종양부위의 입체적이고 선택적인 치료가 가능해 임상표적부피(clinical target vlume, CTV)에 높은 선량으로 집중조사하고 부작용을 현저히 줄이는 세기조절방사선치료는 치료예후를 향상시키고 있다. 방사선세기조절 치료는 MLC의 개방면적과 개방시간으로 조사면내 플루언스를 조정하므로 소형조사면의 선량이 누적되어 원하는 선량이 조사하게 된다. 따라서 소형조사면과 계층형 조사면의 출력선량계수의 정확성은 곧 Portal MU 결정에 정확성을 더할 수 있고, 종양에 조사되는 선량의 정확성을 향상할 수 있으므로, 이 연구는 Clinac Ex (Varian) $3{\times}3cm^2$에서 $0.5{\times}0.5cm^2$까지 조사면을 선정하였고 방사선은 6 MVX선의 소형조사면의 출력선량계수를 평가하였다. 조사면은 다엽제한기를 $40{\times}40cm^2$로 개방하고 Collimator jaw를 이용한 것과 Collimator를 $10{\times}10cm^2$로 고정하고 다엽제한기에 의한 조사면으로 구분하여 출력선량계수가 결정되었다. 검출기는 유효체적이 $0.01cm^3$이고 내경 2 mm인 CC01 (Scanditronix-Wellope)이온전리함과 SFD 다이오드 검출기(0.6 mmØ, $500{\mu}m$ 두께, Scanditronix-Wellope)와 다이아몬드 검출기(T60003, PTW)와 X-Omat film을 사용하였다. 결과는 다엽제한기 조사면의 출력선량계수는 $3{\times}3cm^2$에서 $0.899{\pm}0.0106$, $2{\times}2cm^2$에서 $0.855{\pm}0.0106$, $1{\times}1cm^2$에서 $0.764{\pm}0.0082$, $0.5{\times}0.5cm^2$에서 $0.602{\pm}0.0399$를 얻었다. Jaw를 $10{\times}10cm^2$로 고정하고 다엽제한기의 조사면의 출력계수는 MLC를 $40{\times}40cm^2$에 jaw에 의한 소형조사면의 것보다 최대 3.8% 높게 나타남을 확인하였다. 따라서 세기조절방사선치료 TPS에는 collimator jaw 보다 다엽제한기 조사면 크기의 출력선량계수가 설정되는 것이 중요함을 의미한다.
종양부위의 입체적이고 선택적인 치료가 가능해 임상표적부피(clinical target vlume, CTV)에 높은 선량으로 집중조사하고 부작용을 현저히 줄이는 세기조절방사선치료는 치료예후를 향상시키고 있다. 방사선세기조절 치료는 MLC의 개방면적과 개방시간으로 조사면내 플루언스를 조정하므로 소형조사면의 선량이 누적되어 원하는 선량이 조사하게 된다. 따라서 소형조사면과 계층형 조사면의 출력선량계수의 정확성은 곧 Portal MU 결정에 정확성을 더할 수 있고, 종양에 조사되는 선량의 정확성을 향상할 수 있으므로, 이 연구는 Clinac Ex (Varian) $3{\times}3cm^2$에서 $0.5{\times}0.5cm^2$까지 조사면을 선정하였고 방사선은 6 MVX선의 소형조사면의 출력선량계수를 평가하였다. 조사면은 다엽제한기를 $40{\times}40cm^2$로 개방하고 Collimator jaw를 이용한 것과 Collimator를 $10{\times}10cm^2$로 고정하고 다엽제한기에 의한 조사면으로 구분하여 출력선량계수가 결정되었다. 검출기는 유효체적이 $0.01cm^3$이고 내경 2 mm인 CC01 (Scanditronix-Wellope)이온전리함과 SFD 다이오드 검출기(0.6 mmØ, $500{\mu}m$ 두께, Scanditronix-Wellope)와 다이아몬드 검출기(T60003, PTW)와 X-Omat film을 사용하였다. 결과는 다엽제한기 조사면의 출력선량계수는 $3{\times}3cm^2$에서 $0.899{\pm}0.0106$, $2{\times}2cm^2$에서 $0.855{\pm}0.0106$, $1{\times}1cm^2$에서 $0.764{\pm}0.0082$, $0.5{\times}0.5cm^2$에서 $0.602{\pm}0.0399$를 얻었다. Jaw를 $10{\times}10cm^2$로 고정하고 다엽제한기의 조사면의 출력계수는 MLC를 $40{\times}40cm^2$에 jaw에 의한 소형조사면의 것보다 최대 3.8% 높게 나타남을 확인하였다. 따라서 세기조절방사선치료 TPS에는 collimator jaw 보다 다엽제한기 조사면 크기의 출력선량계수가 설정되는 것이 중요함을 의미한다.
The IMRT is proper implement to get high dose deliver to tumor as its shape and selective approach in radiation therapy. Since the IMRT is performed as modulated the radiation fluence by the MLC created the open shapes and its irradiation time, the dose of segment of radiation field effects on the c...
The IMRT is proper implement to get high dose deliver to tumor as its shape and selective approach in radiation therapy. Since the IMRT is performed as modulated the radiation fluence by the MLC created the open shapes and its irradiation time, the dose of segment of radiation field effects on the cumulated portal dose. The accurate output factor of small and step shape of segment is important to improve the determination of deliver tumor dose as it is directly proportional to dose. This experiment performed with the 6 MV photon beam of Clinac Ex(Varian) from $3{\times}3cm^2$ to $0.5{\times}0.5cm^2$ small field size for collimator jaw in MLC free and/or for MLC open field in fixed collimator jaw $10{\times}10cm^2$ using the CC01 ion chamber, SFD diode, diamond detector and X-Omat film dosimetry. As results of normalized to the reference field of $10{\times}10cm^2$ of MLC, the output factor of $3{\times}3cm^2$ showed $0.899{\pm}0.0106$, $0.855{\pm}0.0106$ for $2{\times}2cm^2$, $0.764{\pm}0.0082$ for $1{\times}1cm^2$ and $0.602{\pm}0.0399$ for $0.5{\times}0.5cm^2$. The output factor of MLC open field has shown a maximum 3.8% higher than that of the collimator jaw open field.
The IMRT is proper implement to get high dose deliver to tumor as its shape and selective approach in radiation therapy. Since the IMRT is performed as modulated the radiation fluence by the MLC created the open shapes and its irradiation time, the dose of segment of radiation field effects on the cumulated portal dose. The accurate output factor of small and step shape of segment is important to improve the determination of deliver tumor dose as it is directly proportional to dose. This experiment performed with the 6 MV photon beam of Clinac Ex(Varian) from $3{\times}3cm^2$ to $0.5{\times}0.5cm^2$ small field size for collimator jaw in MLC free and/or for MLC open field in fixed collimator jaw $10{\times}10cm^2$ using the CC01 ion chamber, SFD diode, diamond detector and X-Omat film dosimetry. As results of normalized to the reference field of $10{\times}10cm^2$ of MLC, the output factor of $3{\times}3cm^2$ showed $0.899{\pm}0.0106$, $0.855{\pm}0.0106$ for $2{\times}2cm^2$, $0.764{\pm}0.0082$ for $1{\times}1cm^2$ and $0.602{\pm}0.0399$ for $0.5{\times}0.5cm^2$. The output factor of MLC open field has shown a maximum 3.8% higher than that of the collimator jaw open field.
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문제 정의
본 연구에서는 CC01 마이크로 이온함, 다이오드 전리함, 다이아몬드 전리 및 Xomat 필름을 이용하여 기준 조사면을 중심으로 3×3 cm2의 소형 조사면에서 0.5×0.5 cm2 조사면까지 출력선량을 결정하고, 실험결과를 Eclipse 치료선량프로그램(TPS)의 출력선량계수(Output factor)와 비교한 것을 발표하고자 한다.
가설 설정
넷째, 조사면이 비대칭성이고 조사면의 중심선량이 대표하지 못한다. 이런 점을 극복하기 위해 TPS에서는 측정빔을 약 합성곱 하거나 몬테칼로연산을 통해 얻은 커널빔으로 모델링한 선량분포를 사용자가 검출한 선량분포에 근접하게 Fitting 하여 사용한다.
제안 방법
X-Omat 필름은 물등가고체팬텀(RW3, PTW)을 사용하여 조사면 10×10 cm2에서 0, 30, 40, 70, 100, 150, 250 cGy를 조사한 필름과 소조사면에서 조사된 필름을 수작업으로 동시에 현상하였으며, 현상온도는 25o C에서 90초간, 정착은 5분을 각각 시행하였으며, 흑화도는 적외선 센서인 WP102 Densitometer를 이용하였다.
공기전리함 CC01을 이용한 출력선량은 수조 팬텀에서광자선 빔의 축과 평행하게 설치하였으며, 전리함의 끝과물 표면을 일치시키고 조사면 10×10 cm2, 5×5 cm2, 3×3 cm2, 2×2 cm2, 1×1 cm2과 0.5×0.5 cm2까지 동일한 5 cm 깊이에서 전리량을 측정평가 하였다.
확인을 위한 MU 값은 표준팬톰을 사용한 기준 조사면에서 얻었으며, 소조사면의 MU값은 모델링을 통한 TPS의 산출값을 사용하였다. 기준깊이에 100 cGy를 조사하기 위한값을 설정하고 산출된 MU로 부터 아래와 같이 출력선량계수를 비교하였다.
방사선세기조절치료는 다엽제한기로 조사면을 분할하고 X축 2차 제한기는 분할 조사면에 근접한 위치까지 도달되어 다엽제한기의 접면에서 누출되는 방사선을 차폐되도록 해서 방사선조사가 이루어지므로 실험에서는 제한기를 10×10 cm2로고정해둔 체, 다엽제한기를 개방하여 0.5×0.5 cm2에서 5×5 cm2까지의 출력선량을 얻은 후, jaw 10×10 cm2 (MLC 10×10 cm2)의 출력선량을 기준으로 규격화하였다.
방사선에너지는 6 MV 광자선으로 SSD 95 cm에 깊이 5 cm 측정점을 사용하였으며, 조사면은 다엽제한기를 완전히 개방하고 jaw로 0.5×0.5 cm2에서 5×5 cm2까지 측정하고 jaw 10×10 cm2의 기준 선량으로 규격화 시켰다.
시간에 따라 제어되는 조사면의 플루언스는 정해둔 기준조사면 10×10 cm2의 선량에 비교하여 얻으며, 조사면의 크기, 선량평가 깊이, 선원과의 거리, 광자선의 차폐율, 체표면의 입체적윤곽 등에 따라 도달선량이 평가된다.
이에 본 실험에서는 소형조사면은 다엽제한기를 충분히 개방된 열린 다엽제한기 속에 상하부 텅스텐 제한기－상부 제한기의 Y1, Y2지정과 하부의 X1, X2 지정 －로 0.5×0.5 cm2, 1×1, 2×2 cm2, 3×3 cm2, 5×5 cm2로 설정하여 얻은 선량을 10×10 cm2의 기준조사면의 선량을 기준으로 출력선량계수를 구한 결과 Fig. 2a와 같다.
저자들의 실험에서 공기전리함은 내경 2 mm 유효길이4.5 mm 여서 기하학적으로 빔의 축과 평행되게 설치하여 10×10 cm2의 출력선량을 기준으로 규격화하였다.
조사면내 방사선플루언스의 세기는 다엽제한기의 개방위치와 개방시간의 변화로 결정되고 소형 조사면 또는 계층형 소형조사면에 의한 선량이 누적되어 조사할 MU를 정하게 되므로 소형조사면의 출력선량계수의 정확성은 조사문 선량의 정확성에 직결됨을 인식하고 3×3 cm2에서 0.5×0.5 cm2까지 출력선량을 평가하였다.
필름선량계는 조사된 필름의 흑화도를 흑화도-선량 표준곡선함수에 적용하여 선량을 평가한다. 최근 암실작업을 요하지 않는 EBT2 필름선량계는 ADC-선량 표준곡선으로부터 선량을 평가한 발표9)가 있으나 판독환경의 제약이 있어 본 실험에서는 제외하였다.
대상 데이터
다이아몬드 검출기(PTW)의 직경은 3∼4 mm에 두께 0.1∼0.4 mm (6 mm3)인 다이아몬드 검출기(T60003, PTW)이며전위계는 UNIDOSE (PTW)를 이용하였다.
측정 팬텀은 가로×세로×높이가 각각 35 cm인 물 팬텀을 사용하였으며, 측정 깊이는 선원-검출기 거리(SCD) 100 cm 이고 선원-펜텀표면 거리(SSD)는 95 cm이다.
확인을 위한 MU 값은 표준팬톰을 사용한 기준 조사면에서 얻었으며, 소조사면의 MU값은 모델링을 통한 TPS의 산출값을 사용하였다. 기준깊이에 100 cGy를 조사하기 위한값을 설정하고 산출된 MU로 부터 아래와 같이 출력선량계수를 비교하였다.
성능/효과
Jaw를 10×10 cm2로 고정하고 다엽제한기의 조사면의 출력계수는 다엽제한기를 40×40 cm2에 jaw에 의한 소형조사면의 것보다 최대 3.8% 높게 나타남을 확인하였다. 따라서 TPS에 출력계수를 입력시 다엽제한기에 의한 조사면의 출력계수가 설정되는 것이 중요함을 의미한다.
TPS의 빔모델링에서 TMR(r,10)과 PSF(r)을 구하고, 선량계획은 수조팬텀을 CT스캔하여 소조사면의 10 cm 깊이에1Gy를 도달시킬 MU를 추출하고 출력선량계수를 구한 결과 Table 3과 같이 5×5 cm2, 3×3 cm2, 2×2 cm2, 1×1 cm2에서각각 0.949, 0.942, 0.915, 0.815로 나타났으며, 실험적 평가된 출력선량계수에 비해 TPS의 OPF가 2×2 cm2, 1×1 cm2에서 각각 4.8%에서 7.0%까지 높은 오차를 보였다.
X-Omat 필름에 의한 출력선량계수는 표준곡선 필름과 필드용 필름을 수작업으로 동시에 현상정착과정을 수행함으로써 측정환경변수를 줄일 수 있게 되었으며, 흐림과 이물질이 거의 없는 필름선량으로 평가되었다. 필름선량계를 이용한 출력선량계수는 10×10 cm2, 5×5 cm2, 3×3 cm2에서는 표준전리함으로 사용되는 CC13이나 CC01 전리함에 근사한 값을 보였으며, 다이오드와 다이아몬드 전리함의 출력선량계수의 중간값을 보이고 있다.
X-Omat필름선량이 10×10 cm2에서 1×1 cm2까지 표준전리함으로 사용되는 CC13 이나 CC01 전리함에 비하여 거의 일치하고, 다이오드와 다이아몬드 전리함의 출력선량계수의 중간값을 보이고 있으나, 다엽제한기 조사면 0.5×0.5 cm2에서는 실험오차를 조금 초과하는 낮은 값을 보였다.
나아가 종양내에서도 균등선량분포를 얻기보다 손상위험장기에 내용선량 이하가 도달되는 지에 관심이 치중하게 된다. 둘째, 가급적 종양내에서 분할조사면을 두지 않는다는 교과서적인 금기사항이 사라졌다. 셋째, 최소 조사면의 선량평가에 한계점이 있다.
반면에 SFD 다이오드 검출기와 다이아몬드 전리함은 평균보다 높은 값을 보이고 있으나 표준편차내에 있음을 확인할 수 있다.
특히, 저자들의 실험에서 다엽제한기 조사면과 동일한 제한기 jaw의 조사면과의 출력선량계수를 비교한 결과 5×5 cm2, 3×3 cm2에서 각각 3.8%가, 2×2 cm2와 1×1 cm2에서 각각 3.0%가, 0.5×0.5 cm2에서 2.0% 높게 나타나 다엽제한기의 기하학적 위치에 의한 산란선과 투과선량에 기인하는 것으로 예상된다.
필름선량계는 위치분해능이 높은 이점이 있고, 점검이 용이하며, 표준곡선과 필드필름을 수동 현상처리 하여 온도유지 및 처리시간에 동시성을 띄게 하였으며 자동현상의 롤러흠과 높은 현상온도에 의한 흐림현상을 줄여서 수행하여 배경흑화도가 0.03∼0.05 범위에 있었다.
필름선량계를 이용한 출력선량계수는 10×10 cm2, 5×5 cm2, 3×3 cm2에서는 표준전리함으로 사용되는 CC13이나 CC01 전리함에 근사한 값을 보였으며, 다이오드와 다이아몬드 전리함의 출력선량계수의 중간값을 보이고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
세기조절방사선치료는 무엇인가?
광자선을 이용한 방사선치료에서 조사면내 선량플럭스의 변화를 이용하는 세기조절방사선치료(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)는 발표된 지 20여년이 되었고 지금은 보편화된 치료방법이다.1-3)
조사면이 비대칭성이고 조사면의 중심선량이 대표하지 못하는 문제점을 해결하기 위해 TPS에서는 어떤 방법을 이용하는가?
넷째, 조사면이 비대칭성이고 조사면의 중심선량이 대표하지 못한다. 이런 점을 극복하기 위해 TPS 에서는 측정빔을 약 합성곱 하거나 몬테칼로연산을 통해 얻은 커널빔으로 모델링한 선량분포를 사용자가 검출한 선량분포에 근접하게 Fitting 하여 사용한다.
폭이 좁은 다엽제한기(multoleaf collimator, MLC)의 발명과 컴퓨터제어의 기술 발전으로 치료선량전달 방법에 혁신적인 결과를 가져다 주었는데 어떤 결과를 가져다 주었는가?
초기 당시에는 차폐블록을 사용하였으나, 폭이 좁은 다엽제한기(multoleaf collimator, MLC)의 발명과 컴퓨터제어의 기술의 발전으로 치료선량전달 방법에도 혁식적인 결과를 가져왔다. 이와같은 결과는 방사선치료방법에 새로운 장을 열게 되었으며, 종양부위의 선택적 치료가 가능해 임상표적부피에 높은 선량을 집중함으로써 부작용을 현저히 줄이고 종양에 높은 치료선량을 높일 수 있어 예후에 좋은 영향을 주는 것으로 발표되고 있다.5)
참고문헌 (20)
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Kenichiro Hasumi, Yukimasa Aoki, Ryuko Wantanabe, Dean L Mann: Clinical respondse of advanced cancer patients to cellular immunotherapy and intensity-modulated radiation therapy. Oncoimmunology 2(10) (2013)
Cadman P, Sidhul NPS, Ibbott G, Nelson A: Dosimetric considerations for validation of sequential IMRT process with a commercial treatment planning system. Phys Med Biol 47: 3001-3010 (2002)
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