$^{192}Ir$를 사용한 자궁경부암 치료시 주변 장기 및 근접한 사람의 선량 평가 Assessment of Radiation Dose for Surrounding Organs and Persons Approaching Patients upon Brachytherapy of Cervical Cancer with $^{192}Ir$원문보기
한국인의 신체 특성에 맞는 방사선치료 선량 평가를 위해 한국표준여성에 기초하여 수학적 모의피폭체를 제작하였다. 이후 자궁을 선원장기로 하여 자궁경부암 근접치료 시 발생할 것으로 예상되는 자궁 및 주변장기의 흡수선량과 치료환자에 근접한 사람의 선량을 평가하였다. 시뮬레이션을 위하여 방사성핵종은 자궁경부 근접치료에 유용하게 사용되는 $^{192}Ir$을 선정하였고, 초기 방사능 1 Ci를 투여하는 것으로 가정하였다. 그 결과 선원장기인 자궁에 4.92E-14 Gy/Ci를 나타냈으며, 치료 환자로부터 거리에 따른 사람의 선량은 전방 30 cm 거리에서 1.24E-07 Sv를 나타났다.
한국인의 신체 특성에 맞는 방사선치료 선량 평가를 위해 한국표준여성에 기초하여 수학적 모의피폭체를 제작하였다. 이후 자궁을 선원장기로 하여 자궁경부암 근접치료 시 발생할 것으로 예상되는 자궁 및 주변장기의 흡수선량과 치료환자에 근접한 사람의 선량을 평가하였다. 시뮬레이션을 위하여 방사성핵종은 자궁경부 근접치료에 유용하게 사용되는 $^{192}Ir$을 선정하였고, 초기 방사능 1 Ci를 투여하는 것으로 가정하였다. 그 결과 선원장기인 자궁에 4.92E-14 Gy/Ci를 나타냈으며, 치료 환자로부터 거리에 따른 사람의 선량은 전방 30 cm 거리에서 1.24E-07 Sv를 나타났다.
In order to evaluate radiation dose on the uterus and surrounding organs during brachytherapy for cervical cancer, of which the frequency of occurrence is high in Korean women, as well as radiation dose on medical staffs in proximity of patients receiving the therapy, a mathematical phantom based on...
In order to evaluate radiation dose on the uterus and surrounding organs during brachytherapy for cervical cancer, of which the frequency of occurrence is high in Korean women, as well as radiation dose on medical staffs in proximity of patients receiving the therapy, a mathematical phantom based on reference Korean was established and the radiation dose was calculated accordingly. For simulation, $^{192}Ir$, which is useful in brachytherapy, was selected as radionuclide. Also, it was presumed that the intensity of initial radiation was 1 Ci. The result indicated the radiation of 4.92E-14 Gy/Ci in the uterus, the source organ. In addition, radiation on people around patient receiving the therapy was found to be 1.24E-07 Sv at a distance of 30 cm.
In order to evaluate radiation dose on the uterus and surrounding organs during brachytherapy for cervical cancer, of which the frequency of occurrence is high in Korean women, as well as radiation dose on medical staffs in proximity of patients receiving the therapy, a mathematical phantom based on reference Korean was established and the radiation dose was calculated accordingly. For simulation, $^{192}Ir$, which is useful in brachytherapy, was selected as radionuclide. Also, it was presumed that the intensity of initial radiation was 1 Ci. The result indicated the radiation of 4.92E-14 Gy/Ci in the uterus, the source organ. In addition, radiation on people around patient receiving the therapy was found to be 1.24E-07 Sv at a distance of 30 cm.
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문제 정의
본 연구는 우리나라 여성들에게서 높은 발생 빈도를 보이는 자궁경부암의 근접치료 시 주변 장기의 피폭선량 및 치료환자에 근접한 의료진의 선량을 한국표준인에 기초한 수학적 모의피폭체를 제작하여 평가하였다.
이에 본 연구는 192Ir을 사용하여 자궁경부암의 방사선치료 시 주변장기 및 치료환자에 근접한 사람의 선량을 수학적 모의피폭체를 통하여 예측함으로서 자궁경부암의 근접방사선치료시 발생가능한 사고시 선량관리에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.
가설 설정
각 장기별 흡수선량 평가는 192Ir 1 Ci가 1분 동안 자궁에 점 선원으로 삽입되어 있음을 가정하였다. 또한 192Ir의 물리적 반감기를 고려하여 흡수선량을 산정하였다.
, 자궁의 위치는 위에서 설명한 방광과 직장사이에 위치하게 하였다. 또한 장기의 물질은 Oak Ridge National Laboratory(이하 ORNL)보고서 TM- 8381에서 제시하는 구성 물질 즉 폐(lung), 뼈(bone 또는 skeleton), 기타 조직은 연부조직(soft tissue)으로 구성되어 있다고 가정하였다. 밀도는 각각 0.
또한 거리별 선량평가를 위해 치료환자를 선원영역으로 전방 30, 50, 100, 200 cm 거리에 의료진이 위치하는 것으로 가정하여 치료환자에 근접한 의료진의 선량을 평가 하였다. 이때 흡수체의 크기는 가로 20 cm, 세로 90 cm로 가정하였다. 그 결과, Table 4와 같이 전방 30, 50, 100, 200 cm에서의 흡수선량은 5개의 선원위치 중 선원의 위치가 B인 경우(자궁 중심 A point로부터 다리 방향으로 1 cm 떨어진 곳) 가장 높게 나타났다.
제안 방법
MIRD형 모의피폭체(MIRD-Type Phantom)는 ICRP-23에서 제시하는 표준인을 반영하여 인체의 장기를 타원, 원뿔, 평면 및 원통 등으로 구성하였으며, 2차원 수학방정식을 이용하여 3차원 공간내에 각 장기를 표현하여 비흡수분획을 도출하였다. MIRD형 수학적 팬텀의 구성은 인체를 서(erect)있는 것으로 모사했으며, 3차원 공간에 입체도형을 직교 좌표계를 이용하여 모사하였다.
MIRD형 모의피폭체(MIRD-Type Phantom)는 ICRP-23에서 제시하는 표준인을 반영하여 인체의 장기를 타원, 원뿔, 평면 및 원통 등으로 구성하였으며, 2차원 수학방정식을 이용하여 3차원 공간내에 각 장기를 표현하여 비흡수분획을 도출하였다. MIRD형 수학적 팬텀의 구성은 인체를 서(erect)있는 것으로 모사했으며, 3차원 공간에 입체도형을 직교 좌표계를 이용하여 모사하였다. Z-축은 팬텀의 발에서 머리 방향, X-축은 오른쪽에서 왼쪽방향, Y-축은 앞면에서 뒷면으로 가는 방향으로 지정하였고, 축의 치수는 센티미터(cm)를 사용하였다11,12).
Ir 1 Ci가 1분 동안 자궁에 점 선원으로 삽입되어 있음을 가정하였다. 또한 192Ir의 물리적 반감기를 고려하여 흡수선량을 산정하였다. 그 결과, 자궁의 경우 자궁중심부(A Point)가 5개의 선원의 위치 중 가장 높은 2.
192Ir 치료환자에 근접한 사람의 선량평가는 식 (8)을 사용하였다. 또한 거리별 선량평가를 위해 치료환자를 선원영역으로 전방 30, 50, 100, 200 cm 거리에 의료진이 위치하는 것으로 가정하여 치료환자에 근접한 의료진의 선량을 평가 하였다. 이때 흡수체의 크기는 가로 20 cm, 세로 90 cm로 가정하였다.
방사선치료는 종양치료의 성적을 향상시키기 위하여 선형가속기 등을 이용한 외조사 방사선치료와 방사성동위원소를 이용한 근접방사선치료를 함께 병용하고 있다3). 또한 자궁경부암의 근치적 방사선치료는 원발병소와 골반내 림프절을 포함한 골반강에 외조사를 시행하고 원발병소는 강내조사를 시행한다. 강내조사는 근접방사선치료 방법의 하나이며, 조직내, 강내, 관내 또는 피부표면에 위치한 종양에 방사선원을 직접 삽입하여 정상조직에 주어지는 방사선피폭을 최소화하는 대신 종양부위에 최대한의 선량을 국한시켜 정상조직의 장해를 최소화하는 방사선치료 방법이다4).
본 연구에 사용한 수학적 인체모형의 내부 장기는 한국 성인 여성의 표준 데이터를 바탕으로 질량 및 체격을 결정하였으며10), 자궁의 위치는 위에서 설명한 방광과 직장사이에 위치하게 하였다. 또한 장기의 물질은 Oak Ridge National Laboratory(이하 ORNL)보고서 TM- 8381에서 제시하는 구성 물질 즉 폐(lung), 뼈(bone 또는 skeleton), 기타 조직은 연부조직(soft tissue)으로 구성되어 있다고 가정하였다.
Z-축은 팬텀의 발에서 머리 방향, X-축은 오른쪽에서 왼쪽방향, Y-축은 앞면에서 뒷면으로 가는 방향으로 지정하였고, 축의 치수는 센티미터(cm)를 사용하였다11,12). 본 연구에서는 2004년 과학기술부에서 제시하는 한국표준인을 기초 자료로 하고10), 수학적 팬텀인 MIRD형 인체팬텀을 수정하여 각 장기를 모사하였다. 이때 자궁의 경우 식 (1)과 같이 구성하였다.
이후 자궁을 선원장기로 한 주변 장기의 비유효에너지를 도출하였다. 시뮬레이션을 위한 각 장기별 무게는 Table 2과 같다.
5 cm 간격으로 5곳에 위치시켰다. 이후 피폭조직의 비유효에너지(SEE, specific effective energy) 산정을 위해 *F8 tally와 치료환자에 근접한 사람의 선량산정을 위한 선속밀도는 F4 tally를 사용하였고 107개의 히스토리를 사용하였다. 이때 각각의 상대오차는 3% 이내였다.
광자의 수송과 에너지 부여량 계산에는 몬테칼로 입자수송 코드인 MCNPX를 사용하였다. 자궁을 선원영역으로하고 광자의 에너지는 Table 1에 제시되어 있는 192Ir의 에너지를 이용하여 자궁 중앙을 중심으로 점 선원을 상하 각각 0.5 cm 간격으로 5곳에 위치시켰다. 이후 피폭조직의 비유효에너지(SEE, specific effective energy) 산정을 위해 *F8 tally와 치료환자에 근접한 사람의 선량산정을 위한 선속밀도는 F4 tally를 사용하였고 107개의 히스토리를 사용하였다.
이론/모형
광자의 수송과 에너지 부여량 계산에는 몬테칼로 입자수송 코드인 MCNPX를 사용하였다. 자궁을 선원영역으로하고 광자의 에너지는 Table 1에 제시되어 있는 192Ir의 에너지를 이용하여 자궁 중앙을 중심으로 점 선원을 상하 각각 0.
성능/효과
또한 ORLN 인체모형의 경우보다도 작은 것으로 나타났다. 13개의 장기비교에서는 비장, 위, 방광, 자궁을 제외하고는 한국표준인의 장기가 ICRP-89 표준인보다 더 작은 것으로 나타났다. ORLN 인체모형과의 장기비교에서는 폐와 자궁을 제외하고 나머지 11개의 장기는 한국표준이 더 작은 것으로 나타났다.
13개의 장기비교에서는 비장, 위, 방광, 자궁을 제외하고는 한국표준인의 장기가 ICRP-89 표준인보다 더 작은 것으로 나타났다. ORLN 인체모형과의 장기비교에서는 폐와 자궁을 제외하고 나머지 11개의 장기는 한국표준이 더 작은 것으로 나타났다.
이때 흡수체의 크기는 가로 20 cm, 세로 90 cm로 가정하였다. 그 결과, Table 4와 같이 전방 30, 50, 100, 200 cm에서의 흡수선량은 5개의 선원위치 중 선원의 위치가 B인 경우(자궁 중심 A point로부터 다리 방향으로 1 cm 떨어진 곳) 가장 높게 나타났다. 이때의 선량은 거리별 각각 1.
Ir의 비유효에너지와 식 5를 이용하여 흡수선량을 Table 3와 같이 도출했다. 그 결과, 자궁을 제외하고 비유효에너지 및 흡수선량은 난소, 방광, S-자결장순으로 높게 나타났다.
또한 192Ir의 물리적 반감기를 고려하여 흡수선량을 산정하였다. 그 결과, 자궁의 경우 자궁중심부(A Point)가 5개의 선원의 위치 중 가장 높은 2.92E-13 Gy/Ci로 나타 났으며, 난소의 경우, 선원의 위치가 C인 경우 2.12E-13 Gy/Ci를, 방광의 경우 선원의 위치가 B인 경우 1.09E-14 Gy/Ci로 가장 높은 선량을 나타냈다.
둘째, 치료환자에 근접한 사람의 선량은 전방 30, 50, 100 cm 때는 자궁 내 선원의 위치가 자궁 중심 A point로부터 다리 방향으로 1 cm 떨어진 곳 에 있을 때 가장 높은 방사선피폭을 받은 것으로 평가 되었으며, 200 cm에 위치한 사람의 경우 자궁 중심 A point로부터 머리 방향으로 1 cm 떨어진 곳에 선원이 위치했을 때 가장 높은 선량을 받는 것으로 평가 되었다. IAEA는 한 환자의 치료를 통한 보호자나 간병인의 선량이 연간 5 mSv를 초과할 우려가 없도록 제한하고 있다.
산정 결과 첫째, 각 장기별 비유효에너지 및 흡수선량이 높은 장기는 비교적 자궁과 인접되어 있는 장기, 즉 난소, 방광, S-자 결장 순으로 나타났다.
한국표준인의 장기를 ICRP-89 표준인 및 ORLN 인체모형의 장기와 비교한 결과, 한국 표준인의 몸무게 및 키는 각각 54.4 kg, 160.7 cm로 나타났으나, ICRP-89 표준인의 경우 각각 60 kg과 163 cm로 평가되어 한국표준인이 더 작은 것으로 나타났다. 또한 ORLN 인체모형의 경우보다도 작은 것으로 나타났다.
후속연구
IAEA는 한 환자의 치료를 통한 보호자나 간병인의 선량이 연간 5 mSv를 초과할 우려가 없도록 제한하고 있다. 본 연구 결과는 한 시간에 받는 선량을 평가한 것이기 때문에 장기적으로 이식환자와 생활하는 간병인 및 보호자의 선량 관리에 충분한 고려가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
여성암 중 7번째, 35세에서 64세 사이의 여성의 경우 4위의 발생빈도를 보이는 질병은?
2007년 국가암등록사업 연례 보고서에 따르면 자궁경부암은 여성암 중 7번째, 35세에서 64세 사이의 여성의 경우 4위의 발생빈도를 보이고 있다1). 자궁경부암의 치료는 외과적 수술과 방사선치료 및 화학요법을 병용하여 치료하고 있다2).
자궁경부암의 치료방법은?
2007년 국가암등록사업 연례 보고서에 따르면 자궁경부암은 여성암 중 7번째, 35세에서 64세 사이의 여성의 경우 4위의 발생빈도를 보이고 있다1). 자궁경부암의 치료는 외과적 수술과 방사선치료 및 화학요법을 병용하여 치료하고 있다2). 방사선치료는 종양치료의 성적을 향상시키기 위하여 선형가속기 등을 이용한 외조사 방사선치료와 방사성동위원소를 이용한 근접방사선치료를 함께 병용하고 있다3).
우리나라 자궁경부암의 근접치료 시 주변 장기의 피폭선량 및 치료환자에 근접한 의료진의 선량을 한국표준인에 기초한 수학적 모의피폭체를 제작하여 평가한 결과는?
산정 결과 첫째, 각 장기별 비유효에너지 및 흡수선량이 높은 장기는 비교적 자궁과 인접되어 있는 장기, 즉 난소, 방광, S-자 결장 순으로 나타났다.
둘째, 치료환자에 근접한 사람의 선량은 전방 30, 50, 100 cm 때는 자궁 내 선원의 위치가 자궁 중심 A point로부터 다리 방향으로 1 cm 떨어진 곳 에 있을 때 가장 높은 방사선피폭을 받은 것으로 평가 되었으며, 200 cm에 위치한 사람의 경우 자궁 중심 A point로부터 머리 방향으로 1 cm 떨어진 곳에 선원이 위치했을 때 가장 높은 선량을 받는 것으로 평가 되었다. IAEA는 한 환자의 치료를 통한 보호자나 간병인의 선량이 연간 5 mSv를 초과할 우려가 없도록 제한하고 있다. 본 연구 결과는 한 시간에 받는 선량을 평가한 것이기 때문에 장기적으로 이식환자와 생활하는 간병인 및 보호자의 선량 관리에 충분한 고려가 필요할 것으로 판단된다.
참고문헌 (16)
Cancer Incidence in Korea 2006-2007, Ministry of Health & Welfare, 2009
이경자, 이지혜, 이레나, 서현숙: 자궁경부함에 항암화학요법과 동시 병용요법으로 외부 방사선조사와 고선량률 강내조사의 예비적 치료결과, 대한방사선종양학회지, 24(3), 171-178, 2006
최태진, 예지원, 김진희, 김옥배, 이호준, 한현수: 고선량률 강내조사선원을 이용한 근접조사선량계획전산화 개발, 대한방사선종양학회, 20(3), 283-293, 2002
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