Study on the Tongue and Groove Effect of the Elekta Multileaf Collimator Using Monte Carlo Simulation and Film Dosimetry

Background:

Nowadays, multileaf collimation of the treatment fields from medical linear accelerators is a common option. Due to the design of the leaf sides, the tongue and groove effect occurs for certain multileaf collimator applications such as the abutment of fields where the beam edges are defined by the sides of the leaves.

Material and Methods:

In this study, the tongue and groove effect was measured for two pairs of irregular multileaf collimator fields that were matched along leaf sides in two steps. Measurements were made at 10 cm depth in a polystyrene phantom using Kodak EDR2 films for a photon beam energy of 6 MV on an Elekta Sli-plus accelerator. To verify the measurements, full Monte Carlo simulations were done. In the simulations, the design of the leaf sides was taken into account and one component module of BEAM code was modified to correctly simulate the Elekta multileaf collimator.

Results and Conclusion:

The results of measurements and simulations are in good agreement and within the tolerance of film dosimetry.

Hintergrund:

Heutzutage werden zunehmend Lamellenkollimatoren für die Kollimierung von Strahlenfeldern eingesetzt. Zwar erreicht man mit Lamellenkollimatoren eine bessere Anpassung der Dosisverteilung an die Form des Zielvolumens, jedoch ist ihre Verwendung auch mit einigen Problemen bei der Dosisberechnung verbunden. Eines dieser Probleme, der Nut-und-Feder-Effekt, wird in dieser Arbeit untersucht. Dieser Effekt ist besonders bedeutsam, wenn Feldanschlüsse zweier Felder bei einer Bestrahlung vorgesehen sind.

Material und Methodik:

Zur Untersuchung dieses Effekts wurden zwei Konfigurationen mit unregelmäßigen Paarfeldern eingesetzt. Die Messungen erfolgten in einem Polystyrol-Phantom mit Kodak-EDR2-Filmen bei 6-MV-Photonenstrahlung an einem Elekta- Linearbeschleuniger (Sli-plus). Um die Messungen zu verifizieren, wurde der Beschleunigerkopf mit Hilfe des BEAM-Programms modelliert. Zur Berücksichtigung des Nut-und-Feder-Effekts wurde das BEAM-Programm entsprechend der Bauart des Elekta-Kollimators modifiziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung:

Messungen und Dosisberechnungen der Monte-Carlo-Simulation ergaben eine gute Übereinstimmung.