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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 폐 종격에 발생된 암을 가상하여 고에너지의료용선형가속기를 이용하여 일반적인 치료법과 최근 학계에 각광받고 있는 세기조절방사선치료(intensity modulated radiotherapy, IMRT)[12-14] 시 발생되는 산란광자와 광중성자가 인접한 정상조직인 갑상선에 조사되는 선량을 평가하고자 하였으며, 이를 통하여 암 환자의 삶의 질이 향상에 다소 보탬이 될 수 있기를 희망하며 연구하였다.
제안 방법
- CT-Simulator를 이용하여 Rando 팬텀을 Table에 셋업 후 측정하고자 하는 갑상선이 충분히 포함되도록 5mm 절편두께로 촬영한 후 획득된 영상은 Eclipse로 전송하여 치료계획시스템에서 각 절편을 이용하여 한명의 방사선종양학 전문의에 의해 육안적 종양체적(Gross Tumor Volume, GTV), 임상표적체적(Clinical Target Volume, CTV)과 계획용 표적체적(Planning Target Volume, PTV) 그리고 인접 주요 장기의 윤곽을 그렸다. 삼차원입체조형치료(Three Dimensional Conformal Radiotherapy, 3D-CRT) 계획은 일반적으로 많이 활용하는 4문 조사야로 치료계획을 수립하였고, 세기조절방사선치료(Intensity modulated radiotherapy, IMRT) 계획은 표적에 선량을 집중하고 정상조직을 효율적으로 보호할 수 있도록 6문 조사야로 치료계획을 수립하였다[Fig.
- 두 방사선치료계획에서 선량 정규화(normalization)는 처방선량(prescription dose)에 98%를 처방하였고, 치료계획에 사용된 에너지는 15MV 광자선을 이용하였다. 치료선량은 PTV에 daily dose 200 cGy씩 28회로 총 5,040 cGy를 처방하였으며, 갑상선 선량평가를 위해서 Rando 팬텀을 치료실 테이블에 셋업한 후 [Fig.
- CT-Simulator를 이용하여 Rando 팬텀을 Table에 셋업 후 측정하고자 하는 갑상선이 충분히 포함되도록 5mm 절편두께로 촬영한 후 획득된 영상은 Eclipse로 전송하여 치료계획시스템에서 각 절편을 이용하여 한명의 방사선종양학 전문의에 의해 육안적 종양체적(Gross Tumor Volume, GTV), 임상표적체적(Clinical Target Volume, CTV)과 계획용 표적체적(Planning Target Volume, PTV) 그리고 인접 주요 장기의 윤곽을 그렸다. 삼차원입체조형치료(Three Dimensional Conformal Radiotherapy, 3D-CRT) 계획은 일반적으로 많이 활용하는 4문 조사야로 치료계획을 수립하였고, 세기조절방사선치료(Intensity modulated radiotherapy, IMRT) 계획은 표적에 선량을 집중하고 정상조직을 효율적으로 보호할 수 있도록 6문 조사야로 치료계획을 수립하였다[Fig. 2]
- 두 방사선치료계획에서 선량 정규화(normalization)는 처방선량(prescription dose)에 98%를 처방하였고, 치료계획에 사용된 에너지는 15MV 광자선을 이용하였다. 치료선량은 PTV에 daily dose 200 cGy씩 28회로 총 5,040 cGy를 처방하였으며, 갑상선 선량평가를 위해서 Rando 팬텀을 치료실 테이블에 셋업한 후 [Fig. 3]과 같이 OSLD를 갑상선 표면에 위치하고 치료계획 수립을 바탕으로 계획된 선량을 조사하였으며, 실험은 각각 5회 반복 시행하였다.
대상 데이터
- 06으로 우수한 선량계이다. 리더기로는 710 Auto200(Landauer ZPA)을 사용하였다[Fig. 1]
성능/효과
- 15MV 고에너지 의료용 선형가속기를 이용한 폐암 방사선치료 시 OSLD을 이용하여 갑상선에 미치는 선량을 평가한 결과 3D-CRT의 경우 5회 평균 27.9 mSv, IMRT에 있어서는 5회 평균이 43.6 mSv의 영향이 있었고 광중성자의 경우 3D-CRT의 경우에 5회 평균은 3.2 mSv, IMRT에 있어서는 5회 평균이 4.7 mSv의 선량이 갑상선에 영향을 주는 것으로 확인이 되었으며, 산란광자와 광중성자 모두 3D-CRT에 비해 IMRT에서 훨씬 많은 선량이 검출되었다. 본 연구에서는 1회 조사한 선량 값으로 다소 적은 양으로 생각할 수 있겠지만, 25회 정도의 전 치료기간과 총 선량으로 본다면 상당한 양의 산란선량의 영향이 미칠 것으로 판단된다.
- IMRT에 있어서는 46.8 mSv, 43.2 mSv, 42.3 mSv, 41.5 mSv, 44.1 mSv로 5회 평균선량은 43.6 mSv의 결과 값을 보였으며, 각 측정 간 큰 차이는 발생하지 않았다[Table 1][Fig. 4].
- 2 mSv의 결과 값을 나타냈다. IMRT에 있어서는 5.1 mSv, 4.8 mSv, 4.2 mSv, 4.8 mSv, 4.9 mSv로 5회 평균선량은 4.7 mSv의 결과 값을 보였으며 각 측정 간 편차는 심하게 발생하지 않았다[Table 2][Fig. 5].
- OSLD를 이용하여 산란광자의 선량을 평가한 결과, Hp10(심부10mm)에서 받는 선량을 기준으로 3D-CRT의 경우는 25.4 mSv, 28.8 mSv, 31.3 mSv, 26.5 mSv, 27.4 mSv로 5회 평균선량은 27.9 mSv의 결과 값을 보였다.
- OSLD를 이용하여 산란광자의 선량을 평가한 결과, Hp10(심부10mm)에서 받는 선량을 기준으로 광중성자의 선량을 평가한 결과, 3D-CRT의 경우에서 3 mSv, 3 mSv, 3.4 mSv, 3.5 mSv, 3.1 mSv로 5회 평균선량은 3.2 mSv의 결과 값을 나타냈다. IMRT에 있어서는 5.
- 6 mSv로 평가 되었다.고, 광중성자는 3D-CRT의 경우에 평균 3.2 mSv, IMRT에 있어서는 평균 4.7 mSv로 IMRT 기법을 사용 시 산란광자와 광중성자 모두 더 많은 영향을 주는 것으로 평가 되었다.
- 본 연구는 15MV 고에너지 광자선을 이용하여 폐암 방사선 치료 시 인접한 정상조직인 갑상선에 불필요하게 조사되는 산란선량을 평가한 결과로 산란광자는 3D-CRT 경우에 평균 27.9 mSv, IMRT에 있어서는 43.6 mSv로 평가 되었다.고, 광중성자는 3D-CRT의 경우에 평균 3.
- 본 연구에 사용된 재료는 방사선조사를 위해 의료용선형가속기(21ix, Varian, USA)를 사용하였고, CT-Simulator(16RTCT, GE), Rando 팬텀, 치료계획시스템(Eclipse version 8.6, Varian Medical System Inc., Chiago, IL, USA), 그리고 발생된 산란광자와 광중성자 수집과 분석에는 일반적으로 TLD, 광자극발광선량계(Optically stimulated luminescent dosimeter, OSLD) Bubble chamber, 조직등가비례계수기, CR39 등이 주로 이용되지만, 본 연구에서 사용된 OSLD[그림 1]는 물리적인 충격이나, 온도, 습도 등 환경적인 영향 및 잠상퇴행이 작고 0.01 mSv의 저 선량영역까지 측정이 가능한 선량계이며, 또한 재현성 ± 0.0150, 선형성 5mSv까지 1± 0.1에 모두 분포하고 0.1 mSv～1 SV까지 1± 0.06으로 우수한 선량계이다.
- 7 mSv의 선량이 갑상선에 영향을 주는 것으로 확인이 되었으며, 산란광자와 광중성자 모두 3D-CRT에 비해 IMRT에서 훨씬 많은 선량이 검출되었다. 본 연구에서는 1회 조사한 선량 값으로 다소 적은 양으로 생각할 수 있겠지만, 25회 정도의 전 치료기간과 총 선량으로 본다면 상당한 양의 산란선량의 영향이 미칠 것으로 판단된다. 특히 광중성자는 방사선가중인자가 일반 광자의 20배가 되며 방사선 노출양이 증가할수록 암 발생율도 증가할 수 있다는 사실을 감안하여 치료계획 시 이를 충분히 인지하고 더더욱 주의를 기울여야 할 것이고 특히 상엽에 발생한 폐암 치료 시에는 더더욱 많은 주의를 기울어야 할 것이다.
- 고에너지 일수록 피부에 발생가능한 부작용을 줄이고, 심부에 발생한 종양 치료에 효율적이지만 고에너지 광자선이 선형가속기 조사두부(head)의 구성품들과의 상호작용하여 광중성자를 발생시킨다[15]. 여러 연구자들의 연구결과 고에너지 방사선을 이용한 암치료는 선형가속기 두부 구성품들인 타겟, 콜리메이터, 선속평탄여과판, 다엽콜리메이터 등과 상호작용을 통하여 많은 산란선을 야기하는 것으로 알려져 있고, 본 연구의 결과에서도 역시 산란선이 인접한 정상조직인 갑상선에 불필요한 피폭을 가하는 것으로 확인이 되었다. 광중성자의 발생은 크게 두 가지로 설명할 수 있는데, 첫째는 (e,n)반응에 의한 발생과 둘째는 (r,n)반응에 의한 광핵반응으로 설명할 수 있으나 전자(r,n)반응의 경우는 그 발생확률이 극히 미미하고 대부분 후자(r,n)반응에 의한 생성으로 설명할 수 있다.
- 현재 평균수명을 80세 로 가정했을 경우 평균수명까지 생존 시 암 발생확률은 34%로 3명 중 1명인 셈이다. 통계적으로 보았을 때 암환자는 해가 거듭할수록 증가할 것이며, 암 치료를 위하여 사용되는 선형가속기의 보급도 갈수록 증가할 것으로 예측이 된다. 과거에는 저에너지를 사용하여 암치료를 시행했는데, 이는 심부에 발생한 종양을 치료하기에는 한계가 있었다.
후속연구
- 특히 광중성자는 방사선가중인자가 일반 광자의 20배가 되며 방사선 노출양이 증가할수록 암 발생율도 증가할 수 있다는 사실을 감안하여 치료계획 시 이를 충분히 인지하고 더더욱 주의를 기울여야 할 것이고 특히 상엽에 발생한 폐암 치료 시에는 더더욱 많은 주의를 기울어야 할 것이다. 이러한 근거로 방사선치료를 받는 암 환자의 안전과 삶의 질 향상을 위해서 정상조직 방어 등의 피폭 저감화를 위한 노력이 필요할 것으로 사료되며, 향 후 갑상선 뿐만 아니라 인접한 정상조직에 대한 활발한 평가도 요구되고, 보다 객관적이고 정량적인 평가가 이루어져야할 것으로 사료된다.
- 방사선 관계종사자와 시설에 대한 관리는 철저하게 이루어지고 있지만 아직 암치료를 받는 환자에 대해서는 관리가 소극적인 것이 현실이다. 이에 방사선치료 시 불필요하게 받게 되는 피폭선량에 대한 지속적인 연구가 진행되어야 할 것이며, 또한 암 환자의 삶의 질 향상을 위하여 방사선치료를 받는 환자를 대상으로 관계기관의 별도의 안전관리 지침과 기준마련이 시급하다고 사료된다.
- 본 연구에서는 1회 조사한 선량 값으로 다소 적은 양으로 생각할 수 있겠지만, 25회 정도의 전 치료기간과 총 선량으로 본다면 상당한 양의 산란선량의 영향이 미칠 것으로 판단된다. 특히 광중성자는 방사선가중인자가 일반 광자의 20배가 되며 방사선 노출양이 증가할수록 암 발생율도 증가할 수 있다는 사실을 감안하여 치료계획 시 이를 충분히 인지하고 더더욱 주의를 기울여야 할 것이고 특히 상엽에 발생한 폐암 치료 시에는 더더욱 많은 주의를 기울어야 할 것이다. 이러한 근거로 방사선치료를 받는 암 환자의 안전과 삶의 질 향상을 위해서 정상조직 방어 등의 피폭 저감화를 위한 노력이 필요할 것으로 사료되며, 향 후 갑상선 뿐만 아니라 인접한 정상조직에 대한 활발한 평가도 요구되고, 보다 객관적이고 정량적인 평가가 이루어져야할 것으로 사료된다.
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