목적 : 10MV 이상의 고 에너지를 사용할 경우 X선에 의해 광중성자(Photoneutron)가 발생되고 이 중성자는 주변 물질을 방사화(Activation)시켜 Beam-off기간에도 방사화된 물질의 유도 방사선(Induced radiation)에 의해 작업자의 피폭을 유발할 수 있다. 특히, 방사화된 물질중 방사선 치료시 작업자가 직접 손으로 접촉하는 wedge filter의 방사화를 알아보기 위해 10MV Siemens 가속기와 15MV Siemens 가속기에서 5Gy 조사 후 wedge filter에서 방사선량을 측정하여 방사선 발생 메커니즘을 확인하고, 선량측정을 통해 방사선 작업종사자의 작업환경에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본 연구에서 사용한 방사선 치료용 선형가속기는 Siemens사의 10MV Primus, Siemens사의 15MV Primus를 사용하였다. Siemens사의 Wedge filter를 사용하였으며, Wedge의 재질은 Fe, Wedge holder는 Al이다. 선량측정은 GM-측정기인 RDS-110 Model을 이용하였다. 본 실험에 사용된 GM-측정기는 $50keV{\sim}1.25MeV$의 X-ray가 측정가능하며, $0.05{\mu}Sv/hr{\sim}100mSv/hr$까지 측정이 가능하다. GM survey meter를 사용하여 환자 대기실과 건물 밖, 두 지점의 자연 방사선량을 측정하여 background값으로 사용하였다. 광중성자를 발생시키고, 또한 방사화를 진행시키기 위해 wedge를 장착한 상태에서 10MV X선, 15MV X선을 5Gy(500MU)를 조사하였고, beam-off직후 wedge filter를 가속기로부터 분리시켜 GM survey meter를 이용하여 wedge filter 중심부분에서 30초 단위로 방사선량을 측정하였다. 결과 : Primus 10MV의 경우 H병원에서 측정을 수행했으며, $0{\times}0cm^2,\;5{\times}5cm^2,\;25{\times}25cm^2$ Field size에 대하여 500MU 조사 후 방사선량의 측정결과 Field size의 영향은 거의 존재하지 않았으며, beam off 후 $1{\sim}2$분 뒤 측정 시작 시점에서 대략 $1{\mu}Sv/hr$를 나타냈으며, 반감기는 약 $3{\sim}4$분인 것으로 측정되었다. Primus 15MV의 경우 S병원에서 측정을 수행하였으며, $25{\times}25cm^2$ Field size에 대하여 500MU 조사 뒤 방사선량을 측정한 결과, beam off후 $1{\sim}2$분 뒤 측정시점에서 대략 $3.26{\mu}Sv/hr$를 나타냈으며 10MV X선보다 대략 3.3배 큰 값을 나타내었다. 결과 : 일일 치료환자가 $20{\sim}50$명이고, 환자 1인당 Wedge filter의 교체작업이 $1{\sim}2$회일 때 10MV의 경우 연간선량이 $0.08{\sim}0.4mSv$로 평가되었으며, 15MV의 경우 $0.27{\sim}1.36mSv$로 평가되어 작업종사자의 연간 허용선량인 20mSv에 비해 안전한 것으로 평가되었다.
목적 : 10MV 이상의 고 에너지를 사용할 경우 X선에 의해 광중성자(Photoneutron)가 발생되고 이 중성자는 주변 물질을 방사화(Activation)시켜 Beam-off기간에도 방사화된 물질의 유도 방사선(Induced radiation)에 의해 작업자의 피폭을 유발할 수 있다. 특히, 방사화된 물질중 방사선 치료시 작업자가 직접 손으로 접촉하는 wedge filter의 방사화를 알아보기 위해 10MV Siemens 가속기와 15MV Siemens 가속기에서 5Gy 조사 후 wedge filter에서 방사선량을 측정하여 방사선 발생 메커니즘을 확인하고, 선량측정을 통해 방사선 작업종사자의 작업환경에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본 연구에서 사용한 방사선 치료용 선형가속기는 Siemens사의 10MV Primus, Siemens사의 15MV Primus를 사용하였다. Siemens사의 Wedge filter를 사용하였으며, Wedge의 재질은 Fe, Wedge holder는 Al이다. 선량측정은 GM-측정기인 RDS-110 Model을 이용하였다. 본 실험에 사용된 GM-측정기는 $50keV{\sim}1.25MeV$의 X-ray가 측정가능하며, $0.05{\mu}Sv/hr{\sim}100mSv/hr$까지 측정이 가능하다. GM survey meter를 사용하여 환자 대기실과 건물 밖, 두 지점의 자연 방사선량을 측정하여 background값으로 사용하였다. 광중성자를 발생시키고, 또한 방사화를 진행시키기 위해 wedge를 장착한 상태에서 10MV X선, 15MV X선을 5Gy(500MU)를 조사하였고, beam-off직후 wedge filter를 가속기로부터 분리시켜 GM survey meter를 이용하여 wedge filter 중심부분에서 30초 단위로 방사선량을 측정하였다. 결과 : Primus 10MV의 경우 H병원에서 측정을 수행했으며, $0{\times}0cm^2,\;5{\times}5cm^2,\;25{\times}25cm^2$ Field size에 대하여 500MU 조사 후 방사선량의 측정결과 Field size의 영향은 거의 존재하지 않았으며, beam off 후 $1{\sim}2$분 뒤 측정 시작 시점에서 대략 $1{\mu}Sv/hr$를 나타냈으며, 반감기는 약 $3{\sim}4$분인 것으로 측정되었다. Primus 15MV의 경우 S병원에서 측정을 수행하였으며, $25{\times}25cm^2$ Field size에 대하여 500MU 조사 뒤 방사선량을 측정한 결과, beam off후 $1{\sim}2$분 뒤 측정시점에서 대략 $3.26{\mu}Sv/hr$를 나타냈으며 10MV X선보다 대략 3.3배 큰 값을 나타내었다. 결과 : 일일 치료환자가 $20{\sim}50$명이고, 환자 1인당 Wedge filter의 교체작업이 $1{\sim}2$회일 때 10MV의 경우 연간선량이 $0.08{\sim}0.4mSv$로 평가되었으며, 15MV의 경우 $0.27{\sim}1.36mSv$로 평가되어 작업종사자의 연간 허용선량인 20mSv에 비해 안전한 것으로 평가되었다.
In the process of photon treatments, linear accelerators with energies higher than 10 MV produce neutrons through the (${\gamma}$, n) interactions with the composite materials of the linac head md these materials further produce the induced radiations. We investigate the possible risks fr...
In the process of photon treatments, linear accelerators with energies higher than 10 MV produce neutrons through the (${\gamma}$, n) interactions with the composite materials of the linac head md these materials further produce the induced radiations. We investigate the possible risks from these induced radiations especially in the wedge filters to the radiation workers. Wedge filters are used to modify the isodose profiles in the radiation treatment using the linear accelerator and always be handled by the radiation workers. For the background radiation, we measured the radiation in both the waiting room and the outside of the building for two hospitals, S and H. The results of S hospital were $0.11\;{\mu}Sv/hr$ and $0.10\;{\mu}Sv/hr$ for waiting room and outside respectively, and in the case of H hospital, they were $0.12\;{\mu}Sv/hr$ and $0.11\;{\mu}Sv/hr$. Using a survey meter, we measured the radiation from wedge filters inserted in 10 MV and 15 MV Siemens linear accelerators. The time series measurements were done in ${\sim}1$ minutes after exposure of 5 Gy of monitor units for the field size of $25{\times}25cm^2$. The starting value of 10 MV machine was about $3.26\;{\mu}Sv/hr$, which was three times higher than that of 10 MV. The measured radiation was from $^{28}Al$ and $^{53}Fe$ with a half life of 3.5 min. If the treatment patients are $20{\sim}50$ per day and the number of process of wedge filter change per patient is one or two, the annual dose equivalent is $0.08{\sim}0.4\;mSv$ for 10 MV, and $0.27{\sim}1.36\;mSv$ for 15 MV, which are in the range of dose equivalent limits of radiation workers.
In the process of photon treatments, linear accelerators with energies higher than 10 MV produce neutrons through the (${\gamma}$, n) interactions with the composite materials of the linac head md these materials further produce the induced radiations. We investigate the possible risks from these induced radiations especially in the wedge filters to the radiation workers. Wedge filters are used to modify the isodose profiles in the radiation treatment using the linear accelerator and always be handled by the radiation workers. For the background radiation, we measured the radiation in both the waiting room and the outside of the building for two hospitals, S and H. The results of S hospital were $0.11\;{\mu}Sv/hr$ and $0.10\;{\mu}Sv/hr$ for waiting room and outside respectively, and in the case of H hospital, they were $0.12\;{\mu}Sv/hr$ and $0.11\;{\mu}Sv/hr$. Using a survey meter, we measured the radiation from wedge filters inserted in 10 MV and 15 MV Siemens linear accelerators. The time series measurements were done in ${\sim}1$ minutes after exposure of 5 Gy of monitor units for the field size of $25{\times}25cm^2$. The starting value of 10 MV machine was about $3.26\;{\mu}Sv/hr$, which was three times higher than that of 10 MV. The measured radiation was from $^{28}Al$ and $^{53}Fe$ with a half life of 3.5 min. If the treatment patients are $20{\sim}50$ per day and the number of process of wedge filter change per patient is one or two, the annual dose equivalent is $0.08{\sim}0.4\;mSv$ for 10 MV, and $0.27{\sim}1.36\;mSv$ for 15 MV, which are in the range of dose equivalent limits of radiation workers.
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문제 정의
방사선 치료는 인체에 방사선을 조사하여 종양 조직에는 처방된 선량을 정확하게 투입하면서, 정상조직에는 최소한의 선량이 투여되도록, 선원의 종류와 에너지, 그리고 조사위치와 방향 및 시간, 등을 결정하여 최적화된 처)내선량분포(confbmal dose distribution) 를 얻어 종양조직을 괴사시키고 정상세포의 부작용은 최소화 시키는데 목적이 있다. 방사선 치료는 방사성동위원소 물질을 인체내부에 직접 주입하여 치료하는 내부 방사선 치료와 선형가속기 등과 같은 방사선 발생 장치를 이용하여 인체 외부에서 방사선을 조사하는 외부 방사선 치료로 나눌 수 있다.
제안 방법
10 MV 이상의 고에너지 광자선을 이용하여 환자를 치료할 때(V, n) 반응에 의해 생성된 중성자가 의료용 선형가속기의 wedge filter를 방사화시켜 발생된 이때 유도방사선 (Induced radiation)의 선량을 평가하고자 Wedge filter를 선형가속기에 장착하고 5 Gy 조사한 후 Wedge filter에서 방사선량을 측정하였다. Siemens사의 10 MV Primus와 15 MV Primus에서 측정한 결과 1 USv/hr와 3.
GM survey metei를 사용하여 환자 대기실과 건물 밖, 두 지점의 자연 방사선량을 측정하여 background값으로 사용하였다. 광중성자를 발생시키고, 또한 방filter 중심부분에서 30초 단위로 방사선량을 측정하였다.
L. Ahlgren이 측정한 결과에서 볼 수 있듯이 wedge filter에서 측정되는 선량이 전체 선량의 대부분을 차지하기 때문에 본 연구에서 방사화 물질 및 선량 측정에 Wedge filter가 사용되었다. Siemens사의 Wedge는 Fe, Wedge holder는 Al로 구성되어 있으며, An^le은 그림 3-2에서 볼 수 있듯이 15°, 30°, 45°, 60。가 사용되었다.
두 지점의 자연 방사선량을 측정하여 background값으로 사용하였다. 광중성자를 발생시키고, 또한 방filter 중심부분에서 30초 단위로 방사선량을 측정하였다. 또한 그림 3-6과 같이 Wedge filter에서 발생하는 방사선 스펙트럼을 측정하기 위해 X-선 조사 후 GM 측정과 동일 조건에서 스펙트럼을 5분간 측정 하였다.
광중성자를 발생시키고, 또한 방filter 중심부분에서 30초 단위로 방사선량을 측정하였다. 또한 그림 3-6과 같이 Wedge filter에서 발생하는 방사선 스펙트럼을 측정하기 위해 X-선 조사 후 GM 측정과 동일 조건에서 스펙트럼을 5분간 측정 하였다.
쐐기필터의 선량측정 조건과 동일한 조건에서 Nal 를 쐐기필터에 접촉시켜 5분간 2회 스펙트럼을 측정하였다. 측정결과 그림 4-4와 같이 A1에서 방출되는 1779 KeV 에너지를 확인 할 수 있었으며, 23A1 방사화로 인한 방사선임을 확인 할 수 있었다.
자연방사선량을 측정하기 위해 환자대기실과 건물 밖 임의의 지역에서 방사선량을 측정하였다. 측정 결과 S병원은 환자대기실 0.
10 MV 이상의 고에너지 X-선에 의해 발생된 중성 자가 주변 물질을 방사화시켜 beam-off 기간에도 방 사화된 물질의 유도 방사선에 의해 작업자의 피폭을 유발할 수 있다. 특히 등선량 분포를 만들어 체내선 량분포를 효과적으로 향상시키며 작업자가 직접 손으 로 접촉하는 쐐기필터 (wedge filter)의 방사화를 알아보기 위하여 wedge filter를 장착한 후 10 MV, 15 MV Siemens 가속기에서 5 Gy 조사 후 wedge filter 에서 방사선량을 측정하여 방사선 발생 메커니즘을 확인하고, 방사선량을 평가 하였다.
대상 데이터
선량측정(그림 3-3) 은 GM-측정기인 RDS-110 Model을 이용하였다. 본 실험에 사용된 GM-측정기는 50 keV-1.
이론/모형
방사선 스펙트럼 측정 에는 3 ” x 3 "인 Nal 계측기를 사용했으며, Preamp, Amp, McA의 통합 모듈인 Ortec사의 digiBASE를 사용 하였다. 계측기에 800 V를 걸어 측정하였고, 측정 Software는 Ortec사의 Maestro V 6.
성능/효과
J.P. Lin의 측정결과 15 MV와 10 MV 조사 후 중성자의 평균에너지가 0.55 MeV, 0.50 MeV으로 거의 같기 때문에 중성자 에너지에 의한 영향이 없는 것으로 간주할 수 있으므로 15 MV 가속기에서 발생된 중성자의 양은 Primus 10 MV 가속기에서 발생되는 양의 대략 3.3 배 많은 것을 알 수 있다. Varian 10, 15 MV의 사용 시 발생되는 중성자량은 0.
측정하였다. Siemens사의 10 MV Primus와 15 MV Primus에서 측정한 결과 1 USv/hr와 3.26 uSv/hr로 초기에 측정되었으며, 또한 방사선의 에너지를 측정하기 위해 스펙트럼을 측정하여 53 %의 A1과 47 %의 Fe 에 의해 3.5분의 반감기를 가지고 방사능이 감소함을 확인 할 수 있었다. 일일 치료 환자가 20~50명이고, 환자 1 인당 Wedge filter의 교체작업이 1~2회일 때 10 MV 의 경우 연간선량이 0.
방사선 치료실에서 10 MV 이상 고에너지 X선 치료 시 방사화된 물질 중 대부분은 Wedge filter에 의한 것이며, 본 연구를 통해 1~2분 뒤 wedge filter에서 측정된 방사선량은 10 MW의 경우 1 JiSv/hr이며, 15 MV는 3.26 nSv/hr로 평가되었다.
본 실험에서 사용한 10 MV의 경우 대략 0.06 X 1012 n/Gy-X와 15 MV의 경우 0.2~0.76 x 10%/Gy-X의 중성자가 발생됨을 알 수 있다
5분의 반감기를 가지고 방사능이 감소함을 확인 할 수 있었다. 일일 치료 환자가 20~50명이고, 환자 1 인당 Wedge filter의 교체작업이 1~2회일 때 10 MV 의 경우 연간선량이 0.08-0.4 mSv로 평가되었으며, 15 MV의 경우 0.27~1.36 mSv로 평가되어 작업종사자의 연간 허용선량인 20 mSv에 비해 안전한 것으로 평가되었다.
임의의 지역에서 방사선량을 측정하였다. 측정 결과 S병원은 환자대기실 0.11 JiSv/hr, 건물 밖은 0.10 USv/hr가 측정되었고, H병원의 환자대기실은 0.12 nSv /hr, 건물 밖은 0.11 μSv/hr로 측정되었다 (Table 4-1> .
그 결과를 나타내었다. 측정결과 Field size의 영향은 거의 존재하지 않았으며, beam off 후 30초 뒤 측정시작 시점에서 대략 1 HSMir를 나타냈으며, 반감기는 약 3~4분인 것으로 측정되었다.
측정결과 그림 4-4와 같이 A1에서 방출되는 1779 KeV 에너지를 확인 할 수 있었으며, 23A1 방사화로 인한 방사선임을 확인 할 수 있었다.
가속기에서 발생된 전자는 target과 반응하여 광자 를 발생시키고 이 광자(photon)가 가속기의 구성물질 들과 반응하여 Ax(r,n)A-1X의 반응과정을 통해 중성자가 발생하게 된다. 표2-F은 Italy 연구그룹의 계산 결과로서 Varian 2300 C/D, 18 Mev X-선 Mode에서 3가지 경우에 대하여 가속기 구성물질에서 발생하는 중성자량을 계산한 결과, 중성자는 target(15%), Flattering filter(9%), Primaiy collimator(44.3%), jaws와 MLC(31%)로 발생되는 것 으로 계산되었다. Table 2-2에는 몇가지 물질에 대한 원자번호 및 (v,n )반응의 문턱에너지 (threshold energy)를 나타내고 있다.
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