Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).

ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕТЕКТОРА RSCAN D В КЛИНИЧЕСКИХ ПУЧКАХ ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
А.Ю. Смыслов, А.Н. Моисеев, А.А. Коконцев, А.В. Ананьина

Цель: Исследование дозиметрических характеристик опытной партии из двух полупроводниковых детекторов на основе кремния RSCAN D.
Материал и методы: Измерения проводились на линейном ускорителе TrueBeam (Varian, США). Оборудование для измерений включало два водных фантома 3D SCANNER и 1D SCANNER вместе с программным обеспечением SNC Dosimetry (SNC, США). Дозиметрические измерения включали в себя определение параметров воспроизводимости и линейности отклика детекторов, а так же их зависимости от мощности дозы в пучках излучения 6 МВ и 10 МВ как с выравнивающим фильтром (WFF), так и без него (FFF). Также были проведены измерения глубинной процентной дозы и профилей фотонных пучков излучения 6 МВ на глубине 1,5 см с размерами полей 3x3, 5x5, 10x10 и 20x20 см. В дополнение рассчитаны значения отношения сигнал/шум и коэффициента вариации для всех полученных наборов данных. Все измерения выполнялись в соответствии с рекомендациями TG-142 и требованиям к наборам данных для создания моделей пучков в системах планирования TG-106.
Результаты: Полученные значения отклонения воспроизводимости и линейности отклика обоих детекторов крайне малы и находятся в пределах менее 0,7 %. Наибольший размах между максимальным и минимальным значениями поглощенной дозы при исследовании зависимости от мощности дозы составляет 3,2 сГр для детектора № 2, а для первого детектора это значение составляет 0,4 сГр. Глубинные распределения поглощенной дозы в целом являются адекватными для пучка 6 МВ WFF, однако для пучка 10 МВ FFF снять их не удалось. Профили дозы для полей 3x3 и 5x5 см, измеренные с использованием референсного детектора имеют гладкое плато, высокие значения отношения сигнал/шум и низкий коэффициент вариации. Профили 10x10 и 20x20 см имеют значительные отклонения в области как границы поля, так и плато.
Заключение: Полупроводниковый детектор на основе кремния RSCAN D, разработанный компанией ООО "РТ7", является перспективным изделием, которое после необходимых доработок можно будет применять в рутинной практике по обеспечению гарантии качества и получения модельных данных медицинских линейных ускорителей электронов.

Ключевые слова: полупроводниковые диоды, дозиметрические характеристики, тормозное излучение, клинические пучки

Реферат

EVALUATION OF THE DOSIMETRIC PERFORMANCE OF THE RSCAN D PROTOTYPE DETECTOR IN CLINICAL PHOTON BEAMS
A.Yu. Smyslov, A.N. Moiseev, A.A. Kokoncev, A.V. Anan'ina

Purpose: To investigate the dosimetric characteristics of a prototype batch of siliconbased semiconductor detectors, RSCAN D.
Material and methods: All measurements were performed on a TrueBeam linear accelerator (Varian, USA). Dosimetric equipment included two water phantoms, the 3D SCANNER and 1D SCANNER, used in conjunction with SNC Dosimetry software (SNC, USA). The dosimetric characterization involved evaluation of detector reproducibility, response linearity, and dose rate dependence in 6 MV and 10 MV photon beams, with and without flattening filters (WFF and FFF). Additionally, percent depth dose (PDD) curves and lateral beam profiles were measured for 6 MV photon beams at a depth of 1.5 cm for field sizes of 3x3, 5x5, 10x10, and 20x20 cm. Signal tonoise ratio (SNR) and coefficient of variation (CV) were calculated for all acquired datasets. All measurements were performed in accordance with the recommendations of AAPM Task Group 142 (TG-142) and the data requirements for beam modeling as outlined in AAPM Task Group 106 (TG-106).
Results: Reproducibility and response linearity deviations for both detectors were minimal, remaining within 0.7 %. The maximum dose deviation in the dose rate dependence test was 3.2 cGy for Detector #2 and 0.4 cGy for Detector #1. Depth dose curves were consistent and acceptable for the 6 MV WFF beam; however, measurements could not be reliably acquired for the 10 MV FFF beam. Beam profile measurements using the reference detector showed well-defined, flat plateau regions, high signal-to-noise ratios, and low coefficients of variation for field sizes of 3x3 and 5x5 cm. However, profiles for 10x10 and 20x20 cm fields exhibited noticeable deviations both in the plateau and penumbra regions.
Conclusion: The RSCAN D silicon-based semiconductor detector, developed by RT7 LLC, demonstrates promising performance characteristics. With further refinement, it has the potential to be integrated into routine clinical quality assurance workflows and used in the generation of beam modeling datasets for medical linear accelerators.

Key words: semiconductor detectors, dosimetric performance, bremisstrahlung, clinical beams

DOI: 10.52775/1810-200X-2025-108-4-15-23