FLASH 전자빔 선량 측정 광학 시스템

초고선량률 FLASH 방사선 치료는 종양 제어는 유지하면서 정상 조직 독성을 줄일 잠재력을 보여주었습니다. 그러나 관련 생물학적 메커니즘을 밝히기 위해서는 FLASH 빔의 시공간적 특성을 분석할 수 있는 선량 측정 시스템이 필수적입니다. 이 연구에서는 400Hz의 PRF를 가진 10MeV 전자 FLASH 빔의 펄스 단위 2차원 선량 측정을 위한 광학 이미징 시스템을 개발하고 특성을 분석했습니다. 이 시스템은 초당 800프레임으로 작동하는 고속 CMOS 카메라로 플라스틱 섬광판을 촬영하는 방식입니다. 맞춤형 Python 소프트웨어를 사용하여 기하학적 보정, 노이즈 필터링, 자동 프레임 선택을 포함한 이미지 획득 및 처리를 수행했습니다. 섬광 신호는 체렌코프 광 기여도를 보정하고 절대 선량으로 교정되었습니다. 시스템 성능은 Gafchromic EBT-XD 필름과 동시에 조사하여 절대 선량, 깊이-선량 분포, 측면 선량 프로파일을 비교하여 평가했습니다. 섬광판으로 측정한 절대 선량은 필름과 4% 이내로 일치했습니다. 깊이-선량 곡선 및 측면 프로파일 비교에서는 평균 편차가 0.3%±2.1%에서 -5.3%±16.3% 범위로 나타났으며, 주로 3Gy 미만의 선량에서 필름 불확실성으로 인해 더 큰 편차가 발생했습니다. 이 시스템은 높은 재현성을 보였으며 빔 조사 중 개별 펄스와 펄스 간격을 시각화할 수 있었습니다. 제시된 광학 이미징 접근 방식은 전자 FLASH 빔에서 절대 선량과 공간 선량 분포를 실시간으로 펄스 단위로 측정할 수 있게 합니다. 이 결과는 섬광 기반 광학 이미징이 빔 특성화를 위한 실용적인 도구이자 FLASH 선량 측정의 표준 후보로서 잠재력이 있음을 보여줍니다.