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문제 정의
- 6) 또한 bolus를 함께 사용하기도 하는데, bolus 사용의 목적으로는 (1) 환자의 피부 선량 증가, (2) 표면의 불규칙과 내부의 불균질성을 보정, (3) 조직 내에서 전자선의 투과를 감소 시키기 위해 사용된다.7-9) 이에 본 연구에서는 bolus를 사용한 전자선 치료 시 임상적으로 발생할 수 있는 4가지 변수 아래에서 전자선의 급격한 dose fall off 구간의 이동이 표면선량에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 비교분석하기 위하여 bolus 두께, 조사면, 전자 에너지, 겐트리 각도 별 각각의 치료 계획을 수립하여 TPS 상에 나타난 표면선량과 실제 측정값을 비교 분석하고자 한다.
- 본 연구에서는 전자선과 bolus를 동시에 사용한 경우 TPS의 표면선량 계산 값과 실제 측정값을 비교하는데 있어 총 4가지 변수(bolus 두께, 조사야 크기, 에너지, 겐트리 각도) 측면에서 고찰하였다.
제안 방법
- 1, RIT, USA)으로 측정 후 계산된 값과 비교하였다.(Table 1-2) film은 iso-center를 기준으로 film 중앙의 1x1 cm2 면적의 절삭평균을 구하였다(Fig. 5). TPS로 계산한 값과 실제 측정값의 비교를 위하여 54개의 측정값을 각각의 TPS상 계산 값으로 나누어 비교하였다.
- TPS와 상대적 선량분포를 알아보기 위해 GAFCHROMIC EBT3 film(International Specialty Products, NJ, USA)을 사용하였다.10-15) 또한 측정의 오차를 최소화하기 위하여 전 과정에 걸쳐 2회 반복측정 하였고, film은 측정에 용이하도록 2x2 cm2로 제작하여 iso-center에 위치시켜 측정하였다(Fig. 4).
- EBT3 film의 정확성을 검정하기 위하여 solid water phantom을 사용하여 4 MV, SSD 100 cm, Field size 10x10 cm2 , depth 10 cm에서 chamber와 5x5 cm2로 제작된 EBT3 film을 같은 조건하에 조사하여 흡수선량을 비교하였다.
- 5). TPS로 계산한 값과 실제 측정값의 비교를 위하여 54개의 측정값을 각각의 TPS상 계산 값으로 나누어 비교하였다.
- TPS의 표면선량 계산 값과 실제 측정값을 비교하는데 있어 변수로는 bolus의 두께 (3 mm, 5 mm, 10 mm), 조사야 크기 (6x6 cm2 , 10x10 cm2 , 15x15 cm2 ), 에너지 (6 MeV, 9 MeV, 12 MeV), 겐트리 각도 (0 °, 15 °) 총 4가지를 생성하였다.
- bolus 두께에 따른 TPS의 계산 값과 실제 측정된 값을 비교하기 위해 TPS로 계산된 54개의 값을 bolus 두께별(3 mm, 5 mm, 10 mm)로 정렬하고 측정된 EBT3 film의 표면 선량 역시 bolus 두께별로 정렬 후 비교하였다.
- 2, philips, USA)를 이용하여 SSD 100 cm, iso-center 는 solid water phantom의 표면 즉, bolus의 하방에 위치시켰고 bolus의 두께 (3 mm, 5 mm, 10 mm), 조사야 크기 (6x6 cm2,10x10 cm2, 15x15 cm2), 에너지 (6 MeV, 9 MeV, 12 MeV), 겐트리 각도 (0 °, 15 °) 의 변수를 조합하여 총 54개의 beam을 생성하여 각각 300 MU 조사하도록 계획하였다. bolus는 TPS 상에서 3 mm, 5 mm, 10 mm를 생성하였으며 표면선량은 iso-center 위치에서 측정하였다(Table 1). 팬텀의 표면 하방 2 cm에 CT number 900 ~ 1400사이에서 불규칙 적으로 발생한 artifact는 치료계획 장치를 이용하여 CT number 0으로 보정하였다(Fig.
- 겐트리 각도에 따른 TPS의 계산 값과 실제 측정된 값을 비교하기 위해 TPS로 계산된 54개의 값을 겐트리 각도별(0°, 15 °)로 정렬하고 측정된 EBT3 film의 표면선량 역시 겐트리 각도별로 정렬 후 비교하였다.
- 본 실험을 진행하기 위해 4 cm solid water phantom(SOLID WATER, Gammex, USA) 4개 총 16 cm를 이용하여 두께(slice thickness) 2.5 mm, axial scan type, rotation time 0.8 sec로 팬텀이 충분히 포함할 수 있도록 전산화단층촬영(lightspeed ultra 16, General Electric, USA)을 실시하였다(Fig. 1).
- 실제 표면선량을 측정하기 위하여 치료용 선형가속기 LINAC (21EX, Varian, USA)을 사용하였으며(Fig. 3), CT 촬영을 하였을 때와 동일한 조건아래 solid water phantom을 set-up하였다. TPS와 상대적 선량분포를 알아보기 위해 GAFCHROMIC EBT3 film(International Specialty Products, NJ, USA)을 사용하였다.
- 에너지에 따른 TPS의 계산 값과 실제 측정된 값을 비교하기 위해 TPS로 계산된 54개의 값을 에너지별(6 MeV, 9 MeV, 12 MeV)로 정렬하고 측정된 EBT3 film의 표면선량 역시 에너지별로 정렬 후 비교하였다.
- 조사야 크기에 따른 TPS의 계산 값과 실제 측정된 값을 비교하기 위해 TPS로 계산된 54개의 값을 조사야 크기별 (6x6 cm2, 10x10 cm2, 15x15 cm2)로 정렬하고 측정된 EBT3 film의 표면선량 역시 조사야 크기 별로 정렬 후 비교하였다.
- bolus는 TPS 상에서 3 mm, 5 mm, 10 mm를 생성하였으며 표면선량은 iso-center 위치에서 측정하였다(Table 1). 팬텀의 표면 하방 2 cm에 CT number 900 ~ 1400사이에서 불규칙 적으로 발생한 artifact는 치료계획 장치를 이용하여 CT number 0으로 보정하였다(Fig. 2).
- 획득되어진 이미지를 전산화 치료계획 software (Pinnacle 9.2, philips, USA)를 이용하여 SSD 100 cm, iso-center 는 solid water phantom의 표면 즉, bolus의 하방에 위치시켰고 bolus의 두께 (3 mm, 5 mm, 10 mm), 조사야 크기 (6x6 cm2,10x10 cm2, 15x15 cm2), 에너지 (6 MeV, 9 MeV, 12 MeV), 겐트리 각도 (0 °, 15 °) 의 변수를 조합하여 총 54개의 beam을 생성하여 각각 300 MU 조사하도록 계획하였다.
대상 데이터
- 3), CT 촬영을 하였을 때와 동일한 조건아래 solid water phantom을 set-up하였다. TPS와 상대적 선량분포를 알아보기 위해 GAFCHROMIC EBT3 film(International Specialty Products, NJ, USA)을 사용하였다.10-15) 또한 측정의 오차를 최소화하기 위하여 전 과정에 걸쳐 2회 반복측정 하였고, film은 측정에 용이하도록 2x2 cm2로 제작하여 iso-center에 위치시켜 측정하였다(Fig.
데이터처리
- 측정된 EBT3 film을 방사선 조사 24시간 후 디지털 평판 스캐너(Expression 10000XL, EPSON, USA)와 선량 농도 분석시스템(Complete Version 6.1, RIT, USA)으로 측정 후 계산된 값과 비교하였다.(Table 1-2) film은 iso-center를 기준으로 film 중앙의 1x1 cm2 면적의 절삭평균을 구하였다(Fig.
성능/효과
- 0 °, 15 °에서 측정된 선량의 평균을 TPS 상에서 계산된 값으로 나누어 백분율로 구한 결과 계산된 선량에 비해 100.45%, 101.07%로 나타났고 표준편차는 각각 0.0199, 0.0190으로 나타났다(Table 6).
- 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV에서 측정된 선량을 TPS 상에서 계산된 값으로 나누어 백분율로 구한 결과 계산된 선량에 비해 99.72%, 100.60%, 101.95%로 나타났고 표준편차는 각각 0.0200, 0.0160, 0.0164 로 나타났다(Table 5).
- 6x6 cm2 , 10x10 cm2 , 15x15 cm2에서 측정된 선량을 TPS 상에서 계산된 값으로 나누어 백분율로 구한 결과의 계산된 선량에 비해 99.63%, 101.40%, 101.24%로 나타났고 표준편차는 각각 0.0138, 0.0176, 0.0220 으로 나타났으며 6x6 cm2에서의 측정값이 TPS의 계산 값과 가장 가깝게 나타났다(Table 4).
- EBT3 film의 정확성을 검정하기 위하여 solid water phantom을 사용한 chamber와 EBT3 film의 비교결과, chamber에서의 3회 반복측정결과 189.929 cGy 였고, EBT3 film의 3회 반복측정결과는 189.395 cGy로써 chamber와 EBT3 film의 비교는 99.71 %로 나타났다.
- TPS의 계산 값과 실제 측정값을 활용하여 3 mm, 5 mm, 10 mm 에서 측정된 선량을 TPS 상에서 계산된 값으로 나누어 백분율로 구한 결과 계산된 선량에 비해 101.41%, 99.58%, 101.28% 이고 표준편차는 각각 0.0219, 0.0115, 0.0190 으로 5 mm bolus에서의 측정값이 TPS의 계산 값과 가장 가깝게 나타났다(Table 3).
- 먼저 bolus 두께에 따른 비교의 경우 5 mm에서 상대적으로 3 mm와 10 mm보다 평균선량이 계산 값에 가깝고 표준편차 역시 0에 더 가까운 값이 나와 5 mm bolus를 사용한 실험의 계산 값이 실제 측정값에 가깝게 나타났다. 물론 실제 방사선 치료 시 5 mm 이외의 bolus도 많이 사용하고 있으나 본 연구의 결과에 따르면 5 mm bolus를 선택하는 것이 치료계획과 가장 가까운 표면선량을 얻을 수 있는 것으로 사료된다. 조사야 크기 측면에서는 6x6 cm2에서 선량 백분율과 표준편차에서 가장 계산 값과 가까운 것으로 나타났다.
- 조사야 크기 측면에서는 6x6 cm2에서 선량 백분율과 표준편차에서 가장 계산 값과 가까운 것으로 나타났다. 에너지에 따른 비교결과 6 MeV에서 계산 값과 가장 가까운 측정값을 보였으며 에너지가 높아짐에 따라 실측값이 높아짐을 확인하였다. 겐트리 각도에 따른 선량변화는 15 °가 0 °보다 선량 백분율이 큰 것으로 나타났다.
- 물론 실제 방사선 치료 시 5 mm 이외의 bolus도 많이 사용하고 있으나 본 연구의 결과에 따르면 5 mm bolus를 선택하는 것이 치료계획과 가장 가까운 표면선량을 얻을 수 있는 것으로 사료된다. 조사야 크기 측면에서는 6x6 cm2에서 선량 백분율과 표준편차에서 가장 계산 값과 가까운 것으로 나타났다. 에너지에 따른 비교결과 6 MeV에서 계산 값과 가장 가까운 측정값을 보였으며 에너지가 높아짐에 따라 실측값이 높아짐을 확인하였다.
후속연구
- 또한 본 논문에서 사용한 4가지 변수 안에서는 TPS와 실제 측정값의 차이가 2% 이내에 있으나 각각의 변수가 증가 또는 감소함에 따라 실제 측정값이 TPS 계산 값과 달라질 수 있기 때문에 본 논문에서 고려된 변수의 범위를 벗어나 거나 새로운 변수가 추가된다면 가급적 치료 전에 표면선량에 대한 QA를 실시 후 치료를 시행하는 것이 바람직할 것으로 사료되며 좀 더 많은 변수의 종류를 고려한 실험이 추가적으로 이루어진다면 더욱더 명확한 TPS와 실제 표면선량의 추이를 분석 할 수 있을 것이라 생각된다.
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