 軟片的構造 ... 12

圖 2-2 Gafchromic EBT2 軟片的構造 ... 13

圖 2-3 Gafchromic EBT3 軟片的構造 ... 14

圖 2-4 牛頓環(Newton’s Rings)現象 ... 15

圖 2-5 EBT3F 的 alignment fiducials ... 16

圖 2-6 活化層中二乙炔單體之形狀 ... 16 圖 2-7 二乙炔單體受輻射暴露後，固態聚合反應之過程 ... 17 圖 2-8 Gafchromic EBT3 使用全彩掃描器分析的劑量反應曲線 ... 19 圖 2-9 landscape 方向(掃描方向平行於軟片的短邊) ... 21 圖 2-10 portrait 方向(掃描方向平行於軟片的長邊) ... 21 圖 2-11 EDGE detector 之構造圖 ... 22

圖 2-12 小照野時，EDGE detector 和 ion chamber 在照野邊界處的劑量 梯度呈現... 23

VII 圖 2-13 semiflex chamber ... 24 圖 2-14 Farmer chamber ... 25 圖 2-15 RW3 slab phantom... 25 圖 2-16 Epson Expression 11000XL 掃描器 ... 26 圖 2-17 Elekta Versa HD® _{... 27} 圖 3-1 實驗流程圖 ... 28 圖 3-2 透明壓克力板 ... 29 圖 3-3 量測 out put 之 RW3 擺放圖 ... 30 圖 3-4 軟片擺放為 y 軸方向 ... 31 圖 3-5 第一批實驗 RW3 擺放設置圖 ... 31 圖 3-6 分析面積單位示意圖 ... 32 圖 3-7 第二批實驗 RW3 擺放設置圖 ... 35 圖 4-1 劑量不準確度百分比𝛿𝛿_{𝑂𝑂𝑂𝑂𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%}和劑量的關係圖 ... 36 圖 4-2 擬合劑量 Dfit和絕對劑量 Dd的差異 ... 36

圖 4-3 EDGE detector 和 semiflex chamber 在照野 2 × 2 cm2_{之 dose} profile 比較 ... 39

圖 4-4 EDGE detector 和 semiflex chamber 在照野 33 cm2_{之 dose} profile 比較 ... 39 圖 4-5 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 field

VIII

size 2 × 2 cm2之 dose profile 比較 ... 42 圖 4-6 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 field

size 3×3 cm2之 dose profile 比較 ... 43 圖 4-7 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 Field

size 2  2 cm2不同 b 值之 dose profile 比較 ... 44 圖 4-8 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 Field

size 3  3 cm2不同 b 值之 dose profile 比較 ... 45 圖 4-9 不同 b 值之劑量𝛿𝛿_{𝑂𝑂𝑂𝑂𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%} ... 48

IX

表目錄

表 1-1 癌症時鐘 ... 1 表 1-2 適合放射治療使用的軟片型號 ... 9 表 2-1 Gafchromic EBT 軟片的成分 ... 12 表 2-2 Gafchromic EBT2 軟片的成分 ... 13 表 2-3 Gafchromic EBT3 軟片的成分 ... 15 表 2-4 EDGE detector 之規格 ... 23

表 4-1 Filed size 22 cm2 _{EDGE detector 和 semiflex chamber 之 dose} profile 差異百分比 ... 38

表 4-2 Filed size 33 cm2 _{EDGE detector 和 semiflex chamber 之 dose} profile 差異百分比 ... 38

表 4-3 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 field size 2 × 2 cm2之 dose profile 差異百分比。EBT3 分析單位 b 值皆 為 0.08。白底為 EBT3 和 EDGE detector 的差異百分比，籃底為 EBT3 和 semiflex chamber 的差異百分比。 ... 41

表 4-4 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 field size 3 × 3 cm2之 dose profile 差異百分比。EBT3 分析單位 b 值皆 為 0.08。白底為 EBT3 和 EDGE detector 的差異百分比，籃底為 EBT3 和 semiflex chamber 的差異百分比。 ... 41

1

一、前言

1.1 研究背景

根據衛生福利部國民健康署的資料顯示，2005 年罹癌人數統計為 68907 人， 到了 2012 年已經增至 103147 人，癌症時鐘從每 7 分 38 秒有一人罹癌，調快至 每 5 分 06 秒就有一人罹癌(表 1)，顯示我國人民罹患癌症的機率正在大幅提升 中。 年度 癌症發生人數 發生時鐘 2005 年 68,907 每 7 分 38 秒有 1 人 2006 年 73,293 每 7 分 10 秒有 1 人 2007 年 75,769 每 6 分 56 秒有 1 人 2008 年 79,818 每 6 分 35 秒有 1 人 2009 年 87,189 每 6 分 02 秒有 1 人 2010 年 90,649 每 5 分 48 秒有 1 人 2011 年 92,682 每 5 分 40 秒有 1 人 2012 年 96,694 每 5 分 26 秒有 1 人 2013 年 99,143 每 5 分 18 秒有 1 人 2014 年 103,147 每 5 分 06 秒有 1 人 表 1-1 癌症時鐘 治療癌症的方法有許多種，手術治療、標靶治療、化學治療、賀爾蒙治療… 等。其中，放射線治療是治療癌症的主要方式之一，因而扮演著重要的角色。隨 著科技的進步，直線加速器等硬體設備的演進，放射治療計畫越發趨於複雜，從 簡單的 3D 順行治療，到複雜程度提高許多的強度調控放射治療(Intensity Modulation Radiation Therapy, IMRT) ， 甚 至 是 弧 形 調 控 放 射 治 療 (Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)，其目的皆為提供癌症病患絕佳的腫瘤控制率

2

(Tumor Control Probability , TCP)，以及減少對鄰近病灶處正常組織的傷害，進而 降低正常組織病發率的機會。可以說腫瘤控制率越高，正常組織併發率越小，此 放射治療計畫就越好。

然而透過治療計畫系統(Treatment Planning System, TPS)，雖然可以得到複雜 的治療計畫，但是臨床的劑量分布是否與治療計畫一致仍須仰賴實際的量測，量 測劑量的工具常見的有游離腔(Ion chamber)、二極體劑量計(Diode dosimeter)、熱 發光劑量計(Thermoluminescent dosimeter)、以及輻射變色軟片(Radiographic film)。 其中，游離腔雖被公認為可靠的劑量量測工具，比如farmer chamber、semiflex chamber，但是只能呈現點劑量的量測。二極體劑量計因量測體積小，能提供高 空間解析度，在劑量梯度大的地方得以呈現細膩的劑量分布資訊，卻依然只能呈 現單點的劑量量測。熱發光劑量計，計讀後，劑量資訊立即消失，無法重複寄讀 之餘，準確性又深受計讀工具所影響。相較之下，輻射變色軟片，不但能量依存 性低，和人體有效原子序相當，還可以提供高空間解析度之二維面積劑量分布資 訊，便脫穎而出，成為量測劑量時一個好選擇。

目前市面上的輻射變色軟片，以International Specialty Products (ISP, Wayne, NJ)發行的Gafchromic EBT3 最為常見，和傳統的溴化銀軟片不同，EBT3 本身對 於一般室內光不敏感，短暫放置於室內光下對軟片並不會造成影響。在受放射線 暴露後，無須經過顯影劑和定影劑的處理，便可自體顯影(self-developing film)， 在影像處理方面和溴化銀軟片相比，省去很多麻煩。 一般的放射線治療，一個星期治療五天，一天治療一次，每次給予的劑量範 圍大約 180cGy~200cGy，治療次數 25~35 次不等，整體療程需要 1~2 個月。隨 著研究發展，出現了單次高劑量的治療方式---立體定位放射手術(Stereotatic Radiosurgery, SRS)，這是專門用在顱內腫瘤的治療技術。其後更以單次高劑量的 相同概念發展出治療頭顱外部的腫瘤病灶，此技術稱之為立體定位放射線治療 (Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT)。

3

SBRT 技術的使用對象，適合早期無需開刀或無法開刀的肺癌病患，亦或是 腫瘤體積較小(3、4 公分以下)，顆數較少，且位在胸腔或腹腔的病患。SBRT 的 特色，是單次治療時給予高劑量，整體治療次數在 5 次左右。單次治療給予高劑 量的目的在提升生物等效劑量(biologically equivalent dose)，希望藉此可以提高腫 瘤控制率。由於整體治療次數僅 5 次左右，和一般放射治療的次數相比，大幅降 低病患需要奔波醫院的辛勞。

然而單次治療高劑量的給予勢必會增加治療時間，為了避免治療時間拉長 而造成病患有可能的位移，直線加速器在硬體設備上的演進出現無整平濾器 (Flattening Filter Free, FFF)的技術。這項技術在使用時，會將直線加速器從有整 平 濾 器 的 狀 態 切 換 成 沒 有 整 平 濾 器 的 狀 態 ， 藉 此 將 劑 量 率 (dose rate) 從 400~600MU/min 提升至 6MV 的 1400MU/min 和 10MV 的 2200MU/min，以縮短 原本會因為提高劑量而被拉長的治療時間。

4

1.2 Flattening Filter Free

1.2.1 光子治療模式之過程

直線加速器可以提供兩種放射線模式，一種為光子射束，另外一種為電子射 束。當採用光子做為治療的放射線時，電子由電子槍射出之後，經由加速管加速， 會先經過偏轉磁鐵進行±3%的能量篩檢，才會打到陽極的靶(圖 1-1)，產生高能的 X 光。X 光經由界定治療最大照野的主準直儀後，便會通過整平濾器(Flattening Filter, FF)，其後經過目的為監測劑量是否異樣的游離腔，再經過次準直儀，才會 打到病患身上。 整平濾器外觀成斗笠形狀(圖 1-2)，功能在使射束中間強度比較強的部份通 過它後，於水深 10 公分處，80%的輻射照野，剖面劑量(dose profile)符合 AAPM TG 142【5】的規定，平坦度(flatness)在標準值的±1%以內，標準值乃接機時所測 得的數據，以後皆以此為基準。

5 圖 1-2 直線加速器機頭內部構造示意圖【2】

1.2.2 Dose profile

Dose profile 為相對劑量的概念。如圖 1-3 所示，橫軸為遠離射束中心軸的距 離，縱軸為相對劑量百分比。以射束中心軸通過其深度的劑量為分母，將同一深 度遠離射束中心軸量測到的劑量為分子，即可得到一比值，將遠離射束中心軸的 位置和其算出之比值繪製成圖，即可得 dose profile。 圖 1-3 dose profile

6

有整平濾器的模式下，dose profile 於水深 10 公分處是平坦的，一旦拿掉整平 濾器變成 FFF 的模式，dose profile 便不再是一條平坦的曲線，會呈現中間高兩 旁低的模樣(圖 1-4)。

7

1.3 文獻參考

FFF 模式的產生，致使許多人進一步探討 beam quality 有何改變，對劑量上 有何影響，和 FF 模式的 beam quality 相比，又有何不同。早先 Elekta 擁有 FFF 模式的直線加速器是 Precise®_{，便有 Kragl G【}6】等人對其研究，發現 FFF 和 FF

模式相比，最大劑量深度差異不超過 2mm，半影寬度的差異也在 1mm 以內，最 大照野和最小照野之間的 Sc，6MV 的 FFF 模式比 FF 模式少了 40%，10MV 的

FFF 模式比 FF 模式少了 56%，表面劑量相對於最大劑量深度的劑量，6MV 的差

異可到 7%，10MV 可到 25%。隨著 Elekta 在直線加速硬體設備上的升級，搭配 Agility 多葉式準直儀的 Versa HD®問世，又有 Meshram MN【7】等人對該台直線 加速器的 FFF 模式進行研究，發表結果，表示 FFF 模式下，所量測的照野無論 大小，其百分深度劑量(Percent Depth Dose, PDD)的最大劑量深度，皆會比 FF 模 式時略微增加，FFF 模式下照野外的劑量會偏低。6MV FFF 模式的半影區，在照 野 22cm2_{到 1010cm}2_{時，和相同照野大小的 FF 模式相比，較為陡峭，但照} 野大於 1515cm2_{時，半影區的寬度反而比 FF 模式來的寬。dose profile 的差異} 則隨著深度增加漸漸變小。在相同大小的照野下，6MV 光子射束 FFF 模式所量 測的 output factor 比 FF 模式少了 35.7%，10MV 光子射束的 FFF 模式量測的 output factor 則是比 FF 模式少了 40.9%。無論是 FF 還是 FFF 模式，表面劑量一 律隨照野面積增加而線性增加。對於 6MV 和 10MV 的照野面積在 10 x10 cm2_以 下時，FFF 模式的表面劑量比 FF 模式的表面劑量大，但超過 10 x10 cm2 時，結 果相反，FFF 模式的表面劑量反而比較小。兩種能量的 FFF 模式的 MLC 平均穿 透劑量都較 FF 模式下少。 擁有 FFF 模式的直線加速器不只 Versa HD®_{，Varian 也同樣推出可以切換成}

FFF 模式的直線加速器，TrueBeam®，便有同上述 beam quality 和劑量方面的相 關研究【8】【9】。

8 AAPM TG 142【5】定義出的平坦度、對稱性和半影區並不適合直接套用在 FFF 模式的 dose profile，Fogliata A 等人建議要建立新的定義或是修改現有的參數【10】 【11】，讓新的定義或是修改的參數可以同時適用於 FF 和 FFF 兩種模式下品質 保證的檢測項目。有統一的標準，才能將 FF 模式和 FFF 模式的相同檢測項目一 起做比較，更客觀地了解 beam quality 的改變，以及量化之間的差異。文獻中提 出如何找尋 dose profile 再標準化的參數，並列出 Versa HD® _{和 TrueBeam}®_在不

同能量、不同深度、不同照野時，再標準化的參數供後人做參考。

用來量測 dose profile 的工具，普遍為 ion chamber【7】【11】，若在空間解析

度上有較高的要求，二極體劑量計是常見的選擇【12】【13】，甚至被當成標準，

Fox C 等人的實驗就以 EDGE detector 量測的 dose profile 作為 4 種 ion chamber

的量測標準，比較半影區的差異【12】。輻射變色軟片，因為擁有高空間解析度，

且可以呈現二維劑量分布資訊，因此適合應用於 dose profile 的分析。

目前市面上常見的輻射變色軟片有 International Specialty Products 公司生產製 造的 Gafchromic 軟片系列，不同的軟片型號有其對應適合分析的劑量範圍、能 量範圍(表 1-2)。其中 EBT2 和 EBT3 皆被設計用來驗證 IMRT 的劑量分布，比起 EBT2，EBT3 是更新的產品。EBT2 和 EBT3 在活化層的組成和軟片厚度上相同， 但結構上，EBT2 是不對稱的，而 EBT3 是對稱的。根據 Dreindl R 等人的研究

【14】，不對稱的結構使得 EBT2 在掃描時，有掃描面的方向依存性，如用不同 的面掃描，平均相對差異為 0.3% (差異範圍 0.1%~1.1%)，EBT3 的平均相對差異 只有 0.1% (差異範圍 0%~0.3%)。如果是 landscape 方向(掃描方向平行於軟片的 短邊)和 portrait 方向(掃描方向平行於軟片的長邊)掃描同一張軟片，無論 EBT2 還是 EBT3 的 ODnet差異皆會高達 4%，顯示掃描方向一旦固定，便不可互換，否 則會嚴重影響實驗結果。根據 Brown TA 等人研究，發現光子能量為 25keV~4MV 時，EBT3 比 EBT2 有更小的能量依存性【15】。Massillon-JL 等人使用 5 種 20~160kV 能量的光子和 Co60 研究，也發現 EBT3 比 EBT2 在低能量光子照射

9 時，有較小的能量依存性【16】。據 Chang L 等人的實驗結果【17】，EBT2 受光 子暴露，在 50cGy 以上的劑量，不準確度在 1.5%~3%以內。EBT3 受光子或質子 暴露，軟片讀值和擬和曲線參數造成的不準確度則在 1.5%以內【18】。 EBT3 軟片的另一特色是可以避免牛頓環現象，牛頓環的產生會影響劑量的 換算，所以在輻射變色軟片的選擇上，EBT3 是個比 EBT2 更好的選擇。 軟片型號 劑量範圍 (Gy) 能量範圍 EBT2 0.01~10 MV EBT3 0.2~10 MV RTQA2 0.02~8 MV EBT-XD 0.4~40 MV MD-V3 1~100 MV HD-V2 10~1000 MV 表 1-2 適合放射治療使用的軟片型號

10

1.4 研究動機

由於 FFF 下，dose profile 並非平坦曲線，而實際的劑量分布情形，關係著電 腦治療計畫計算劑量的準確程度，因為 dose profile 是電腦治療計畫計算劑量的 依據之一，dose profile 的資訊給的越細膩，電腦治療計畫計算劑量就越準確。 軟片的優點就是擁有很高的空間解析度，可以在劑量梯度大的地方細膩的呈 現劑量分布資訊。然而軟片的空間解析度是無法無限上綱提升的，因為在提升的 過程當中，劑量不準確度也會隨之上升，相反的，若是將劑量不準確度壓低，則 空間解析度也會隨之下降。對於空間解析度和劑量不準確度兩者之間的選擇，即 在使用者的目的考量。輻射變色軟片的影像後處理因為不需要暗房的設備，又可 短暫置於室內光下，故已漸漸取代傳統軟片的市場，目前市面上最常見的輻射變 色軟片是 EBT3，也是本實驗用來作為分析 dose profile 的劑量量測工具。 年度品質保證時，普遍皆以 semiflex chamber 為量測 dose profile 的工具，然 而本實驗對於空間解析度有較高的要求，故使用二極體劑量計的一種，EDGE detector，作為另一樣劑量量測工具，與 EBT3 量測的 dose profile 結果一起做比 較。藉由三種不同的劑量量測工具相互比較來找出精準、正確，空間解析度高的 dose profile。

1.5 研究目的

比較 EBT3 和 semiflex chamber、EBT3 和 EDGE detector，以及 semiflex chamber 和 EDGE detector 彼此之間 dose profile 差異的情形。並藉由 EBT3 不同 的分析面積單位，了解其空間解析度和對應的劑量不準確度，再從中找出適當的 分析面積單位，意即可以被接受的劑量不準確度下的空間解析度，提供後人使用 EBT3 做劑量量測工具時，分析面積單位挑選的參考。

11

二、實驗設備介紹

2.1 Gafchromic EBT

2.1.1 Gafchromic EBT 之特色

由 International Specialty Products (ISP, Wayne, NJ)發行的 Gafchromic EBT film(軟片)是一種輻射變色軟片，受到放射線照射後，軟片內活化層的物質起了 聚合作用，顏色因而變深。該種軟片能量依存性低，和人體組織有效原子序相當， 且可自體顯影(self-developing film) ，只需搭配一台標準掃描器，經過劑量擬合 曲線公式後，便可以算出軟片上每點的絕對劑量。不同於傳統的溴化銀軟片在暴 露之後須經過顯影劑、定影劑等化學藥劑的浸泡和沖洗，可以自體顯影的特性， 非常適合在沒有洗片機、暗房設置的單位。 軟片的特色是可以提供高空間解析度，對於傳統的溴化銀軟片來說，雖然也 有此一特性，但是受到干擾劑量量測的因素頗多，比如洗片機溫度、顯影劑濃度、 定影劑濃度等…【3】，此外傳統溴化銀軟片對可見光甚為敏感，EBT 卻可以短暫 暴露於一般室內日光，基於可以節省醫療單位空間、化學藥劑成本等優點，EBT 漸漸取代劑量量測中，傳統溴化銀軟片的市場。

2.1.2 Gafchromic EBT、EBT2、EBT3 三代構造之演進

Gafchromic EBT 於 2004 年問世，軟片呈現淡藍色，構造上有五層(圖 2-1)， 活化層(active layer)有兩層，分別為 17µm，中間由一層 6µm 的表面接合層(surface layer)連結起來，活化層外覆蓋一層透明聚酯層(clear polyester)，厚約 97µm，可 防水，具有保護活化層之功用。EBT 軟片組成物質有 C (42.3%), H (39.7%), O (16.2%), N (1.1%), Li (0.3%), 和 Cl (0.3%)，有效原子序為 6.98(表 2-1)，接近人體 的有效原子序 7.3。因為加入少量的中原子序物質 Cl，對於低於 50keV 的光子可 以提高吸收光電效應的數量，進而提高軟片的靈敏度。

12 圖 2-1 Gafchromic EBT 軟片的構造 組成原子 有效原子序 C H O N Li Cl 42.3% 39.7% 16.2% 1.1% 0.3% 0.3% 6.98 表 2-1 Gafchromic EBT 軟片的成分

2009 年 Gafchromic EBT film 到了第二代，EBT2 在結構上做了更改(圖 2-2)， 活化層的組成也有些許改變，外觀上從淺藍色軟片變成淡黃色軟片。以厚度約 30µm 的活化層為基準，往下是一層 175µm 的聚酯層，往上有另一層 25µm 的活 化層(adhesive layer)，兩個活化層中間由 topcoat 連接起來，最上面是一層 50µm 的聚酯層，和第一代的 EBT 一樣具有防水的功效，可以短暫的浸泡的水裡，即 使有水滲透，範圍也僅 1~2µm，只會影響軟片的邊緣。

EBT2 組成元素如表 2-2，軟片呈現黃色，是因為在活化層中添加了黃色染 料，也稱為標記染料(marker dye)，目的是用來校正活化層厚度的微小差異以及避 免可見光對於劑量的貢獻。

13 由於底片構造不對稱，在搭配使用掃描器時，須注意軟片哪一面朝下，以免 影響劑量量測結果。 圖 2-2 Gafchromic EBT2 軟片的構造 Layer Thickness (microns) Approximate density g/cm2 Composition(Atom%) H Li C N O Na S Cl K Br Polyester film base 50 1.35 36.4 0.0 45.5 0.0 18.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Adhesive 25 1.2 57.1 0.0 33.3 0.0 9.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Surface layer (assumes 7.5% moisture) 5 1.2 56.9 0.9 25.7 0.0 15.6 0.0 0.0 0.3 0.1 0.1 Active layer (assumes 7.5% moisture) 30 1.2 58.3 0.8 29.6 0.1 10.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Polyester film base 175 1.35 36.4 0.0 45.5 0.0 18.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Overall Composition 40.85 0.10 42.37 0.01 16.59 0.00 0.00 0.04 0.01 0.01 表 2-2 Gafchromic EBT2 軟片的成分 【4】

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2011 年，Gafchromic EBT film 進化到第三代。EBT3 和 EBT2 雖有相同的活 化層和相似的劑量反應與性質，卻改善軟片在掃描時有方向性的缺點。因為 EBT3 在結構上是完全對稱的(圖 2-3)，因此掃描時無論哪一面朝下，都不會影響掃描 結果。

Gafchromic EBT3 的組成如表 2-3，單一活性層厚度約 27µm，含有活化物質、 marker dye、穩定劑和其他附加物，可以使軟片有非常低的能量依存性。

EBT 和 EBT2 都有牛頓環(Newton’s Rings)效應，牛頓環的產生使影像上出 現如同水波漣漪一樣一圈圈深淺不一的圖案(圖 2-4)，會干擾取得的影像，進而 影響劑量量測的準確度。EBT3 為改善此問題，在活化層上下的 125µm 聚酯物質 (Matte polyester)表面做特別處理，使之含有極為細小的二氧化矽粒子。此等粒子 可以使軟片被放置在掃描器時，使掃描的玻璃視窗和軟片之間保留一點距離，這 極小距離約莫是可見光波長的 10 倍，如此就可以避免牛頓環的產生。 圖 2-3 Gafchromic EBT3 軟片的構造

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Sensitive layer elemental composition by atomic (%) Zeff

H Li C N O Na Al S Cl

56.5 0.6 27.4 0.3 13.3 0.1 1.6 0.1 0.1 7.46

表 2-3 Gafchromic EBT3 軟片的成分 【20】

圖 2-4 牛頓環(Newton’s Rings)現象 (來源:產品說明書)

EBT3 在尺寸上有兩種選擇 810 吋和 1417 吋。810 吋有分軟片上有孔 洞(alignment fiducials)和無孔洞類型，有孔洞存在的型號為 EBT3F，可以幫助軟 片在暴露時的擺位。如圖 2-5 所示，軟片上有 4 個孔洞，位於三條側邊中間的孔 洞，只要讓治療系統中雷射線經過，便能迅速將軟片放置妥當；掃描時搭配 FilmQA Pro 軟體即可將軟片的影像做定量的分析，而位於邊角上的第四個孔洞 則是方便使用者分辨軟片的方向，避免上下顛倒、左右相反。

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圖 2-5 EBT3F 的 alignment fiducials (來源:產品說明書)

2.1.3 Gafchromic EBT3 作用原理

因活化層的成分和 EBT2 相同，固作用機制也一樣，活化層內之組成物為二 乙炔單體(diacetylene monomer)，單體呈現針狀，直徑約 1.2µm，長約 15-25µm(圖 2-6)，經由輻射暴露後產生固態聚合作用(soild-state polymerization)，單體轉變成 丁三烯(butatriene)結構之聚合物，此固態聚合反應有方向性(圖 2-7)，只會沿著晶 體長軸的方向進行，反應越多，軟片顏色越深，屆時換算出來的劑量也越多。 圖 2-6 活化層中二乙炔單體之形狀 【19】

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圖 2-7 二乙炔單體受輻射暴露後，固態聚合反應之過程【4】

2.1.4 Gafchromic EBT 操作程序

軟片受到輻射暴露後，並無法直接得知劑量，需搭配掃描器掃描得到像素值 (pixel value, PV)，代入公式(1)，取得光密度值(optical density, OD)。

OD(i, j) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙10�_{𝑃𝑃𝑃𝑃}𝑃𝑃𝑃𝑃_{𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝}𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝(𝑖𝑖.𝑗𝑗)_{(𝑖𝑖,𝑗𝑗)}� ……… (1) (i,j)指的是該點在軟片上的位置，𝑃𝑃𝑃𝑃_{𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑}是指軟片暴露前掃描得的像素值， 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝𝑑𝑑𝑑𝑑𝑝𝑝(𝑖𝑖, 𝑗𝑗)是指軟片暴露後掃描得的像素值。 將幾組已知的劑量和其對應的 OD 值，輸入軟體，找尋劑量擬合曲線公式(2) 中，適當的參數 a、b、c，建立完整的劑量擬合曲線公式，將劑量和軟片光密 度值之間產生關聯，才能將之後的軟片藉由掃描器得到的 OD 值代入公式(2)， 回推得知劑量。 𝐷𝐷_{𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝} = 𝑎𝑎 × 𝑂𝑂𝐷𝐷 + 𝑏𝑏 × 𝑂𝑂𝐷𝐷𝑐𝑐 ……… (2) 傳統上，普遍作法是將軟片剪裁成一小片一小片，後將每小片依照尚未剪裁 前的模樣拼回原來的位置，進行掃描，稱之為前掃描。後將每小片用不同的劑量 進行暴露，將暴露完的小軟片再依原來位置拼回去進行暴露後掃描，稱為後掃描。

18 前掃描與後掃描的掃描條件須一致，意思是使用的掃描器所設置的掃描解析度條 件須相同。根據廠商給予的建議，建立劑量擬合曲線公式的參考劑量數值最少需 6~8 個，劑量範圍落在 0cGy 到 320cGy 之間，將不同的劑量和其對應的 OD 值輸 入 Matlab，就可以找出適當的劑量擬合曲線參數，完成劑量擬合曲線公式(2)。 軟片接受暴露後，並不能即刻拿去掃描，必須先放置一段時間，原因是因為 軟片在受到輻射暴露後開始進行聚合作用，且不會立即停止，故在受暴露後的幾 個小時內，聚合作用依舊持續，OD 值會隨時間改變，以 EBT2 而言，在暴露後 45 分鐘到 24 小時，軟片的 OD 值有 6%的變化【20】，15 分鐘到 48 小時 OD 值會有 12%的改變【21】。軟片的聚合作用要趨於穩定，掃描器掃描得到的數據才有意義。 根據 Andres 等人於 2010 年發表的研究，EBT 在受到輻射暴露後，需經過 6 個小 時，聚合反應才會趨向穩定，EBT2 則是需要至少 2 個小時。為使經由掃描取得 的數據是穩定狀態下的結果，暴露後經過 24 小時再進行掃描是普遍被建議的做 法【22】。 然而需經過 24 小時才能掃描，對於臨床上，有時在短時間內就需得知劑量 量測結果的特殊情況而言，甚不方便。且軟片在暴露後根據 Chang L 等人於 2014 年所發表的文獻【23】顯示，將暴露後 4 小時的軟片帶入暴露後 47 小時的劑量 擬合曲線公式、暴露後 23 小時的軟片帶入 47 小時的劑量擬合曲線公式、暴露後 503 小時的軟片帶入 47 小時的劑量擬合曲線公式，在 100cGy 以上的劑量，會有 劑量高估或是低估的情形，誤差甚至會高達 6%。換句話說，建立的劑量擬合曲 線公式應考慮軟片會有在不同的時間點帶入求取劑量的需求，否則測得的劑量會 有明顯的誤差。若考量軟片可能會在暴露後一個月才掃描的特殊情況，依據該篇 文獻的建議，在暴露後 6 小時內選取兩個時間點，1~2 天中取一個時間點，一個 星期和一個月再各一個時間點，共五個時間點掃描軟片，所求得的劑量校正公式， 劑量(60cGy 以上)的誤差可在 2%以內。若採用該方法所得之劑量擬合曲線公式， 同一批的軟片在暴露 1 小時後，就可以進行掃描求得劑量，不用等待 24 小時，

19 大幅提升時間效率。

2.1.5 Gafchromic EBT3 軟片特性

EBT3 對於光的吸收，以波長 636nm 時，有最大的吸收量，該波長位於紅光 波長範圍(600nm~700nm)。使用 RGB 全彩掃描器掃描後，用紅光、綠光、藍光頻 道的影像做分析，得到的劑量曲線反應是不一樣的，由圖 2-8 得知，藍光頻道的 劑量曲線和紅光及綠光頻道的比較起來，明顯平緩許多，換句話說，從藍光頻道 分析得到的資訊較無劑量依存性。根據製造商的建議， 10Gy 以下以紅光頻道影 像進行劑量分析，大於 40Gy 則以綠光頻道影像進行劑量分析較為恰當。 圖 2-8 Gafchromic EBT3 使用全彩掃描器分析的劑量反應曲線(來源:產品說明書)

2.1.6 Gafchromic EBT3 掃描模式之選擇

臨床上最常用來掃描軟片的掃描器有 Vidar 和 Epson 兩種品牌，前者只能提 供紅光頻道的掃描，後者可以提供 RGB 全彩掃描模式。Vidar 雖然只能提供紅光 頻道的掃描，但是機器本身對於 400cGy 以下的劑量反應卻比選擇紅光頻道掃描 的 Epson 來的靈敏，同樣的劑量範圍，Vidar 可以呈現在 Density 的範圍比 Epson

20 更寬廣。這是因為 Vidar 在機器的硬體設備上以紅色 LED 為光源，此光源的峰 值為 627nm，包含在 EBT3 軟片對於吸收光有最好效率的波長範圍內，故在劑量 上的呈現較 Epson 有更高的解析度【24】【25】。而 Epson 掃描器自身三種光源頻 道在於軟片靈敏度的相互比較，則是在低劑量區時，紅光頻道比較靈敏，劑量大 於 400cGy 時，綠光頻道對於軟片的靈敏程度優於紅光和藍光頻道【26】。雖然 Epson 在劑量解析度方面不及 Vidar，但是搭配 FilmQA Pro 此套軟體，卻可憑藉 藍光頻道來檢視軟片是否有物理性的毀損，比如軟片表面有割傷、裂痕等等…。 藍光頻道對於劑量反應並不靈敏，若採用藍光分析發覺某處的劑量有明顯偏高或 偏低，則多半表示軟片在該處有異常，分析時應予以捨去，以避免實驗的誤差。 掃描時若採用某單一光源進行掃描，則在之後的軟片分析上只能用該光源的 影像後處理，所以若預計用藍光光源進行軟片是否有損毀之檢視，則在掃描時需 選擇全彩掃描模式。

2.1.7 Gafchromic EBT3 掃描時的方向依存性

由於活化層組成物的晶體，本身為針狀且排列方向平行於軟片的短邊，晶體 會對掃描時的光源產生散射，掃描光源的方向和晶體排列的方向又會隨角度的不 同有不同程度的光散射，所以掃描時需固定以相同的方向進行掃描，否則掃描後 的 pixel value 會有差異，此現象稱為偏振效應(polarization effect)，EBT 三代的軟 片皆存在此效應。不同廠牌的掃描器對於掃描時採用 landscape 方向(圖 2-9)或 portrait 方向(圖 2-10)，掃描結果之差異大小不同，普遍說來，Epson 的差異會比 Vidar 來的大【27】。製造商建議掃描時，以 landscape 方向為主，即掃描方向平 行於軟片的短邊，如此掃描器的側邊假影反應會比 portrait 方向時來的小。

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圖 2-9 landscape 方向(掃描方向平行於軟片的短邊)

圖 2-10 portrait 方向(掃描方向平行於軟片的長邊)

然而，根據 Chang L 等人【18】的研究，劑量 50cGy 以上，以 portrait 方向 和 landscape 方向掃描所得到的影像在劑量分析上，誤差分別在 1.5%和 3%以內， 說明用 portrait 方向掃描所得之影像，劑量分析會更準確。

掃描方向

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2.2 EDGE detector

EDGE detector 為 Sun Nuclear 公司所生產之商品，為一種二極體劑量計。該 二極體由 Sun Nuclear 所研發，名為 SunPoint diode detector。EDGE detector 可防 水，二極體的寬度 0.8mm，長度 0.8mm，厚度 0.03mm，體積 0.019mm3_，鑲嵌在

黃銅材質的握把上，如圖 2-11 所示，商品規格為表 2-4。由於體積極小，比起 semiflex chamber 的 0.125cm3， pinpoint chamber 的 0.015cm3_{，更能提供高空間}

解析度的劑量量測。

SRS，IMRT，VMAT 的放射治療計畫中，常會遇到投射在腫瘤其附近即為 危及器官的狹窄射束，即小照野射束，此時因危及器官和腫瘤極為靠近，可能僅 有幾豪米之距離，能夠準確地呈現治療計畫的劑量驗證便顯得相當重要。雖然游 離腔在劑量驗證方面視為所有劑量計之標準，但在此時對病人的品質保證 (Quality Assurance, QA)卻非如此，原因是因為游離腔需要一定的體積做劑量量測， 存在平均體積效應，如圖 2-12，無法銳利顯示劑量梯度變化情形，而劑量計體積 大小和能準確呈現劑量梯度變化大區域的劑量量測息息相關，因而 EDGE detector 在小照野邊界處的劑量驗證上，更顯優勢。

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Active Detection Area: 0.8 mm  0.8 mm Diode Die Location: 0.3 mm from top

4.72 mm from end 2.7 mm from side

Location is indicated by cross hairs on top of the housing

Water Depth Equivalent: 0.5 mm

Housing Wall Thickness: 0.13 mm brass External Dimensions: 3.8  5.5 38 mm

Nominal Sensitivity: 32.0 nC/Gy

Impedance (Mohm): >200 at 10 mV reverse bias Output Polarity Negative

Cable: 3.4 mm dia.  1.8 m long, triax Cable Connector: BNC or TNC triax, or adapters

upon request 表 2-4 EDGE detector 之規格【28】

圖 2-12 小照野時，EDGE detector 和 ion chamber 在照野邊界處的劑量梯度呈現 【28】 二極體主要由矽所構成，矽的電子密度比空氣大 18,000 倍。 因此，矽二極 體可以做的比游離腔小數千倍，而其靈敏度仍然可以高出 10 倍。 這樣的劑量計 除了有高的訊雜比外，因為體積小，所以可以提供更好的空間解析度。 以往二極體劑量計最為人詬病的缺點就是為一耗損性的工具以及量測數值 再現性不佳，換句話說，他會隨著使用時間拉長和被照射累積的總輻射量進而老

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化(radiation degradation)。EDGE detector 所使用的 SunPoint Diode Detector 在短 期與長期使用中並沒有明顯老化現象。根據官網所述，在短期再現性的測試中， 連續使用 60MU 量測 15 次，測量結果差異為±0.15%，261 天(約 9 個月)期間內 的使用狀況，MapCHECK®_{(使用 SunPoint Diode 所做的 2D 平面量測器)的劑量差}

異為±0.2%，此二者研究皆顯示 SunPoint diode detector 的再現性是很穩定。使用 上，SunPoint Diode Detector 只需接上偏壓，無須預熱(warm-up)。劑量累積方面， 靈敏度在光子能量 6MV 時 <0.5％/ kGy，10MeV 時 <1.5％/ kGy，並無太大的變 化。SunPoint diode detector 的靈敏度在每個劑量脈衝變化 600 倍時變化約±1％。 二極管可以在累積劑量相當高的情況下保持與每脈沖劑量之線性。高靈敏度和在 回應上的低改變使得 SunPoint diode detector 具有極長的壽命。正常使用時的預 期壽命至少為十年。 100 kGy 後，SunPoint diode detector 的靈敏度仍然遠高於游 離腔。不同於游離腔之測量結果受溫度和壓力之影響，SunPoint diode detector 量 測結果僅受溫度影響。

2.3 Semiflex Chamber

PTW 製造，型號 31010，形狀為圓柱形，半徑 2.75 mm , 長度 6.5 mm，體 積 0.125cm3_{，腔壁材質為 0.15mm 厚的石墨(graphite)和 0.55mm 的壓克力} (Polymethylmethacrylate, PMMA)，中間電極是鋁(aluminum)，外層有厚度 3mm 的 帽套(圖 2-13)，材質是 PMMA。適用的光子能量範圍為 140kV~50MV，電子能量 範圍是 10~45MeV。 圖 2-13 semiflex chamber

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2.4 Farmer Chamber

PTW 製造，型號 30013，形狀為圓柱形，半徑 3.03 mm , 長度 23.0 mm，體 積 0.6 cm3_{，腔壁材質為 0.09mm 厚的石墨(graphite) 和 0.335mmPMMA，中間電} 極是鋁(aluminum)，外層有 4.55mm 的帽套(圖 2-14)，材質是 PMMA。適用的光 子能量範圍為 30kV~50MV，電子能量範圍是 10~45MeV。 圖 2-14 Farmer chamber

2.5 RW3 slab phantom

PTW 製造，為一種固態水假體(圖 2-15)，面積 30X30 cm2，厚度有 1cm、 5mm、2mm 和 1mm，可依使用需求做厚度的調配。密度 1.045 g/cm3，材質由聚 苯乙烯(polystyrene, C8H8)和 2.1% ± 0.2%的二氧化鈦組成，適用在能量範圍 1.25MeV-25MV 的光子或是 4MeV-25MeV 的電子。 圖 2-15 RW3 slab phantom

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2.6 Epson Expression 11000XL 掃描器

平台式全彩影像掃描器(圖 2-16)，體積為 656 mm  458mm  158mm，掃 描文件採用彩色 CCD 線性偵測器，掃描範圍 310  437mm2_{，光學解析度為}

2,400dpi  4,800dpi，輸出解析度為 50dpi~6,400dpi。

圖 2-16 Epson Expression 11000XL 掃描器

2.7 Elekta Versa HD

®

本實驗所使用的直線加速器為 Elekta Versa HD®_{(圖 2-17)，使用的能量為 6MV}

的光子射束，分別採用有整平濾器和無整平濾器(Flattening Filter-free, FFF)的方 式將能量輸出。Versa HD®_{為第七代的直線加速器，配有 Agility 多葉式準質儀}

(Multi-leaf Collimator, MLC )，此系統有 160 支葉片，每支葉片在 isocenter 處的 投影寬度為 5mm，最大運動速度可達每秒 6.5cm，由於運動速度的提升，比起前 一代的 MLC，劑量率可以拉高 3 倍，因而在設計複雜的治療計畫時，更能達到

最佳化的目的。Versa HD®_{因有 FFF 的技術，所以能在單位時間內給予更多的劑}

量，在 6MV FFF 的模式下，劑量率可以達每分鐘 1400MU，10MV FFF 的劑量率 更可以高達每分鐘 2200MU，這對採用 Stereotactic Body Radiotherapy (SBRT)或 Stereotactic Radiosurgery(SRS) 的病患而言，將可大幅縮短治療時間，進一步減 少因治療時間造成可能的位移。

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三、實驗方法與步驟

3.1 實驗流程架構

圖 3-1 實驗流程圖 本實驗使用之 EBT3 皆為 8  10 吋，分為兩批，使用兩盒(序號 12281503、 序號 04201503)，第一批為 10 張(序號 12281503)，第二批為 4 張(序號 04201503)， 實驗分兩次進行，使用之直線加速器為 Elekta Versa HD®_{，能量一律為 6MV 的光} 子。

套入劑量擬合曲線

分析 dose profile

第二批軟片後掃描

軟片前掃描

第一批實驗暴露

第一批軟片後掃描

透過 Matlab 處理找尋

劑量擬合曲線

第二批實驗暴露

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根據 AAPM TG 報告，取得該台直線加速器，照野 2020 cm2_{，能量 6MV，}

水假體的百分深度劑量(Percentage Depth Dose, PDD)，後根據 polystyrene 和水之 間的物質密度差異和距離平方反比，轉換成 polystyrene 的 PDD，將之當作 RW3 的 PDD table。

3.2 掃描條件與設定

將預備使用的 EBT3 作編號，每個編號皆有預訂暴露的條件，其後使用 Epson Expression 11000XL 掃描，取得軟片尚未暴露的像素背景值，稱為前掃描。掃描 的模式為 48 位元全彩，條件設為 127dpi (即每 1mm 有五個 pixel)，以獲取優質 的空間解析度【29】。 軟片擺放的位置不同，掃瞄出的結果會不同，因此擺放軟片的再現性非常重 要【30】，為了降低每次擺放位置的誤差，特別訂製一塊 46320.2 cm3_的透明 壓克力板(圖 3-2)，可以服貼於掃描器的掃描處，此壓克力板中間有一孔洞，大小 和軟片尺寸一致，即 810 吋，將軟片放置在孔洞中，編碼朝向左上角，掃描一 律採用 portrait 方向，每次掃描前先進行溫機，拿廢棄軟片掃描 8 次後，才開始 正式掃描。 圖 3-2 透明壓克力板

編碼對準左上角

30

3.3 第一批實驗暴露

實驗開始前，需先量測直線加速器的 output 是否正常。將機頭轉至 0 度，照 野開成 1010 cm2_{，將定期送校的 0.6 cc farmer chamber PTW TM30013 放在深度} 5 公分的 RW3 中(圖 3-3)，使用 6MV 的 X 光，在 FF 且無 wedge 的條件下，給 予 100MU 的劑量，看量測結果是否符合光子每日輸出劑量，100MU ± 3%。 將 5 塊厚度 1cm 的 RW3 黏成一塊 5cm 厚的 RW3，把它當作一個單位，並 且直立起來，平行射束行進方向擺放，共使用 6 個單位，堆疊成 303030 cm3 的正方體，將 EBT3 垂直放置其正中央，短邊切齊 RW3 的上緣，且軟片中間對 準 cross hair，成 TG (Target Gum)方向(圖 3-4)，稱之為 y 軸，遠離機頭方向為正。 為求穩固，在軟片左上角、右上角，黏貼小塊膠帶，後將之黏貼在 RW3 上，膠 帶所占軟片邊緣深度不超過 5mm，面積小於 10.5 cm2_{，且不列入分析範圍。在} 303030 cm3_{的 RW3 下方堆疊 1cm 處可放置 farmer chamber 的 RW3，並於其} 下再堆疊 10 公分的 RW3 作為回散射劑量貢獻的考量(圖 3-5)。 用電子水平儀確定機頭角度為 0，將照野開成 20x20 cm2_{，SSD 為 100 公分} (爾後皆是此條件)，使用 6MV 的 X 光，在 FF 且無 wedge 的條件下，分別給予 290MU 和 88MU 的劑量，各暴露 5 次，共 10 張軟片。並記錄當時溫度、壓力， 用 0.6 cc farmer chamber PTW TM30013 量測位在 RW3 31 公分處的劑量。 將測得的劑量帶入溫壓校正公式及百分深度劑量表，以推算出位在 RW3 31 公分處的絕對劑量。 圖 3-3 量測 out put 之 RW3 擺放圖

31 圖 3-4 軟片擺放為 y 軸方向 圖 3-5 第一批實驗 RW3 擺放設置圖

y

x

z

32 將暴露過的軟片放置 72 小時，其後拿去掃描，掃描的解析度條件設為 127 dpi，以獲取每點的像素值(Pixel Value, PV)，稱之為後掃描。 使用的分析軟體為 Matlab(version 2016)，將每張軟片前掃描與後掃描的影像 資訊透過 Matlab，取得紅光頻道下的 PV 值，並代入公式(1)，取得 OD 值。

OD(i, j) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙

10

�

_{𝑃𝑃𝑃𝑃}𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝(𝑖𝑖.𝑗𝑗) 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝(𝑖𝑖,𝑗𝑗)

� ………(1)

(i,j) 指 的 是 該點在軟 片上的 位 置，𝑃𝑃𝑃𝑃_{𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑}是指 軟片暴露前掃描得的像 素值， 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝𝑑𝑑𝑑𝑑𝑝𝑝(𝑖𝑖, 𝑗𝑗)是指軟片暴露後掃描得的像素值。 沿著軟片中心 z 軸方向，選取分析面積單位(圖 3-6)，分別 0.40.4 cm2 _(b=0.2)、 0.80.8 cm2 (b=0.4)和 1.61.6 cm2 (b=0.8)，求取該面積內所有 pixel 的 OD 值並 將其平均。選取範圍從軟片深度 1.8 到 23.4 公分，每間隔 0.2 公分取樣一次，每 張軟片可以取得 108 個 OD 值。 圖 3-6 分析面積單位示意圖 將暴露劑量皆為 290MU 的 5 張軟片，在相同深度取得的 OD 值再做一次平 均，88MU 的 5 張軟片也執行相同的動作。透過實驗當天 farmer chamber 量測的

b

b

EBT3

33

劑量，經過溫壓校正公式的處理，再搭配 RW3 PDD table，取得軟片上每個深度 OD 值對應的絕對劑量。結合劑量 290MU 和 88MU 的軟片，加上 0 cGy 對應的 OD 值為 0，一共可得 217 個 OD 值以及與其對應的絕對劑量，將這筆資料輸入 Matlab，帶入下列公式(2)

𝐷𝐷

𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝

= 𝑎𝑎 × 𝑂𝑂𝐷𝐷 + 𝑏𝑏 × 𝑂𝑂𝐷𝐷

𝑐𝑐

………

(2) 𝐷𝐷𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝為擬合(fitting)後得到的劑量，稱為擬和劑量，a、b、c，是擬合曲線參數。 擬合的過程會重複兩次，第一次擬合時，參數 a、b 不設定範圍，但參數 c 限 制在 1~3 以內，在得到適切的參數 c 後，再做第二次的擬合，此時參數 c 已固 定，以降低不準確度。 待求得 a、b、c 三個參數後，即獲得完整的擬合曲線公式。而根據 Joint Committee for Guides in Metrology ( JCGM 2008 )所發表的不準確度(uncertainty) 公式(3)。將每個變數作微分，微分後的數值取平方，並和該數值的變異數相乘， 加總起來再開根號，就會得到該因素的不準確度。

𝑢𝑢

𝑐𝑐2

(𝑦𝑦) = ∑ �

𝑁𝑁𝑖𝑖=1 _{𝜕𝜕𝑥𝑥}𝜕𝜕𝑓𝑓_𝑖𝑖

�

2𝑢𝑢

2

(𝑥𝑥

𝑖𝑖

)………(3)

𝑢𝑢𝑐𝑐(𝑦𝑦)是整體的不準確度，𝑥𝑥𝑖𝑖為每個會影響不準確度的數值，共有 i 個，𝑢𝑢(𝑥𝑥𝑖𝑖)是 會影響不準確度的因素其標準差，�𝜕𝜕𝑓𝑓 𝜕𝜕𝑥𝑥𝑖𝑖�是微分某個𝑢𝑢(𝑥𝑥𝑖𝑖)後的數值 本實驗不準確度的來源有二，其一乃掃描取得的 OD 值，另一即為擬合曲線 擬合參數所造成的不準確度。將這兩個不準確度帶入公式(4)，則可得到算出之劑 量的不準確度百分比δdose%。

𝛿𝛿

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%

=

�𝛿𝛿𝑝𝑝𝑒𝑒𝑝𝑝2 +𝛿𝛿𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝2 𝑂𝑂𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝

× 100…………...……(4)

34

𝛿𝛿

𝑑𝑑𝑥𝑥𝑝𝑝

= �(𝑎𝑎 + 𝑐𝑐 ∙ 𝑏𝑏 ∙ 𝑂𝑂𝐷𝐷

𝑐𝑐−1

)

2

∙ 𝛿𝛿

𝑂𝑂𝑂𝑂2

………(5)

𝛿𝛿

𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝

= �𝑂𝑂𝐷𝐷

2

∙ 𝛿𝛿

𝑎𝑎2

+ 𝑂𝑂𝐷𝐷

2𝑐𝑐

∙ 𝛿𝛿

𝑏𝑏2

………(6)

𝛿𝛿

𝑂𝑂𝑂𝑂

=

��𝛿𝛿𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝_{𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝}� 2 +�𝛿𝛿𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝_{𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝}� 2 𝑙𝑙𝑙𝑙10

………(7)

𝛿𝛿𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%是使用劑量擬合曲線求得的劑量本身不準確度百分比；𝛿𝛿𝑑𝑑𝑥𝑥𝑝𝑝是得到的 OD 值所產生的不準確度，亦即實驗造成的標準差；𝛿𝛿_{𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝}是指劑量擬合曲線公式 中，參數 a 和 b 所造成的不準確度，是劑量擬合曲線公式的標準差；_{𝛿𝛿𝑂𝑂𝑂𝑂}是 PV 值 造成的不準確度，針對前掃描得到的𝑃𝑃𝑃𝑃_{𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑}和後掃描得到的𝑃𝑃𝑃𝑃_{𝑝𝑝𝑑𝑑𝑑𝑑𝑝𝑝}做處理，得到的 標準差。 不同的長度分析單位所求得的擬合曲線參數不同，故得到的擬合曲線公式 也不同。將 3 個不同分析面積單位得到的 3 組 216 個 OD 值代回公式(2)，獲得 擬合劑量𝐷𝐷_{𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝}，和軟片該處相對應的絕對劑量 Dd比較，藉由公式(8)，擬合劑量和 絕對劑量的劑量差異百分比可寫為 𝑂𝑂𝑓𝑓𝑖𝑖𝑝𝑝−𝑂𝑂𝑑𝑑 𝑂𝑂𝑑𝑑

× 100...(8)

3.4 第二批實驗暴露

實驗開始前，依舊需先量測直線加速器的 output 是否正常。將機頭轉至 0 度， 照野開成 1010 cm2_{，將定期送校的 0.6 cc farmer chamber PTW TM30013 放在深} 度 5 公分的 RW3 中(圖 3-3)，使用 6MV 的 X 光，在 FF 且無 wedge 的條件下， 給予 100MU 的劑量，看量測結果是否符合光子每日輸出劑量，100MU ± 3%。 確認直線加速器的 out put 為正常後，接下來撤換這個設置，更替上跟第一 次實驗相同的擺設。軟片一樣放置於直立的 RW3 中央，短邊切齊 RW3 的上緣，

35 並讓放射線射束中心通過。唯一不同處為，RW3 堆疊成 303030 cm3_的正方 體後下方直接堆疊 10cm 厚的 RW3，無須再放置 farmer chamber 了(圖 3-7)。 用電子水平儀確定機頭角度為 0 度，SSD 為 100 公分，使用 6MV 的 X 光， 在 FFF 且無 wedge 的條件下，分別將照野開成 22 cm2_{和 33 cm}2_{，給予 200MU} 的劑量，各暴露 2 次，共 4 張軟片。將暴露過的軟片放置 72 小時，再進行掃描。 圖 3-7 第二批實驗 RW3 擺放設置圖 將每張軟片前掃描與後掃描的影像資訊透過 Matlab，取得紅光頻道下的 PV 值，並代入公式(1)，取得 OD 值。 將同為照野 22 cm2_{和 33 cm}2_{的軟片 OD 值做平均，即可得到照野 22} cm2和 33 cm2_{的軟片上，每點的平均 OD 值。} 第二批實驗分析面積單位取 b=0.04、b=0.08、b=0.2 和 b=0.4，將面積內的 OD 值取平均後代入第一批實驗求得的劑量擬合曲線公式(2)，獲得該點的劑量。 分析不同照野在深度 5 公分、10 公分和 20 公分的 dose profile，並與 EDGE detector 和 semiflex chamber 深度 5 公分、10 公分和 20 公分的 dose profile 做比 較，分析彼此之間 dose profile 的差異百分比。

36

四、結果與討論

4.1 劑量校正結果

圖 4-1 劑量不準確度百分比_{𝛿𝛿𝑂𝑂𝑂𝑂𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%}和劑量的關係圖 圖 4-2 擬合劑量 Dfit和絕對劑量 Dd的差異 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5 0 50 100 150 200 250 300 350 δOD do se % (% ) Dose(cGy) b=0.2 b=0.4 b=0.8 -2.5 -1.5 -0.5 0.5 1.5 2.5 0 50 100 150 200 250 300 350 (D fit -D d) /Dd (% ) Dose(cGy) b=0.2 b=0.4 b=0.8

37 圖 4-1 為不同 b 值求得的劑量擬合曲線，算出之劑量其本身不準確度百分 比。分析的劑量範圍約為 30~320cGy，由圖 4-1 得知，無論 b 值為何，劑量不準 確度在低劑量時皆比高劑量時來的高。換句話說，低劑量時，由劑量擬合曲線公 式求得的劑量和實際的劑量誤差會比較大，這可以由圖 4-2 中得到驗證。圖 4-2 是擬合劑量 Dfit和絕對劑量 Dd的差異。 可能由於採用兩張軟片拼接出臨床常用的劑量範圍，290MU 的軟片劑量分 析範圍為 120.3cGy~324.7cGy，88MU 則是 36.5cGy~98.5cGy，在 100cGy~120cGy 之間因為缺乏參考數值，圖 4-1 和圖 4-2 在該處劑量的曲線會有較大的起伏。 b 值的大小關係著空間解析度的高低，b 值越小，空間解析度越高，但同時， 劑量不準確度也會隨之升高。由圖 4-1 可觀察到，b=0.2 時𝛿𝛿_{𝑂𝑂𝑂𝑂𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%}明顯比 b=0.4 和 b=0.8 時來的大，在劑量 100cGy 以下時尤其明顯，顯示 b 值並非越小越好。 當目的是測量絕對劑量時，過小的 b 值，會使得算出的劑量誤差變大，若是測量 低劑量的絕對劑量，這個缺點會更加明顯，以圖 4-2 舉例，當 b=0.2 時，53cGy 的劑量誤差是 1.8%，是 b=0.4 時 0.34%的 5.29 倍，b=0.8 時 0.19%的 9.47 倍。 而 b=0.4 和 b=0.8 時，𝛿𝛿_{𝑂𝑂𝑂𝑂𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%}在 100cGy 以下差異有限，在劑量 200~300cGy， 兩條曲線雖然略有分開，但其實𝛿𝛿_{𝑂𝑂𝑂𝑂𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%}皆在 0.22%以下，差異非常小，搭配絕 對劑量差異百分比來看(圖 4-2)，劑量 200~300cGy 時，劑量差異百分比皆低於 0.15%。 b=0.4 和 b=0.8，在空間解析度差了 4 倍，分析後，因兩者的𝛿𝛿_{𝑂𝑂𝑂𝑂𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑%}差異小， 絕對劑量差異百分比也小，所以選擇 b=0.4 作為劑量擬合曲線公式的分析面積單 位。

38

4.2 三種劑量計 dose profile 的比較

4.2.1 EDGE detector 和 semiflex chamber 之 dose profile 比較

Filed size 22 cm2

EDGE detector 和 semiflex chamber 之 dose profile 差異百分比(%) X 軸(cm)

深度 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

5 cm -13.07 -3.78 -0.99 -0.97 0.00 0.50 -0.76 -3.02 -9.54

10 cm -8.88 -2.87 -0.30 0.43 0.00 -0.04 -0.40 -1.70 -6.77

20 cm -6.23 -3.66 -1.37 -0.16 0.00 0.08 -1.01 -1.09 -4.78 表 4-1 Filed size 22 cm2 _{EDGE detector 和 semiflex chamber 之 dose profile}

差異百分比

表 4-2 Filed size 33 cm2 _{EDGE detector 和 semiflex chamber 之 dose profile}

差異百分比

表 4-1、42 是 EDGE detector 和 semiflex chamber 在 FFF 下，dose profile 的差異 百分比，X 軸表示分析範圍，以射束中心軸當作基準，對稱展開。靠近機頭為負，

Filed size 33 cm2

EDGE detector 和 semiflex chamber 之 dose profile 差異百分比(%)

X 軸(cm)

深度 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

5 cm -6.89 -2.06 -0.92 0.08 0.34 1.09 0.00 0.27 0.28 0.47 -0.18 -2.08 -6.52

10 cm -5.30 -2.30 -0.99 -0.23 -0.44 0.23 0.00 -0.51 -0.09 -0.87 -1.38 -2.19 -4.64

39 遠離機頭為正。

相同量測點的 Dose profile 的差異百分比，可由底下公式(9)計算出來。 DP_semiflex chamber−DP_EDGE detector

DP_semiflex chamber

× 100%...(9)

DP_semiflex chamber 表示 semiflex chamber 的 dose profile，DP_EDGE detector 表 示 EDGE detector 的 dose profile。

圖 4-3 EDGE detector 和 semiflex chamber 在照野 2_{×2 cm}2_{之 dose profile 比較}

40

圖 4-3、4-4 是 EDGE detector 和 semiflex chamber 在 FFF 下，dose profile 的 差異比較圖，前者為照野 22 cm2_{，後者為照野 33 cm}2_{，X 軸表示分析範圍，} 單位為公分，以射束中心軸當作基準，對稱展開。靠近機頭為負，遠離機頭為正。 Y 軸則是 dose profile 差異百分比，紅色線為深度 5cm，黑色線是 10cm，藍色線 是 20cm。 由表 4-1、4-2 得知，照野 22 cm2_{，分析範圍 1.6cm，X 軸為-0.8cm，深度} 5cm、10cm、20cm 時，dose profile 差異分別是-13.07%、-8.88%、-6.23%，X 軸 為 0.8cm 時，深度 5cm、10cm、20cm 的 dose profile 差異分別為-9.54%、-6.77%、 -4.78%。照野 33 cm2_{，分析範圍 2.4cm，X 軸為-1.2cm，深度 5cm、10cm、20cm} 時，dose profile 差異分別是-6.89%、-5.3%、-2.44%，X 軸為 1.2cm 時，深度 5cm、 10cm、20cm 的 dose profile 差異分別為-6.52%、-4.64%、-2.92%。我們大致可以 發現深度越淺，X 軸越遠離射束中心的位置，dose profile 的差異百分比越大。

將表格用圖的方式呈現，可以清楚看到 dose profile 差異百分比的幅度。EDGE detector 和 semiflex chamber 的 dose profile 差異無論是深度 5cm、10cm 還是 20cm 皆不小。原因是因為 EDGE detector 和 semiflex chamber 量測體積相差 6000 倍以 上，semiflex chamber 存在平均體積效應，劑量梯度大的地方尤其明顯，故空間 解析度差異的表現顯而易見，且相同照野時，深度 5cm 的 dose profile 的差異幅 度也會比深度 10cm 和 20cm 來的大。

41

4.2.2 EBT3 和 semiflex chamber、EBT3 和 EDGE detector 之 dose

profile 比較

Filed size 22 cm2

EBT3 和 EDGE detector 及 EBT3 和 semiflex chamber 之 dose profile 差異百分比(%) X 軸(cm) 深度 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 5 cm -2.24 -0.84 0.60 1.96 0.00 2.32 0.51 1.65 0.30 9.57 2.84 1.57 2.90 0.00 1.83 1.25 4.53 8.99 10 cm -1.70 -1.03 0.67 2.55 0.00 1.14 0.66 2.95 -0.23 6.59 1.79 0.96 2.12 0.00 1.18 1.06 4.57 6.12 20 cm -4.54 -2.65 -1.06 2.93 0.00 0.65 -1.60 2.12 -1.68 1.60 0.97 0.30 3.08 0.00 0.57 -0.58 3.17 2.96 表 4-3 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 field size 2 × 2 cm2_{之 dose profile 差異百分比。EBT3 分析單位 b 值皆為 0.08。白底為 EBT3 和}

EDGE detector 的差異百分比，籃底為 EBT3 和 semiflex chamber 的差異百分比。

Filed size 33 cm2

EBT3 和 EDGE detector 及 EBT3 和 semiflex chamber 之 dose profile 差異百分比(%) X 軸(cm) 深度 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 5 cm -0.19 0.81 2.17 1.89 1.13 2.94 0.00 1.09 1.58 2.04 2.46 1.55 3.02 6.27 2.81 3.07 1.81 0.79 1.87 0.00 0.81 1.31 1.59 2.63 3.55 8.95 10 cm 0.87 1.42 3.22 2.60 1.75 2.95 0.00 1.30 2.90 3.17 2.56 1.82 3.33 5.87 3.63 4.17 2.82 2.18 2.72 0.00 1.80 2.98 4.00 3.89 3.92 7.62 20 cm 2.78 1.03 3.43 2.76 1.72 3.96 0.00 1.08 1.95 3.69 2.56 2.37 2.87 5.10 2.19 3.67 3.02 2.06 3.88 0.00 0.29 1.07 2.92 3.14 3.61 5.63

表 4-4 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 field size 3 × 3 cm2_{之 dose profile 差異百分比。EBT3 分析單位 b 值皆為 0.08。白底為 EBT3 和}

42

EDGE detector 的差異百分比，籃底為 EBT3 和 semiflex chamber 的差異百分比。 EBT3 和 EDGE detector dose profile 相同量測點的差異，以公式(10)計算， EBT3 和 semiflex chamber dose profile 相同量測點的差異，則以公式(11)計算。

DP_EBT3−DP_EDGE detector

DP_EBT3

× 100%...(10)

DP_EBT3−DP_semiflex chamber

DP_EBT3

× 100%...(11)

DP_EBT3 表示 EBT3 的 dose profile，DP_semiflex chamber 表示 semiflex chamber 的 dose profile，DP_EDGE detector 表示 EDGE detector 的 dose profile。

圖 4-5 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 field size _{2 × 2} cm2之 dose profile 比較

43

圖 4-6 EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在 field size 3_×3 cm2之 dose profile 比較

圖 4-5、4-6 為 FFF 的條件下，EBT3 和 semiflex chamber 以及 EBT3 和 EDGE detector 在深度 5 公分、10 公分和 20 公分 dose profile 的差異結果。圖 4-5 是照 野 2_{×2 cm}2_{，分析範圍是 1.6 公分，圖 4-6 是照野 3×3 cm}2_{，分析範圍是 2.4 公}

分，兩者分析單位 b 值皆為 0.08。X 軸表示分析範圍，單位為公分，以射束中心 軸當作基準，對稱展開，靠近機頭為負，遠離機頭為正。Y 軸則是 dose profile 差 異百分比，紅色線為深度 5cm，黑色線是 10cm，藍色線是 20cm。實線是 EBT3 和 EDGE detector dose profile 的差異，虛線則是 EBT3 和 semiflex chamber dose profile 的差異。

在 field size 2×2 cm2_{和 3×3 cm}2_{裡，可以明顯看出無論是深度 5 公分、10 公}

分還是 20 公分，EBT3 和 EDGE detector 的劑量差異都有比較接近的趨勢，且這 個差異在劑量梯度大的地方尤其明顯。以和輻射作用截面積來看，當 b=0.08 時， EBT3 的輻射作用截面積是 0.0256 cm2，EDGE detector 是 0.0064 cm2_{, semiflex}

chamber 是 0.3575 cm2_{，EBT3 的輻射作用截面積和 semiflex chamber 相比，差約}

14 倍，EBT3 的輻射作用截面積和 EDGE detector 相比，僅差 4 倍，推論因為此 因素，才會造成 EBT3 和 EDGE detector 的 dose profile 差異比較小。

觀察表 4-3、4-4 dose profile 的兩側，離射束中心軸最遠的點，以上推論唯一 的例外是 field size 2_{×2 cm}2_{，深度 20cm 時，距離射束中心軸-0.8 公分處(表 4-3)，}

EBT3 和 EDGE detector dose profile 的差異是 4.54%，EBT3 和 semiflex chamber dose profile 的差異 1.6%，EBT3 和 semiflex chamber dose profile 的差異比較小。 會出現這樣的結果，是因為劑量擬合曲線公式本身依舊存在的不準確度，當劑量 比較小時，劑量不準確度比較高。

44

4.3 不同 b 值之 dose profile 的比較

45