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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 최근 국내에 도입된 OBI가 부착된 선형가속기를 이용한 전립선암의 영상유도방사선치료시 본 장비에 setting된 두 가지 콘빔CT 촬영 조건에 따라 주요 장기 들의 흡수선량과 인체에 미치는 유효선량을 비교 평가하고 치료 이외의 선량을 줄일 수 유용한 방법을 제시하고자 한다
제안 방법
- TLD의 판독은 획득한 Glow curve의 열발광 강도를 적분 하여 이루어졌다. 이렇게 얻어진 판독 값에 각 TLD의 교정 인자(Calibration Factor)와 선원에 따른 물질에너지흡수계수로 보정하여, TLD에서 각 부위의 흡수선량을 측정하였다.
- 방사선 조사방법은 전립선을 기준으로 하여 두 가지 촬영 조건(Table 3)과 프로토콜(Table 4)에 따라 동일조건, 동일 위치에서 흡수선량을 각각 3회 반복 측정하여 평균값을 얻었다. 또한 본 연구에 사용된 TLD와 판독장비는 공기커마에서 137Cs 방사선장 조건으로 교정되었기 때문에 흡수체와 방사선 선원에 대한 보정이 필요하였다.
- 방사선에 노출시키기 전 TLD에 남아 있는 에너지를 모두 방출시키기 위해 TLD Container에 넣어 섭씨 400도에서 2시간 소성(Annealing)한 후 실온에서 식힌 후 다시 섭씨 100도에서 2시간 소성하였다. 본 실험에 사용하고자 하는 TLD를 교정하기 위해 동일 선량의 방사선에 조사한 후 TLD 판독기 (Reader)로 각 TLD의 전하량(nC)을 측정하여 전하량으로부터 mR으로의 변환을 위한 교정인자(Calibration Factor)를 결정하였다.
- 환자가 받는 선량의 문제를 고려할 때 정확한 치료를 위한 영상의 질을 함께 고려해야 한다. 본 연구에서는 영상의 질에 대한 평가는 하지 않았으며 골드마커를 삽입한 전립선암 영상유도방사선치료는 마커를 기준으로 한 합성이므로 선량에 대한 평가만 실시하였다. 하지만 일반적으로 시판되고 있는 콘빔CT의 경우 여러 부위의 영상유도방사선치료시 치료 이외 방사선량은 보다 적게 하고, 화질은 더 향상시켜 술자와 환자의 이익을 위해 콘빔CT의 개발자와 생산업체는 장치의 Hardware와 Software를 지속적으로 개선해야 할 필요가 있다.
- 이렇게 얻어진 판독 값에 각 TLD의 교정 인자(Calibration Factor)와 선원에 따른 물질에너지흡수계수로 보정하여, TLD에서 각 부위의 흡수선량을 측정하였다. 얻어진 각 부위의 흡수선량을 cGy로 환산한 후, 각 조직 및 기관의 평균 흡수선량을 구하였다.
- TLD의 판독은 획득한 Glow curve의 열발광 강도를 적분 하여 이루어졌다. 이렇게 얻어진 판독 값에 각 TLD의 교정 인자(Calibration Factor)와 선원에 따른 물질에너지흡수계수로 보정하여, TLD에서 각 부위의 흡수선량을 측정하였다. 얻어진 각 부위의 흡수선량을 cGy로 환산한 후, 각 조직 및 기관의 평균 흡수선량을 구하였다.
- 또한 본 연구에 사용된 TLD와 판독장비는 공기커마에서 137Cs 방사선장 조건으로 교정되었기 때문에 흡수체와 방사선 선원에 대한 보정이 필요하였다. 이에 보정계수는 X선 에너지와 물질 종류에 따른 물질에너지흡수계수표를 이용하여 선원은 X선, 물질은 공기(Air), 물(Water), 조직(Tissue), 뼈 (Bone)에 대하여 보정계수를 산출한 후 흡수선량을 측정하여 오차를 최소화하려고 노력하였다.8)
- 각 촬영 전에 TLD를 소성한 후 Phantom 의 28부위 각 장기에 TLD를 위치시켰다(Table 2). 전산화단층 모의치료기를 이용하여 팬텀의 정보를 획득하기 위해 전신을 촬영한 후 Atlas of sectional anatomy7)를 참고하여 선택된 각 장기들의 윤곽을 묘사하였다(Fig. 4). CT image와 동일 하게 각각 묘사된 장기들은 phantom의 절단된 단면에 동일 하게 묘사하여 선택된 장기에 TLD를 위치시켰다(Fig.
- 팬텀 내부의 각 장기의 입체적인 윤곽을 묘사하기 위해서 Light speed RT CT (GE, USA) 모의치료기를 이용하여 영상을 획득하고 각 장기 및 TLD 위치 결정시 참고하였다.
대상 데이터
- 대상 및 방법 연구에 사용된 장비는 본원에 설치된 영상유도방사선치료에 이용되는 OBI (On-Board Imager) System이 부착된 선형가속기(CLINAC iX, Varian, USA)를 사용하였다(Fig. 1). 본 장비는 좌우 대칭으로 kV에너지를 발생시키는 kV source와아모퍼스실리콘(a-Si)으로 구성된 kv detector가 선형가속기와 직교하여 장착되어 있다.
- 방사선 선량측정을 위해 인체 골조직, 연조직의 방사선 감쇄계수와 유사한 물질로 세계 방사선측정기구(International Commission on Radiological Units and Measurement, ICRU) 의 표준에 맞추어 제작된 2.5 mm 두께, 35개 절단면으로 구성된 인간 모형 팬텀(Anderson rando phantom, USA) (Fig. 2)과 직경 1 mm, 길이 6 mm의 막대형태의 열형광선량계 (TLD 100 Lif rods, Harshaw Chemical Co., USA)와 Harshaw TLD 4000 reader (Harshaw Chemical Co., USA)를 이용하였다(Fig. 3).
- 본 실험에는 효과적인 선량을 측정하기 위해서 국제방사선방호위원회(International Commission on Radiation Protection Publication, 2006 Draft ICRP Report)6)에서 권고된 장기 (Table 1)를 기초로 하고 전립선과 인접하고 민감한 장기인 직장을 포함시켰다. 각 촬영 전에 TLD를 소성한 후 Phantom 의 28부위 각 장기에 TLD를 위치시켰다(Table 2).
이론/모형
- 8 mm 의 두개의 초점을 가지고 40에서 125 kVp까지 관전압을 발생시키며 kV detector는 2,048×1,536 픽셀 해상력을 가지고 있다. 본 장비를 이용 콘빔CT를 촬영하였고 피부선량을 최소화하고 영상의 질(Image Quality)을 향상시키기 위해 Bowtie filter를 사용하였다.
성능/효과
- 따라서 환자가 받는 치료 이외의 선량을 간과해서는 안되며 특히 환자가 받는 선량적인 부분은 국제방사선방호위원회에서 제시한 ALARA (As Low As Reasonably Achievable)에 의해 엄격히 적용되어야 한다.3) 치료 이외의 방사선에 대한 노출은 적은 선량이라 하더라도 암 발생, 유전에 의한 돌연 변이 발현 등에 대한 확률적 효과(stochastic effect)가 나타날수 있으므로 환자에 대한 방사선 방어가 반드시 이루어져야 한다.
- 본 연구 측정결과에서와 같이 두 촬영조건인 A-mode와 B-mode는 콘빔CT 1회 촬영 시 각각 19.1 mSv, 4.4 mSv로 B-mode가 A-mode보다 환자에게 전달되는 치료 외 방사선량을 4배 이상 줄여줄 수 있는 것으로 나타났다. 예컨데, 200 cGy씩 35회에 걸쳐 전립선암 방사선치료를 시행할 경우, A-mode와 B-mode 콘빔CT는 환자가 받는 치료이외의 유효선량이 각각 약 670 mSv와 약 150 mSv의 결과로 나타나, A-mode가 B-mode보다도 치료 이외의 선량이 증가할 뿐만아니라 백혈병이나 2차 암(secondary cancer) 등을 유발할 수있는 확률적영향이 증가함을 알 수가 있다.
- 전립선암 영상유도방사선치료 시 등가선량에 조직 가중계 수를 곱한 양의 총 합인 유효선량은 A-mode와 B-mode는 각각 19.1 mSv와 4.4 mSv의 값이 측정되었다. 콘빔CT를 매 치료 전 35회 실시할 경우 인체가 받는 총 유효선량은 각각 약 670 mSv와 150 mSv의 치료 이외의 선량이 환자에게 피폭되는 결과를 알 수 있었다(Table 6).
- 전립선암 영상유도방사선치료시 각 장기에 흡수되는 흡수선량은 A-mode와 B-mode 촬영조건에 따라 다양한 흡수선량이 분포하였고 비교적 치료부위 영역에 위치한 장기들에 선량이 높게 측정되는 것을 알 수 있었다. 특히 콘빔CT 1회 촬영 시 A-mode의 경우 전립선에는 5.
- 4 mSv의 값이 측정되었다. 콘빔CT를 매 치료 전 35회 실시할 경우 인체가 받는 총 유효선량은 각각 약 670 mSv와 150 mSv의 치료 이외의 선량이 환자에게 피폭되는 결과를 알 수 있었다(Table 6).
후속연구
- 따라서 전립선암 영상유도방사선치료시 환자에게 전달되는 치료 이외의 선량을 고려하였을 때 콘빔CT 촬영 시 가능한 낮은 mAs의 설정 또는 B-mode를 사용하여 치료 이외의 선량을 최소한으로 줄여야 할 것이다.
- 하지만 본 연구에서 제시하였듯이 무분별한 콘빔CT 촬영으로 환자 선량관리에 소홀히 한다면 또 다른 큰 문제를 야기시키는 일은 명약관화 하다. 따라서 콘빔CT를 이용하여 영상유도방사선치료를 할 경우 적용부위에 따른 적절한 촬영조건의 선택과 촬영횟수, 누적 선량 등을 고려하여 영상유도방사선치료를 실시한다면 방사선치료 목적을 구현하는 최고의 방사선치료기술로 발전될 것이다.
- 또한 콘빔CT 영상을 이용한 영상유도방사선치료는 2차원의 영상과는 달리 하나의 체적으로 재구성된 3차원적인 영상으로써 보다 정확하고 방사선치료목적을 해결해 줄 수 있는 최선의 해결책이다. 앞으로 콘빔CT는 방사선치료 분야에서 높은 비중을 차지하는 영상모듈로 그 수요와 여러 부위에 적용하는 방법도 다양해질 것으로 보인다. 하지만 본 연구에서 제시하였듯이 무분별한 콘빔CT 촬영으로 환자 선량관리에 소홀히 한다면 또 다른 큰 문제를 야기시키는 일은 명약관화 하다.
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