Dosimetric Characteristics of a 3D-printed Bolus Fabricated using Different Filament Materials for Radiation Therapy

Abstract

본 연구에서는 방사선 치료 시 사용되는 조직등가물질인 볼루스를 대체하기 위해 다양한 필라멘트 매질로 제작된 3D 볼루스의 방사선량 특성을 평가하고자 한다. 몬테카를로 전산모사 코드 GATE를 이용하여 필라멘트 매질과 두께, 광자선 에너지에 따른 선량상승영역(Build-up region) 및 최대선량깊이(Dmax)를 도출하였다. 8가지 매질의 3D 볼루스는 선원과의 거리 100 cm에 놓인 물팬텀 표면에 위치시켰으며 조사면의 크기는 10 × 10 cm2로 설정하였고, 이때 필라멘트 두께 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 cm를 대상으로 선량 분포를 평가하였다. 그 결과, 모사된 선형가속기의 최대선량깊이와 가장 유사하게 확인된 매질은 6, 10, 15 MV의 광자선 에너지에 대해 1.4, 2.4, 3.2 cm로 나타난 TPU와 1.5, 2.4, 3.1 cm에서의 PLA, 1.5, 2.4, 3.0 cm에서의 PETG로 확인되었다.

This study aims to evaluate the dosimetric characteristics of a three-dimensional (3D) bolus fabricated using different filament materials to replace clinical bolus, a commercially available tissue equivalent in radiation therapy. The build-up region and the maximum dose depth (Dmax) in different filament materials, thicknesses, and various photon energies were calculated using the GATE Monte Carlo code. The 3D-printed boluses were placed on the water phantom at a source-to-surface distance of 100 cm, and the field size was set as 10×10 cm². The dose distributions were evaluated for eight thermoplastic filaments with the thicknesses of 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 cm. Consequently, the filaments most similar to the maximum dose depth of the simulated linear accelerator exhibited the TPUs at 1.4, 2.4, and 3.2 cm for the photon energies of 6, 10, and 15 MV, PLAs at 1.5, 2.4, and 3.1 cm, and PETGs at 1.5, 2.4, and 3.0 cm, respectively.