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문제 정의
- 이 논문에서는 본원이 보유하고 있는 선형가속기의 출력 특성에 대한 통계학적 분석 평가5-12)를 통하여 출력선량의 정확성과 안정성에 대한 특성을 평가하였다.
제안 방법
- 결론적으로, 본원 치료기(21EX, 21EX-S, Novalis Tx)를 2012년 9월부터 2014년 4월까지 출력특성에 대한 통계적 분석인 Shewhart-type Chart와 EWMA Chart, 공정능력지수 Cp와 Cpk의 값의 분석을 통하여 살펴보았다. Shewhart-type Chart를 통하여 출력선량의 측정값의 큰 변화점을 찾을 수 있었고, EWMA Chart를 통하여 출력선량의 측정값의 미세한 변화점을 알아볼 수 있었다.
- 또한, weighting factor (λ)와 측정 값의 관리한계의 폭 (L)을 λ＝0.1, L＝2.703을 사용하기를 권고하여, 본 연구에서는 Sanghangthum 등이 제안한 λ와 L 값을 사용하였다.
- 본 병원이 보유하고 있는 출력 특성 측정 가이드라인을 따랐으며, 모든 에너지에서 출력 특성의 한계치는 1.0 Gy/MU±1.0%로 하였으며, 이 범위를 벗어나면 재교정을 시도하여 한계치 범위 내에 있게 하였다.
- 선형가속기의 품질보증을 위하여 통계학적 분석 자료에 사용된 치료기는 본원에 설치된 선형가속기의 출력 특성을 사용하였다. 사용 된 선형가속기는 2001년에 설치된 Varian Clinic 21EX, 2005년에 설치된 21EX-S와 2012년에 설치된 Novalis Tx(Varian Medical System, USA and BrainLAB, Feldkirchen, Germany)였으며, 치료기들의 출력 특성은 IAEA TRS-398의 가이드 라인을 따랐으며, 측정 에너지는 광자선 6 MV, 10 MV, 15 MV와 전자선 4 MeV, 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 16 MeV, 20 MeV 였다.
- CL은 평균값(X)이며, UCL과 LCL은 평균값에서 ±3의 표준편차로 하였다. 소그룹은 선형가속기 Varian Clinic 21EX, 21EXe와 Novalix Tx의 3대를 기준으로 각각의 선형가속기 측정값을 하나의 소그룹으로 나누었다.
- 대부분의 병원에서 매월 출력 특성을 교정하고 확인하여 환자에게 적용하고 있지만 출력 특성에 대한 통계학적 분석을 통한 안정성 평가는 잘 이루어지지 않고 있는 실정이다. 앞으로 선형가속기의 출력특성에 대한 안전성 평가를 위하여 통계적 분석이 시행되어져야 할 것으로 생각하며 우선 본 병원의 선형가속기에 대한 출력 특성에 대한 통계적 분석을 시도하였다.
- 이런 오차에 대한 한계치 값들은 AAPM의 TG142의 기준에 따라 작업을 수행하였다. 이 보고서의 오차 한계에 준하여 본 연구에서도 선형가속기의 출력을 측정하였다.
- 전자선에서는 SSD 100 cm에서 전자선 cone 10×10 cm2를 사용하여 에너지에 따라 유효깊이에서 측정하였다.
- 출력 특성을 측정하기 위한 계측기는 Dose-1 electrometer(IBA, GmBH, Scanditronix Wellhofer, Germany)였으며, 이 때 사용한 이온전리함은 광자선 측정 시에는 0.65cc 부피를 가지는 farmer type의 FC-65G(IBA, GmBH, Scanditronix Wellhofer, Germany) 였으며, 전자선 측정 시에는 0.40cc의 부피를 가지는 parallel plate type의 PPC-40(IBA, GmBH, Scanditronix Wellhofer, Germany)을 사용하였다. 측정 시 그 날의 기압과 phantom의 물 온도를 보정하였다.
- 측정 기준은 광자선에서는 SSD (source-to-skin distance) 100 cm에서 치료면적은 10×10 cm2였으며, 물 표면에서 10 cm 깊이에서 측정하였다.
- 40cc의 부피를 가지는 parallel plate type의 PPC-40(IBA, GmBH, Scanditronix Wellhofer, Germany)을 사용하였다. 측정 시 그 날의 기압과 phantom의 물 온도를 보정하였다. 측정에 사용한 물팬텀(WP34; IBA, GmBH, Schwarzenbruck, Germany)의 크기는 30×30×30 cm3였다.
대상 데이터
- 본원에 설치되어 있는 Varian Clinic 21EX, 21EX-S와 Novalix Tx의 출력 특성을 측정한 에너지는 광자선 6 MV, 10 MV, 15 MV와 전자선 4 MeV, 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 16 MeV, 20 MeV였다. 이 데이터에 대한 Shewhart-Chart와 EWMA Chart를 표로 나타내었으며, Cp와 Cpk의 값을 계산하였다.
- 선형가속기의 품질보증을 위하여 통계학적 분석 자료에 사용된 치료기는 본원에 설치된 선형가속기의 출력 특성을 사용하였다. 사용 된 선형가속기는 2001년에 설치된 Varian Clinic 21EX, 2005년에 설치된 21EX-S와 2012년에 설치된 Novalis Tx(Varian Medical System, USA and BrainLAB, Feldkirchen, Germany)였으며, 치료기들의 출력 특성은 IAEA TRS-398의 가이드 라인을 따랐으며, 측정 에너지는 광자선 6 MV, 10 MV, 15 MV와 전자선 4 MeV, 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 16 MeV, 20 MeV 였다.
- 측정에 사용한 물팬텀(WP34; IBA, GmBH, Schwarzenbruck, Germany)의 크기는 30×30×30 cm3였다.
데이터처리
- 본 연구의 통계처리는 Microsoft Excel 2010(Microsoft Corporation, Red-mond, WA, USA)을 사용하여 직접 계산하였으며, 본원의 의학물리사에 의하여 IAEA TRS-398의 가이드라인을 따라서 2012년 9월부터 2014년 4월까지 매월 측정된 각각 치료기들의 출력측정값을 사용하였다.
이론/모형
- 2. Exponentially weighted moving average (EWMA) chart of the Output for the 6 MV, 10 MV photon beams and 6 MeV, 9 MeV electrons in the 21EX linear accelerator. (a) 6 MV Photons, (b) 10 MV Photons, (c) 6 MeV electrons, and (d) 9 MeV electrons.
- 일반적으로 선형가속기의 출력 측정에서 실제 한계치는 ±3%이다. 이런 오차에 대한 한계치 값들은 AAPM의 TG142의 기준에 따라 작업을 수행하였다. 이 보고서의 오차 한계에 준하여 본 연구에서도 선형가속기의 출력을 측정하였다.
- 출력값의 상한값과 하한값의 한계는 shewhart-type control chart(X chart)4)를 따랐다.
성능/효과
- 의 값의 분석을 통하여 살펴보았다. Shewhart-type Chart를 통하여 출력선량의 측정값의 큰 변화점을 찾을 수 있었고, EWMA Chart를 통하여 출력선량의 측정값의 미세한 변화점을 알아볼 수 있었다. 본원의 치료기의 공정능력 지수 Cp와 Cpk를 통하여 21EX가 2.
- 각각의 장비에 따른 평균 Cp와 Cpk의 값을 보면, 21EX가 2.384와 2.136, 21EX-S가 1.917과 1.682, Novalis Tx가 2.895와 2.473으로 Novalis Tx가 가장 안정적이고 정확한 출력특성을 나타내고 있었다.
- 016로 하나의 측정값이 UCL을 벗어났으며, 그 외의 모든 측정값은 한계치 범위 안에 분포하고 있었다. 본원의 Varian Clinic 21EX 선형가속기의 모든 에너지에서의 output 측정값의 계산된 Cp와 Cpk의 값을 보면, 2.0 근처의 값으로 매우 안정적이고 정확한 출력특성을 나타내고 있었다.
- Shewhart-type Chart를 통하여 출력선량의 측정값의 큰 변화점을 찾을 수 있었고, EWMA Chart를 통하여 출력선량의 측정값의 미세한 변화점을 알아볼 수 있었다. 본원의 치료기의 공정능력 지수 Cp와 Cpk를 통하여 21EX가 2.384와 2.136, 21EX-S가 1.917과 1.682, Novalis Tx가 2.895와 2.473으로 Novalis Tx가 가장 안정적이고 정확한 출력특성을 나타내고 있었다.
- 암부위에 주변 중요 장기에 대한 계획선량의 평가를 위하여 ICRU Report 834)에서는 세기조절방사선치료에 대한 가이드라인을 제시하고 있다. 셋째는, 계산된 방사선처방량이 암부위에 정확하게 전달되어야 한다. 여기서 언급된 출력선량, 계획선량, 전달선량이 정확하게 이루어져야 방사선치료가 정확하게 수행되는 것이다.
- 420를 나타내어 집중도가 가장 좋았으며, 4 MeV의 집중도가 가장 떨어졌다. 에너지에 따른 측정편차는 Cp와 Cpk의 크기와 차이를 보면 모든 에너지에서 거의 비슷하지만 다른 치료기들에 비하여 조금 크게 나타났다.
- 477였다. 출력특성에서 9 MeV의 집중도가 가장 좋았으며, 10 MV의 집중도가 가장 떨어졌다.
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