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미소선원 적분법과 몬테칼로 방법을 이용한 AAPM TG-43 선량계산 인자 평가: microSelectron HDR Ir-192 선원에 대한 적용
Evaluation of Factors Used in AAPM TG-43 Formalism Using Segmented Sources Integration Method and Monte Carlo Simulation: Implementation of microSelectron HDR Ir-192 Source 원문보기

의학물리 = Korean journal of medical physics, v.22 no.4, 2011년, pp.190 - 197  

안우상 (울산대학교 의과대학 서울아산병원 방사선종양학과) ,  장원우 (울산대학교 의과대학 서울아산병원 방사선종양학과) ,  박성호 (울산대학교 의과대학 서울아산병원 방사선종양학과) ,  정상훈 (울산대학교 의과대학 서울아산병원 방사선종양학과) ,  조운갑 (한국원자력안전기술원 방사선연구실) ,  김영석 (울산대학교 의과대학 서울아산병원 방사선종양학과) ,  안승도 (울산대학교 의과대학 서울아산병원 방사선종양학과)

초록
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고선량률 근접치료에 사용되는 상업용 선원과 치료계획 시스템들은 AAPM TG 43에서 권고하는 점 및 선 선원에 의해 선량분포를 계산한다. 하지만, 근접치료용 선원에 대한 인체 내의 정확한 선량계산을 위해서 3차원 부피의 선원을 고려하는 MC 기반의 선량계산 방법이 필요하다. 본 연구에서는 microSelectron HDR Ir-192 선원을 작은 부분으로 분할하여 계산하는 미소선원 적분법을 이용하여 기하학적 인수를 계산하였다. 또한, 범용 방사선 수송코드인 MCNPX를 사용하여 30 cm 직경의 구형 물 팬텀 내에서 선원의 선량률을 계산하여 비등방성함수와 반경선량함수를 구하였다. 그 결과를 MC 기반 광자 수송코드인 MCPT를 사용하여 계산한 Williamson의 결과와 비교 및 분석하였다. 미소선원 적분법과 선 선원 근사법에 따른 기하학적 인수는 $r{\geq}0.5cm$에서는 0.2% 이내에서 일치하였고 r=0.1 cm일 때 1.33%의 차이를 보였다. 본 연구에서 계산된 비등방성함수와 반경선량함수가 Williamson의 계산된 결과의 차이는 비등방성함수의 경우 r=0.25 cm에 서 2.33%의 가장 큰 R-RMSE를 보였고 $r{\geq}0.5cm$에서는 1% 미만의 R-RMSE를 보였다. 반경선량함수의 경우는 r=0.1~14.0 cm에서 0.46%의 R-RMSE를 보였다. 미소선원 적분법과 선 선원 근사법으로 계산한 기하학적 인수는 $r{\geq}0.1cm$에서 잘 일치하지만 3차원의 Ir-192 선원을 적용하여 계산한 미소선원 적분법이 실제 기하학적 인수를 잘 반영할 것으로 생각된다. r=0.25 cm에서 비등방성함수를 제외하고는 MCPT와 MCNPX의 몬테칼로 코드를 이용하여 얻어진 비등방성함수와 반경선량함수는 각각의 몬테칼로 코드에 대한 불확실성 이내에서 잘 일치함을 확인하였다. 따라서 MCNPX 전산모사 결과를 통해 TG-43의 선량 계산식에 사용된 인자를 Williamson 등의 결과와 비교 및 검증함으로써, 추후 다른 종류의 선원에 대해서도 Monte Carlo 기반의 연구가 가능할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Currently, the dose distribution calculation used by commercial treatment planning systems (TPSs) for high-dose rate (HDR) brachytherapy is derived from point and line source approximation method recommended by AAPM Task Group 43 (TG-43). However, the study of Monte Carlo (MC) simulation is required...

주제어

AI 본문요약
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가설 설정

  • β는 선원의 양 끝 지점으로부터 측정위치의 각도들의 차이다. 선 선원 근사법은 선원의 반경에 의한 차원을 고려하지 않고 선원을 일차원의 선으로 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
근접치료에 사용되는 선원에는 무엇이 있는가? 국내에서 근접치료를 시행하는 병원에서는 6개 제조사들의 원격치료장비(remote afterloading brachytherapy) 및 선원과 치료계획시스템(treatment planning system)을 도입하여 사용하고 있다.1) 근접치료에 사용되는 선원으로는 비방사능이 높은 동위원소로서 고선량률(High Dose Rate, HDR) Ir-192 선원이 주로 이용되고 있다.2,3) 국내에서도 근접치료를 시행하는 병원의 전체 70%가 Ir-192 선원을 사용하는 것으로 나타났다.
일반적으로 근접치료에 사용되는 선원은 무엇으로 기하학적 인수를 계산하는가? 근접치료 시 선원 주위의 정확한 선량분포를 얻기 위해서는 기하학적 인수에 대한 정보가 필요하다. 일반적으로 고선량률 근접치료 선원은 선 선원 근사법(line source approximation)으로 기하학적 인수를 계산한다.8) Karaiskos 등9)은 선원의 중심으로부터 수직 방향(r)이 선원을 감싸는 캡슐용기의 길이(L)의 2배 이상에 위치한 지점에서는 점 선원 근사법으로 기하하적 인수를 결정하는데 유용하지만, 짧은 거리(r<2L)에서는 기하학적 인수가 최대 50% 이상의 차이를 보임을 보고하였다.
국내에서 Ir-192 선원을 이용한 근접치료를 시행하는 병원은 전체 몇 %인가? 1) 근접치료에 사용되는 선원으로는 비방사능이 높은 동위원소로서 고선량률(High Dose Rate, HDR) Ir-192 선원이 주로 이용되고 있다.2,3) 국내에서도 근접치료를 시행하는 병원의 전체 70%가 Ir-192 선원을 사용하는 것으로 나타났다.4) 이들 고선량률 근접치료에 사용되는 상업용 선원과 치료계획시스템들은 AAPM TG-435)에서 권고하는 선량계산 알고리즘을 바탕으로 선량분포를 계산하고 치료하는데 사용되고 있다.
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참고문헌 (18)

  1. 지영훈, 김미숙, 류성렬, 유대헌, 최문식, 정해조: 방사선종양학 과 전국 통계(2006년). 방사선종양학회지 26(2):131-133 (2008) 

  2. AAPM TG-56: Code of Practice for Brachytherapy Physics. Med Phys 24(10):1557-1598 (1997) 

  3. AAPM TG-59: High Dose-rate Brachytherapy Treatment Delivery. Med Phys 25(4):375-403 (1998) 

  4. 식품의약품안전청연구보고서 8-1: 근접방사선치료기 및 선원 에 대한 성능평가 기준 개발. 식품의약품안전청, 서울 (2004) 

  5. AAPM TG-43: Dosimetry of Interstitial Brachytherapy Sources. Med Phys 22(2):209-234 (1995) 

  6. Update of AAPM TG-43: Update of AAPM Task Group No.43 Report: A revised AAPM protocol for brachytherapy dose calcuations. Med Phys 31(3):633-674 (2004) 

  7. Supplement to AAPM TG-43 update: Supplement to the 2004 update of the AAPM Task Group No.43 Report. Med Phys 34(6):2187-2205 (2007) 

  8. Williamson J, Li Z: Monte Carlo aided dosimetry of the microselectron pulsed and high dose rate Ir-192 sources. Med Phys 22(6):809-819 (1995) 

  9. Karaiskos P, Sakelliou L, Sandilos P, et al: Limitations of the point and line source approximations for the determination of geometry factors around brachytherapy souces. Med Phys 27(1):124-128 (2000) 

  10. Denise B. Pelowitz: MCNPX user's manual version 2.5.0. LA-CP-05-0369 (Los Alamos, NM: Los Alamos National Laboratory) (2005) 

  11. Brog J, Rogers DWO: Monte Carlo Calculations of Photon Spectra in Air From $^{192}Ir$ Sources. NRC-report PIRS 629r, Ottawa, Canada (1999) 

  12. Rivard MJ, Granero D, Perez-Calatayud J, Ballester F: Influence of photon energy spectrum from brachytherapy sources on Monte Carlo simulations of kerma and dose rates in water and air. Med Phys 37(2):869-876 (2010) 

  13. Daskalov GM, Loffler E, Wlliamson JF: Monte Carlo-aided dosimetry of a new high dose-rate brachytherapy source. Med Phys 25(11):2200-2208 (1998) 

  14. AAPM TG-138 and GEC-ESTRO: A dosimetric uncertainty analysis for photon-emitting brachytherapy sources. Med Phys 38(2):782-801 (2011) 

  15. Glasgow GP, Dillman LT: Specific gamma-ray constant and exposure rate constant for $^{192}Ir$ . Med Phys 6(1):49-52 (1979) 

  16. Roussin RW, Knight JR, Hubbell JH, Howerton RJ: Description of the DCL-99/Hugo Package of Photon Interactions. Oak Ridge National Laboratory, RSIC Data Library Collection, (Radiation Shielding Information Center, Report No. ORNL/ RSIC-46, Oak Ridge, TN) (1983) 

  17. Tod M, Merecith WJ: Treatment of cancer of the cervix uteri- a revised "Manchester Method". Br J Radiol 26:252-257 (1953) 

  18. Pierquin B, Wilson JF, Chassagne D: Modern Brachytherapy. New York, Masson (1987) 

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