Radiochromic film dosimetry: Considerations on precision and accuracy for EBT2 and EBT3 type films

Gafchromic® EBT2 film is a widely used dosimetric tool for quality assurance in radiation therapy. In 2012 EBT3 was presented as a replacement for EBT2 films. The symmetric structure of EBT3 films to reduce face-up/down dependency as well as the inclusion of a matte film surface to frustrate Newton Ring artifacts present the most prominent improvements of EBT3 films. The aim of this study was to investigate the characteristics of EBT3 films, to benchmark the films against the known EBT2-features and to evaluate the dosimetric behavior over a time period greater than 6 months.All films were irradiated to clinical photon beams (6MV, 10MV and 18MV) on an Elekta Synergy Linac equipped with a Beam Modulator MLC in solid water phantom slabs. Film digitalization was done with a flatbed transparency scanner (Type Epson Expression 1680 Pro). MATLAB® was used for further statistical calculations and image processing.The investigations on post-irradiation darkening, film orientation, film uniformity and energy dependency resulted in negligible differences between EBT2 and EBT3 film. A minimal improvement in face-up/down dependence was found for EBT3. The matte film surface of EBT3 films turned out to be a practical feature as Newton rings could be eliminated completely. Considering long-term behavior (> 6 months) a shift of the calibration curve for EBT2 and EBT3 films due to changes in the dynamic response of the active component was observed.In conclusion, the new EBT3 film yields comparable results to its predecessor EBT2. The general advantages of radiochromic film dosimeters are completed by high film homogeneity, low energy dependence for the observed energy range and a minimized face-up/down dependence. EBT2 dosimetry-protocols can also be used for EBT3 films, but the inclusion of periodical recalibration-interval (e.g. once a quarter) is recommended for protocols of both film generations.

ZusammenfassungGafchromic®-EBT2-Filme sind ein oft verwendetes Tool für Qualitätssicherung in der Strahlentherapie. 2012 wurden EBT2-Filme durch Filme der neuen Generation EBT3 ersetzt. Im Unterschied zu EBT2 weisen EBT3-Filme einen symmetrischen Aufbau auf, die Zusammensetzung der einzelnen Filmschichten zeigt jedoch keine Veränderungen. Der symmetrische Aufbau soll die Abhängigkeit der Filme von Vor-/Rückseiten-Scans weiter reduzieren und stellt gemeinsam mit der matten Filmoberfläche von EBT3-Filmen die beiden wichtigsten Verbesserungen der neuen Filme dar. Ziel dieser Studie war eine Charakterisierung von EBT3-Filmen, ein direkter Vergleich der wichtigsten Eigenschaften radiochromatischer EBT2- und EBT3-Filme, sowie die Analyse des dosimetrischen Verhaltens der Filme über einen Zeitraum von mehr als 6 Monaten.Alle Filme wurden an einem Elekta Synergy Linac mit Beam Modulator MLC in 6MV, 10MV oder 18MV Photonenstrahlen bestrahlt. Dabei waren die Filme in wasseräquivalenten Solid-Water-Platten gelagert. Die Digitalisierung der Filme erfolgte mit Hilfe eines Flachbettscanners mit inkludierter Durchleuchtungseinheit (Type Epson Expression 1680 Pro). Für die statistische Auswertung der Ergebnisse und Bildbearbeitung wurde MATLAB® verwendet.Die Ergebnisse bezüglich Nachdunkelung der Filme, Filmorientierung im Scanner, Filmhomogenität und Energieabhängigkeit zeigten nur geringfügige Unterschiede zwischen EBT3- und EBT2-Filmen. Eine minimale Verbesserung der Vor-/Rückseiten-Abhängigkeit bei EBT3-Filmen konnte nachgewiesen werden. Als zweckdienlich stellte sich die neu inkludierte matte Filmoberfläche bei EBT3-Filmen dar, da über die gesamte Studiendauer keine Newton-Ring-Artefakte auftraten. Für EBT2- und EBT3-Filme zeigte sich über einen Zeitraum von > 6 Monaten eine Veränderung der dosimetrischen Eigenschaften der aktiven Komponente.Zusammenfassend ergeben sich für EBT3- und EBT2-Filme vergleichbare Ergebnisse für die wichtigsten Eigenschaften radiochromatischer Filme. Die bekannten Vorteile wie hohe Filmhomogenität und geringe Energieabhängigkeit für klinische Photonenstrahlen werden durch reduzierte Orientierungsabhängigkeit für Vor-/Rückseiten-Scans komplettiert. Den festgestellten Veränderungen der aktiven Komponente der Filme über einen Zeitraum von mehr als 6 Monaten muss in Anpassungen der jeweiligen Dosimetrieprotokolle für radiochromatische EBT2- und EBT3-Filme Rechnung getragen werden.