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문제 정의
- 본 실험에서는 높은 감도와 작은 유효체적을 가지고 있으며, 공간분해능이 우수한 뇌정위적 방사선 수술 전용 측정기(Stereotactic Field Detector : 이하 SFD)를 사용하여 뇌정위적 방사선수술에 사용되는 전용 콘과 동일한 크기에서의 정방향 조사면에서의 선량특성을 심부선량 백분율(Percentage Depth Dose : 이하 PDD) 및 IAEA TRS-398에 근거한 선질변화 평가, 선량측면도를 통한 반음영 크기, 출력선량 등으로 비교함으로 전용 콘을 기반으로 한 원형 소조사면과, 정방형 소조사면에서의 선량특성에 관해 정량적인 비교를 하고자 한다.
제안 방법
- PDD는 [(임의의 깊이에서의 선량 / 최대선량 지점에서의 선량)] × 100(%)로 정의하게 된다. PDD를 측정하기 위하여 물 팬톰과 SFD 측정기를 연결하였다. 이때 SFD는 p형 실리콘 검출기 칩을 사용하였고, 유효 측정점은 0.
- 이전의 연구를 통해 원형조사면의 경우가 일반적으로 정방형 조사면에 비해 정확한 선량을 투여할 수 있고, 3차원적인 선량분포를 구현하기 용이하다는 보고가 있으며, 통상적인 방사선 치료에 이용되는 조사면의 크기와 다르게 뇌정위적 방사선 수술용 콘 및 정방형 소조사면의 경우 선량특성이 다르게 나타난다고 보고하고 있다1,3-5). 그러나 각각의 변위에 따른 정량적인 분석은 이루어지지 않았으나, 본 실험에서는 뇌정위적 방사선수술시 선량처방에 있어 중요인자인 PDD, 선질, 출력선량, 반음영 영역의 크기 등을 측정하여 정량적인 분석을 하였다.
- 기준 조사면과 비교를 위하여 10×10 cm2 조사면에서 1.5, 5, 10, 20, 30 cm 각 지점에서 선량을 측정하였고, 뇌정위적 방사선 수술 용 전용 콘 Φ1 cm, Φ2 cm, Φ3 cm과 정방형 조사면 1×1 cm2, 2×2 cm2, 3×3 cm2에서 동일한 측정 깊이에서 측정을 하였다.
- 뇌정위적 방사선 수술 용 전용 콘 Φ1 cm, Φ3 cm을 각각 삽입하고 물리학적 조사면(90%) 내에서는 1 mm 간격으로 이동하면서 측정하였고, 반음영영역(20~80%)에서는 0.5 mm 간격으로 이동하며 측정하였다.
- 뇌정위적 방사선 수술용 콘과 정방형 조사면 크기에 따른 출력선량의 변화를 측정하기 위하여 물 팬톰과 측정기를 연결하였고, Omipro-Accept 프로그램과 전류계를 이용하여 측정하였다. 선원-표면간거리를 100 cm로 하고 콘을 Φ1 cm, Φ2 cm, Φ3 cm을 삽입하여 최대선량지점에서 각각 측정하였다.
- 동일한 기하학적 조건으로 정방형 조사면 1×1 cm2, 3×3 cm2에서 각각 3회 반복하여 측정하였다(그림 2).
- 동일한 기하학적인 조건에서 정방형 조사면 1×1 cm2, 2×2 cm2, 3×3 cm2에서 출력선량을 측정하였다(그림 1).
- 또한, 조사면 크기에 따른 선질 변화를 측정하기 위해 IAEA TRS-398이 권고하는 PDD20,10비를 통해 각 조사면에 따라 비교하였다. 정확한 측정값을 얻기 위해 3회 반복 측정하였다(그림 1).
- 06 mm이다. 방사선원은 6 MV 광자선을 사용하였고, 선원- 물 팬텀의 표면과의 거리는 100 cm으로 하였고, 측정기 홀더에 SFD 측정기를 부착시켰다. 선량은 최대선량지점(Dmax : 1.
- 방사선원은 6 MV 광자선을 사용하였고, 선원- 물 팬텀의 표면과의 거리는 100 cm으로 하였고, 측정기 홀더에 SFD 측정기를 부착시켰다. 선량은 최대선량지점(Dmax : 1.5 cm)에 100 cGy를 처방하였다. 기준 조사면과 비교를 위하여 10×10 cm2 조사면에서 1.
- 선량의 측면도를 측정하기 위하여 물 팬톰과 SFD 측정기를 연결하였고, Omipro-Accept 프로그램과 전류계를 연결하였다. 물 팬텀의 표면에서 측정이 이루어지는 경우 측정기의 움직이나 물의 출렁거림으로 인한 선량의 측면도에 오차 요인이 발생할 수 있으므로 선원 표면간 거리를 95 cm로 하고 측정 깊이는 5 cm로 하였다(Source to Detector Distance : 100 cm).
- 선원-표면간거리를 100 cm로 하고 콘을 Φ1 cm, Φ2 cm, Φ3 cm을 삽입하여 최대선량지점에서 각각 측정하였다.
대상 데이터
- 이때 SFD는 p형 실리콘 검출기 칩을 사용하였고, 유효 측정점은 0.5±0.15 mm를 가지고 있으며, 칩 크기는 0.95/0.5 mm(side. thickness), active area는 원형, active area의 지름은 0.6 mm, active volume 두께는 0.06 mm이다.
성능/효과
- 각각의 콘 크기와 정방형 조사면에서 측정 된 값은 최대선량지점으로 정규화(Normalization) 한 후 PDD를 비교하였으며, 그 결과 기준조사면 10×10 cm2에 대해 5 cm 깊이에서 Φ1 cm 콘은 약 10% 낮은 PDD 값을 보였고, 1×1 cm2 정방형 조사면은 약 9% 낮게 측정되어 나타났다.
- 그러나 방사선 수술을 위한 치료계획 시 부정확한 선량의 반영을 일을 킬 수 있는 반음영 영역 크기는 Φ1 cm 콘 대 1×1 cm2와 Φ3 cm 콘 대 3×3 cm2를 측정한 결과 뇌정위적 방사선 수술용 콘을 이용한 것이 20% 정도 반 음영 크기가 작게 나타나 Guru Parasad 등4)이 보고대로 치료계획 시 보다 정확한 선량을 전달 할 수 있을 것이라 사료된다.
- 기준 조사면에 따른 PDD값은 각각의 콘 크기와 정방형 조사면에 따라 깊이에 따라 최대 28% 차이를 보였다. 또한, Φ1 cm 콘 대 1×1 cm2, Φ2 cm 콘 대 2×2 cm2, Φ3 cm 콘 대 3×3 cm2의 PDD의 변화는 Φ1 cm 콘 대 1×1 cm2의 깊이에서 7% 최대 차이를 보였고, 다른 조사면, 깊이에서는 2% 내외의 차이를 보였다(표 1).
- 따라서 본 실험을 통해 뇌정위적 방사선 수술 시 전용 콘을 이용한 방법이 반음영크기 및 MU(Monitor Unit)의 증가에 영향을 주는 출력선량 측면에서는 유효하다고 사료되며, PDD 및 선질의 변화 측면에서는 방사선 수술 전용 콘과 정방형 조사면이 치료계획과 선량 처방하는 데 있어 크게 영향이 없다고 판단된다.
- 본 실험에서는 반음영 영역은 20~80% 지점으로 정의하였고, 각각의 조사면에 대해 SFD 측정기를 이용하여 Φ1 cm, Φ3 cm 콘에서의 선량측면도를 측정한 결과 반음영 영역 크기는 각각 3 mm, 4 mm를 나타났다.
- 또한 출력선량은 선량을 처방하고 전달하는데 있어 중요한 값으로서 조사면의 크기가 작을수록 콜리메터에 의한 산란선의 기여가 작게 되어 기준조사면 보다 작게 된다. 본 실험에서도 기준 조사면에 대해 콘 조사면, 정방형 조사면 모두에서 출력선량이 감소했으며, 정방형 조사면이 뇌정위적 방사선 수술 전용 콘 조사면보다 출력선량의 감소가 더 컸다.
- 본 실험을 통해 SFD 측정기를 이용하여 최대선량 지점에서 출력선량을 측정한 결과 Φ1 cm, Φ2 cm, Φ3 cm에서는 각각 0.813, 0.906, 0,929로 나타났으며, 1×1 cm2, 2×2 cm2, 3×3 cm2에서의 출력선량은 각각 0.788, 0.865, 0.892를 보여 수술 전용 콘에서 정방형 조사면 보다 약 3% 출력선량이 증가한 값을 나타냈다(표 3).
- 실험을 통해 뇌정위적 방사선 수술용 전용 콘과 정방형 조사면을 비교한 결과 PDD는 콘 및 정방형 조사면에서는 크게 변화를 나타내지 않았다. 또한 PDD20,10의 비를 통한선질의 특성변화도 모든 조사면에서 1% 이내로 변화를 보이지 않았다.
- 조사면에 따른 선질 변화를 측정하기 위해 PDD20,10의 비를 비교한 결과 Φ1 cm 콘 대 1×1 cm2에서 9%의 선질의 변화를 보였고, Φ2 cm 콘 대 2×2 cm2 , Φ3 cm 콘대 3×3 cm2 조사면에서는 1% 내의 선질의 변화를 보였다(표 2).
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