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문제 정의
- 본 연구는 소아백혈병 치료 시 조혈모세포 이식의 전 처치로 사용되는 전신방사선 조사에 대하여 에너지의 변화, SSD의 변화 그리고 조직보상체의 변화에 따른 표면 선량 및 각 장기별 선량을 평가하였다. 평가 결과 조직보상체의 두께에 따라 표면선량과 심부장기 선량이 차이가 있었고 경향성을 가지는 것으로 분석되었다.
- 본 연구는 전신방사선조사에 따른 표면선량과 각 심부 장기에 대한 선량을 컴퓨터 프로그램을 이용한 가상의 공간에서 수학적 모의피폭체를 사용하여 평가 하였다.
제안 방법
- 본 연구에서 사용한 소아용 모의 피폭체는 변형된 MIRD형 모의피폭체로서 UF-Rivised라는 이름을 가지고 있다. UF-Rivised 모의피폭체는 1960년대부터 인체 내부장기의 피폭선량을 측정하기 위해 ORNL (Oak Ridge National LAboratory)에서 MIRD형 모의피폭체를 개발한 것을 바탕으로 Florida 대학에서 수정하여 표현하였다. 기존의 ORNL 모의피폭체보다 인체의 장기의 구성을 총 22가지의 물성으로 더 세분화하여 표현 하였고, 또한 성별도 구별하였으며 연령도 신생아, 1세, 5세, 10세, 15세, 성인으로 나누어 표현하였다[12].
- 장기의 물성은 국제방사선방호위원회(International Commission on Radiological Protection; ICRP) 89[13], 국제 방사선 단위 측정 위원회(International Commission on Radiation Units and Measurements; ICRU) 46[14]를 바탕으로 표현하였다. 각 장기별 구성된 물질은 수소, 탄소, 질소, 산소를 기본으로 구성되었고 나트륨, 인, 황, 염소, 칼륨 등이 사용되어 장기의 물성을 표현하였다. 각 장기별 물질 구성 비율은 수소, 탄소, 질소, 산소가 99% 안에서 비율이 각기 달랐고, 그 외의 성분들은 1 % 안에서 구성 비율이 각기 달랐다.
- 5 ㎝을 필히 사용해야 할 것으로 사료된다. 끝으로 본 연구는 조직보상체의 두께의 변화에 따른 선량을 평가하였다. 이에 본 연구를 토대로 조직보상체의 종류, 조직보상체와 환자와의 거리, 두경부와 폐, 신장, 생식선에 차폐까지 고려하여 실험을 한다면 더욱 정량적인 선량을 평가할 수 있을 것이다.
- 일반적으로 MIRD형 모의피폭체는 인체의 장기를 타원, 원뿔, 평면 및 원통 등으로 구성한다. 또한 인체의 장기를 2차원 수학방정식을 이용하여 3차원 공간 내에 표현하였다. 일반적 방정식은 다음 식 (1)과 같다[10].
- 이에 본 연구는 실제 임상에서 선량계를 이용하여 인체 장기의 선량을 평가하는데 한계가 있기 때문에 컴퓨터를 이용한 가상의 공간에서 소아용 모의피폭체를 사용하여 모의실험 하였다[6]. 먼저 조직보상체를 사용하지 않고 광자의 에너지와 SSD의 변화에 따른 장기의 선량평가를 한 후, 조직보상체와 환자와의 거리는 30 ㎝로 고정하고 방사선의 에너지, SSD, 그리고 조직보상체의 두께 변화에 따른 선량의 변화가 어떠한지 평가하고자 하며, 이를 바탕으로 소아백혈병의 TBI 시행 시 조직보상체의 조건에 따라 변하는 표면선량과 각 장기별 선량에 대해 가장 이상적일 때의 기하학적 조건을 제안하고자 한다.
- 위 논문[15]은 조직보상체의 역할을 하는 산란판과 환자와의 거리에 대한 연구를 하였다. 본 연구와의 차이점은 가상의 공간에서 모의실험을 하였다는 것과 사용한 피폭체가 다르다는 것, 그리고 조직보상체의 두께의 변화에 따른 선량을 평가하였다는 것이다. 마지막으로 기존의 조직보상체의 두께에 관한 이론은 아크릴의 경우 1～2 cm 정도의 두께를 사용하기를 권고하고 있다[4].
- 이를 바탕으로 광자의 에너지는 4, 10 MV, SSD 280㎝, 320 ㎝, 360 ㎝ 세 가지 조건, 조직보상체와 환자와의 거리 30 ㎝로 설정하였다. 조직보상체의 두께 0.
- 그러나 실제 임상에서는 조직보상체와 환자사이의 거리를 이론만큼 근접하기에는 불가능 하다. 이에 본 연구는 실제 임상에서 선량계를 이용하여 인체 장기의 선량을 평가하는데 한계가 있기 때문에 컴퓨터를 이용한 가상의 공간에서 소아용 모의피폭체를 사용하여 모의실험 하였다[6]. 먼저 조직보상체를 사용하지 않고 광자의 에너지와 SSD의 변화에 따른 장기의 선량평가를 한 후, 조직보상체와 환자와의 거리는 30 ㎝로 고정하고 방사선의 에너지, SSD, 그리고 조직보상체의 두께 변화에 따른 선량의 변화가 어떠한지 평가하고자 하며, 이를 바탕으로 소아백혈병의 TBI 시행 시 조직보상체의 조건에 따라 변하는 표면선량과 각 장기별 선량에 대해 가장 이상적일 때의 기하학적 조건을 제안하고자 한다.
- 16 g/㎠)를 선택하였다. 이후 모의실험 조건에 따른 표면 선량 및 각 장기별 선량을 평가하였다.
- 조직보상체와 환자와의 거리를 30 ㎝로 고정하고 에너지 4 MV 와 10 MV 두 가지 경우에 대하여 SSD는 280, 320, 360 ㎝ 그리고 조직보상체의 두께는 0.5, 1, 1.5, 2, 3 ㎝에 대하여 모의실험 하였다. 그 결과는 [Fig.
대상 데이터
- 5 cm, 2 cm, 3 cm 다섯 가지 조건을 실험하였다. 또한 사용한 조직보상체는 Plexiglas (C5O2H8, 밀도 1.16 g/㎠)를 선택하였다. 이후 모의실험 조건에 따른 표면 선량 및 각 장기별 선량을 평가하였다.
- 본 연구에서 사용한 모의피폭체는 소아백혈병이 가장 많이 발생하는 5세용 모의피폭체이며, 키는 110 cm, 몸무게는 18 ㎏ 이다.
- 본 연구에서 사용한 소아용 모의 피폭체는 변형된 MIRD형 모의피폭체로서 UF-Rivised라는 이름을 가지고 있다. UF-Rivised 모의피폭체는 1960년대부터 인체 내부장기의 피폭선량을 측정하기 위해 ORNL (Oak Ridge National LAboratory)에서 MIRD형 모의피폭체를 개발한 것을 바탕으로 Florida 대학에서 수정하여 표현하였다.
- 이를 바탕으로 광자의 에너지는 4, 10 MV, SSD 280㎝, 320 ㎝, 360 ㎝ 세 가지 조건, 조직보상체와 환자와의 거리 30 ㎝로 설정하였다. 조직보상체의 두께 0.5 cm, 1 cm, 1.5 cm, 2 cm, 3 cm 다섯 가지 조건을 실험하였다. 또한 사용한 조직보상체는 Plexiglas (C5O2H8, 밀도 1.
성능/효과
- 각 장기별 구성된 물질은 수소, 탄소, 질소, 산소를 기본으로 구성되었고 나트륨, 인, 황, 염소, 칼륨 등이 사용되어 장기의 물성을 표현하였다. 각 장기별 물질 구성 비율은 수소, 탄소, 질소, 산소가 99% 안에서 비율이 각기 달랐고, 그 외의 성분들은 1 % 안에서 구성 비율이 각기 달랐다. 표현된 인체 장기들의 밀도 및 부피는 인체와 흡사하게 각각 다르게 표현하였다.
- 기존의 논문 삼성서울병원의 연구[15]는 6 MV X선을 이용하여 조직등가고체팬텀(30×30×30 ㎤)과 평행평판형 전리함 및 전 위계를 사용하여 산란판과 조직보상체의 거리에 따른 선량을 보았다. 결과 산란판과 조직등가고체팬텀사이의 거리가 50 ～ 60 ㎝일 때 가장 이상적인 결과를 보였다. 위 논문[15]은 조직보상체의 역할을 하는 산란판과 환자와의 거리에 대한 연구를 하였다.
- 그 결과 표면선량과 각 심부장기에 대한 선량이 에너지와 SSD, 그리고 조직보상체의 두께변화에 따라 변하는 것을 볼 수 있었고, 일정한 경향성을 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 표면선량을 보면 에너지의 변화에 따른 경우 10 MV 보다는 4 MV에서 선량이 높게 나타났다.
- 평가 결과 조직보상체의 두께에 따라 표면선량과 심부장기 선량이 차이가 있었고 경향성을 가지는 것으로 분석되었다. 또한 표면선량에서는 조직보상체의 두께가 0.5 cm을 기준으로 1 cm 와 2 cm 로 변할 때 선량의 변화는 약 0.2～0.3 mGy/min 의 선량 변화가 있었고 심부장기 선량에서는 부위에 따라 약 0.0001～0.001 mGy/min 의 선량 변화가 있는 것으로 나타났다. 이는 조직보상체의 두께가 0.
- 그리고 SSD는 짧을수록 선량이 높게 나타났다. 조직보상체의 두께의 변화에 따른 선량은 두께가 두꺼워질수록 선량이 낮아지는 경향이 나타났다. 또한 4 MV 보다 10 MV 일 때 SSD의 변화에 따른 선량변화 차이가 작게 나타났다.
- 본 연구는 소아백혈병 치료 시 조혈모세포 이식의 전 처치로 사용되는 전신방사선 조사에 대하여 에너지의 변화, SSD의 변화 그리고 조직보상체의 변화에 따른 표면 선량 및 각 장기별 선량을 평가하였다. 평가 결과 조직보상체의 두께에 따라 표면선량과 심부장기 선량이 차이가 있었고 경향성을 가지는 것으로 분석되었다. 또한 표면선량에서는 조직보상체의 두께가 0.
- 마지막으로 기존의 조직보상체의 두께에 관한 이론은 아크릴의 경우 1～2 cm 정도의 두께를 사용하기를 권고하고 있다[4]. 하지만 본 연구 결과 소아에서는 0.5 cm 을 사용하였을 때가 TBI 시행 시 더 좋은 선량분포를 보이는 것으로 판단되었다.
후속연구
- 끝으로 본 연구는 조직보상체의 두께의 변화에 따른 선량을 평가하였다. 이에 본 연구를 토대로 조직보상체의 종류, 조직보상체와 환자와의 거리, 두경부와 폐, 신장, 생식선에 차폐까지 고려하여 실험을 한다면 더욱 정량적인 선량을 평가할 수 있을 것이다.
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