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문제 정의
- 방사선 치료의 목적은 정상조직에는 최소한의 선량을 전달하고 종양에는 가능한 많은 선량을 조사하여 암의 국소제어율을 높이고 생존율을 증가시켜 치료의 효과를 극대화하는 데 있다. 이러한 방사선 치료의 효율성을 극대화시키기 위해서는 방사선이 치료 부위에 정확히 전달되어야 하고 계획된 방사선량과 실제 .
- 본 연구에서는 호흡움직 임에 따른 선량분포 차이를 확인하기 위하여 TLD용 팬텀을 고안하였다. 팬톰은 밀도가 0.
제안 방법
- USA)을 이용하여 실시하였다. TLD 감도의 안정성 및 낮은 퇴행률을 유지하기 위해 선량측정에 사용하기 전 열처리를 수행하였으며 300℃ 오븐에서 5시간 동안 열처리한 후 실온에서 30분간 냉각시키고 다시 1시간 동안 100℃에서 건조시키는 과정에 따라 진행하였다.
- TLD의 판독은 Harshaw 3500 (Saint-Gobain Crystals & Detectors, USA)을 이용하여 실시하였다. TLD 감도의 안정성 및 낮은 퇴행률을 유지하기 위해 선량측정에 사용하기 전 열처리를 수행하였으며 300℃ 오븐에서 5시간 동안 열처리한 후 실온에서 30분간 냉각시키고 다시 1시간 동안 100℃에서 건조시키는 과정에 따라 진행하였다.
- 이때 TLD에 각각의 고유번호를 부여하여 반복 측정 실험 시 동일한 위치에 위치시켰다. 각각의 TLD를 장착시키는 구멍 (hole)은 직경 0.5 cm, 높이 0.31 cm로 TLD를 위치시킬 때 손상되지 않도록 여유를 두어 제작하였으며 TLD는 각 구멍의 중앙에 위치하도록 배열하였다. 그리고 깊이에 따른 선량분포를 확인하기 위하여 팬톰 내 TLD용 판의 위치를 이동시키며 측정 가능하게 제작하였다.
- 31 cm로 TLD를 위치시킬 때 손상되지 않도록 여유를 두어 제작하였으며 TLD는 각 구멍의 중앙에 위치하도록 배열하였다. 그리고 깊이에 따른 선량분포를 확인하기 위하여 팬톰 내 TLD용 판의 위치를 이동시키며 측정 가능하게 제작하였다. 또한 선량분포 차이를 비교하기 위하여 필름을 삽입할 수 있는 판을 별도 제작하였다(Fig.
- 그리고 깊이에 따른 선량분포를 확인하기 위하여 팬톰 내 TLD용 판의 위치를 이동시키며 측정 가능하게 제작하였다. 또한 선량분포 차이를 비교하기 위하여 필름을 삽입할 수 있는 판을 별도 제작하였다(Fig. 1).
- 본 연구는 실제 환자를 통해 측정하기 힘든 선량 분포에 관한 평가를 모든 방향으로 움직일 수 있는 팬텀과 TLD를 이용하여 AP (Anterior-Posterior) 방향에서 측정하였을 때 움직임이 큰 SI 방향으로 이동시켜 측정을 하였다. 하지만 TLD의 특성상 측정 시 많은 개수가 필요하고 관리나 계측이 어렵고 현재의 TLD 측정 장치는 2차원적 TLD 배열로 구성되어 있으므로 추후 3차원적 TLD 배열을 적용한 팬텀을 제작한다면, 움직임에 따른 3차원적 선량분포를 측정할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 먼저 정지한 상태에서 선량분포를 측정한 후 다음에 구동장치를 이용하여 L0, 1.5, 2.0 cm로 이동하였을 때의 선량분포를 구하였다. 이때 측정깊이는 팬텀 속 1.
- 본 연구에서는 크기가 작고 취급이 용이한 TLD (열형광선량계)를 이용한 평면형 선량 측정장치와 팬톰을 제작하여 다양한 방향의 움직임을 모사할 수 있는 구동장치 (moving device)에 위치시켜 호흡 움직임에 따른 선량 분포 차이를 확인하였으며 필름을 이용하여 측정한 결과와 상호비교하였다.
- 팬톰은 밀도가 0.96 g/cn"인 아크릴로 제작하였으며 TLD를 위치시키기 위하여 16x 16x 1 cn?의 크기이며 TLD를 최소 0.3 cm 간격으로 최대 400개까지 원하는 위치에 장착시킬 수 있는 TLD용 판(slab)을 설계하였다. 이때 TLD에 각각의 고유번호를 부여하여 반복 측정 실험 시 동일한 위치에 위치시켰다.
- 이 소프트웨어는 구동범위 및 움직이는 방향을 고려하여 프로그램을 자체 구현하여 구동시스템의 움직임을 제어할 수 있다. 하지만 움직이는 장기의 이동범위는AP (Anterior-Posterior) 방향에서 측정하였을 때 좌우 방향의 움직임은 작고 SI (Superior-Inferior) 방향의 움직임은 크므로 본 연구에서는 SI 방향으로 구동장치를 구간 반복 이동 시켜 측정하여 보았다. 이때 SI 방향으로의 이동은 1차원적인 내부 장기 움직임을 수학적으로 나타낸 Lujan 등 A 의연구에 의해 환자 호흡 시 한 호흡주기 시간이 평균 4초인 것을 고려해 실제 움직임과 유사하도록 구동장치를 40초간 9번 반복 이동하였다.
- 호흡 움직임에 따른 선량분포를 TLD로 확인하기 위해 구동 시스템(Paker deal Inc., Rohnert, CA)을 이용하였다(Fig.2). 이 시스템은 TLD의 팬텀을 놓을 수 있는 부착용 판과 X, y, z축, 구동장치, 그리고 제어기로 구성되어 있다.
- 호흡에 따른 움직임으로 인한 선량분포변화를 측정하기 위하여 구동장치 위에 TLD용 팬톰을 위치시켜 정지하였을 때와 TLD용 판을 각각 1 ~2 cm의 범위로 0.5 cm 간격으로 이동 시켜 선량분포를 확인해보았으며 필름과 상호 비교해보았다. 팬톰이 정지하였을 때보다 이동하였을 때 선량 프로파일에서의 조사야 범위에 조사되는 선량의 양이 줄어들고 반음영 영역이 증가한다.
대상 데이터
- 이 소자는 장기간 사용 시 감도(sensitivity)가 안정하고 재현성(변동계수 3% 미만)이 양호하여 선량계로서 보편적으로 사용되고있다.& TLD의 재현성을 확인하기 위하여 %。감마선(Theratron-780, AECL)에서 TLD 위치에 2 Gy의 선량이 전달되도록 하고 이를 50회 시행한 후 이를 판독하였으며 이때 상대 표준편차는 1.63% (1 SD)로 나타났다. 또한 TLD를 0.
- 본 연구에서 사용된 TLD 소자는 TLD-100 (’LiFMg’Ti)형식의 칩이며 크기는 0.31X0.31X0.09 cm, 이다. 이 소자는 장기간 사용 시 감도(sensitivity)가 안정하고 재현성(변동계수 3% 미만)이 양호하여 선량계로서 보편적으로 사용되고있다.
- 사용하여 측정하였다. 실험에 사용된 필름은 Gaf- chromic EBT (ISP, Wayne, NJ)로 1에서 약 8 Gy까지 선량에대한 선형성을 가지며 조직등가이고 에너지 의존성이 낮으며 특히 Radiographic film과는 달리 현상과정이 필요 없어 사용하기에 간편한 장점이 있다.9)조사된 필름은 필름 스캐너 (Dosimetry pro advantage, Vidar, Herndon, VA)와 분석프로그램 (Omni Pro FmRT, IBA, Belgium)을 이용하여 판독하였으며 모든 선량 프로파일은 조사면의 중심 값에 대하여 규격화하였다.
- 2). 이 시스템은 TLD의 팬텀을 놓을 수 있는 부착용 판과 X, y, z축, 구동장치, 그리고 제어기로 구성되어 있다. 구동장치는 3개의 축과 4개의, 스텝모터를 사용하는 회전판으로 이루어져 있으며 각 모터의 회전에 따라 각각의 3방향으로 최대 30 cm까지 구동할 수 있어 구동 시스템의 움직임 변위 내에서 사용자가 구현하고자 하는 범위에 맞게 정교하게 구현 가능한 장비이다.
- 5 cm 깊이였다. 측정에는 선형가속기 CL21EX (Varian, Palo Alto, USA)에서 방출되는 6 MV X-선을 사용하였으며 매 측정 시 총 조사량은 200 MU로 설정하였다. 이때 선원과 #사이의 거려는 100 cm이고 조사면은 10 X10 cn?로 하였다.
데이터처리
- 실험에 사용된 필름은 Gaf- chromic EBT (ISP, Wayne, NJ)로 1에서 약 8 Gy까지 선량에대한 선형성을 가지며 조직등가이고 에너지 의존성이 낮으며 특히 Radiographic film과는 달리 현상과정이 필요 없어 사용하기에 간편한 장점이 있다.9)조사된 필름은 필름 스캐너 (Dosimetry pro advantage, Vidar, Herndon, VA)와 분석프로그램 (Omni Pro FmRT, IBA, Belgium)을 이용하여 판독하였으며 모든 선량 프로파일은 조사면의 중심 값에 대하여 규격화하였다.
- TLD를 이용한 선량분포의 결과와 비교, 검증을 위해 필름을 사용하여 측정하였다. 실험에 사용된 필름은 Gaf- chromic EBT (ISP, Wayne, NJ)로 1에서 약 8 Gy까지 선량에대한 선형성을 가지며 조직등가이고 에너지 의존성이 낮으며 특히 Radiographic film과는 달리 현상과정이 필요 없어 사용하기에 간편한 장점이 있다.
성능/효과
- 63% (1 SD)로 나타났다. 또한 TLD를 0.5 Gy에서 3 Gy까지 0.5 Gy 간격으로 감마선을 조사하여 선량에 대한 선형성(linearity)을 평가하였으며 적합도(R?)가 0.998로 선형적인 결과를 보였다.
- 또한 선량에 따른 열형광 반응도를 측정한 결콰 0.998 의 적합도(R2)를 가지는 우수한 선형성을 나타내었다. 이와같이 본 연구에 사용된 TLD는 재현성과 선형성에 있어서 양호함을 확인하였다.
- 필름에서 측정한 결과도 유사한 경향을 보이나 TLD와의 차이는 필름의 분해능으로 인해 발생한 것으로 보인다. 또한 실험을 통해 획득한 선량 프로파일에서 측정한 반측폭의 크기가 움직임에 따라 점차 감소하는 것을 알 수 있다.
- 18 cm로 증가하였다. 또한 팬톰의 이동거리가 증가할수록 TLD와 필름에서의 반측 폭이 감소하는 경향을 보였다.
- 팬톰을 1~2 #의 .범위를 가지코 구동시켜보았을 때에 측정한 선량 프로파일에서 팬톰이 정지하였을 때보다 이동하였을 때 조사야 부위의 선량이 줄어들고 반음영 (penumbra) 영역이 증가하며 이동범위가 커질수록 반음영영역도 증가함을 알 수 있다. Fig.
- 본 연구에서 TLD의 재현성을 확인하는 실험을 수행한 결과 상대 표준편차는 L63%로 우수한 재현성을 나타내었다. 또한 선량에 따른 열형광 반응도를 측정한 결콰 0.
- 4는 TLD와 동일한 실험을 필름으로 수행한 결과이다. 이 결과에서도 TLD의 경우와 유사한 결과를 얻었지만 필름의 경우에 필름의 공간 분해능이 TLD보다 높기 때문에 반음영이 약간 넓게 평가되었다.
- 998 의 적합도(R2)를 가지는 우수한 선형성을 나타내었다. 이와같이 본 연구에 사용된 TLD는 재현성과 선형성에 있어서 양호함을 확인하였다.
- 것이다. 측정값을 비교한 결과 팬톰이 정지하였을 때 TLD와 필름의 반음영은 0.71, 0.81 cm였으나 팬톰을 이동시켰을 때 각각 2.10 cm과 2.18 cm로 증가하였다. 또한 팬톰의 이동거리가 증가할수록 TLD와 필름에서의 반측 폭이 감소하는 경향을 보였다.
후속연구
- 차이가 생길 수 있다. 따라서 본 연구의 결과, 팬톰과 구동장치를 이용하여 호흡움직임에 따른 선량 분포 차이를 TLD로 확인하였으며 이 결과를 바탕으로 호흡에 의해 변화가 발생하는 장기에 대한 방사선 치료 시에 움직임에 따른 선량분포 차이를 고려하여 치료계획을 한다면 종양과 정상조직에 적절한 선량분포를 예상하여 계획을 수립할 수 있어 치료효과 향상에 도움을 주게 될 것으로 기대한다.
- 또한 본 실험은 고정된 깊이 #에서 수행하였지만 실제 치료에서는 임의의 깊이에 존재하는 종양을 치료하므로 본 연구와는 다른 결과가 나타날 수 있다. 따라서 환자의 장기를 모사하며 다양한 위치에 존재하는 종양의 선량분포를 측정할 수 있는 팬텀을 제작하여 실제 환자의 3차원 움직 임을 구현하여 선량분포를 측정할 수 있는 정확한 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것으로 생각한다.
- 하지만 TLD의 특성상 측정 시 많은 개수가 필요하고 관리나 계측이 어렵고 현재의 TLD 측정 장치는 2차원적 TLD 배열로 구성되어 있으므로 추후 3차원적 TLD 배열을 적용한 팬텀을 제작한다면, 움직임에 따른 3차원적 선량분포를 측정할 수 있을 것이다. 또한 본 실험은 고정된 깊이 #에서 수행하였지만 실제 치료에서는 임의의 깊이에 존재하는 종양을 치료하므로 본 연구와는 다른 결과가 나타날 수 있다.
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