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문제 정의
- 4 mmAl)은 약 48 KeV 이다. 본 실험에서는 에너지 의존성이 적은 이온전리함을 통해 에너지 감도를 보정하였다. 2014년 4월 25일 교정지침서(TCI-RC01)에 따라 한국표준과학원(KRISS)으로부터 측정의 소급성이 확보된 기준기를 이용하여 교정된 전리함(Radical Corporation Model 9015/10X5-6)을 CTDI(CT Dose Index) 팬텀(Supertech, USA)에 삽입하여 방사선감도에 대한 보정 인자를 구하였다.
- 본 연구에서는 우선적으로 진단 검사 및 치료계획실 내에서의 피폭 선량은 제외하고 치료실 내에서의 치료 셋업을 위한 2차원 및 3차원 확인영상의 흡수선량을 평가하였으며, 지속적인 치료를 받는 환자들에게 있어 영상에 의한 피폭선량의 저감화 및 환자 개인별 영상선량의 체계적 관리의 필요성에 대해 인지하고자 하였다.
- 2014년 4월 25일 교정지침서(TCI-RC01)에 따라 한국표준과학원(KRISS)으로부터 측정의 소급성이 확보된 기준기를 이용하여 교정된 전리함(Radical Corporation Model 9015/10X5-6)을 CTDI(CT Dose Index) 팬텀(Supertech, USA)에 삽입하여 방사선감도에 대한 보정 인자를 구하였다. 부위별 촬영조건 유효에너지에 대한 유리 선량계의 교정을 위해 동일 에너지 당 5 회 반복 측정하여 유효에너지 흡수선량 교정인자의 신뢰성을 높이고자 하였다(Table 2).
제안 방법
- 본 실험에서는 에너지 의존성이 적은 이온전리함을 통해 에너지 감도를 보정하였다. 2014년 4월 25일 교정지침서(TCI-RC01)에 따라 한국표준과학원(KRISS)으로부터 측정의 소급성이 확보된 기준기를 이용하여 교정된 전리함(Radical Corporation Model 9015/10X5-6)을 CTDI(CT Dose Index) 팬텀(Supertech, USA)에 삽입하여 방사선감도에 대한 보정 인자를 구하였다. 부위별 촬영조건 유효에너지에 대한 유리 선량계의 교정을 위해 동일 에너지 당 5 회 반복 측정하여 유효에너지 흡수선량 교정인자의 신뢰성을 높이고자 하였다(Table 2).
- 2D영상선량의 결과 값은 0, 90, 180, 270, 중심부, 지점에서 AP에서의 측정치와 LAT에서의 측정치를 합하여 합산선량으로 표기하였다. 또한 표준편차는 (2)의 공식을 이용하였다.
- 3차원 영상선량은 두경부, 흉부, 복부 CBCT와 저선량 흉부 CBCT를 측정하였으며, 결과값은 식 3과 같이 CBDI(cone beam dose index)로 계산하여 폭 16 cm와 10 cm 의 차이를 비교하여 나타냈다. 유리선량계 계수값을 통한 흡수선량 계산을 위해 유효에너지 의존 교정인자와 감도보정인자로 보정하여 흡수선량을 산출하였다.
- 또한 각각의 유리선량계 재현성 및 감도 오차를 줄이기 위하여 20개의 유리선량계를 촬영조건에 따라 5회 반복 측정하였다. 5번의 측정 평균값을 통해 표준편차[SD]와 변동 계수[CV], 감응도[S], 감응도 보상인자[SF]를 각각 구하였다. 이를 통해 상대적으로 각 촬영조건에 따라 변동계수 값이 0에 가까운 재현성이 우수한 유리선량계를 선별하였고 각각의 유리선량계에 대해 감도 보정인자를 산출하였다.
- )을 선택하고 에너지에 따라 각 5회씩 반복 측정하여 평균 흡수선량 값[A]을 산출하였다. 같은 방법으로 CTDI 팬텀에 이온전리함 대신 전리함과 구경이 동일하게 자체제작 된 아크릴 막대에 3개의 유리선량계를 위치시킨 후, 유리선량계의 계수값[B]을 측정 하였다(Fig.1 b.).
- 두경부 팬텀에는 감도보정을 통해 선별된 17개의 유리선량계를 사용했으며, 팬텀의 3~5번 절편에서 0°, 90°, 180°, 270° 표면과 중심부에 각각 3개 및 오른쪽과 왼쪽안구 표면에 각 1개씩, 총 17개의 유리선량계를 설치하여 측정하였다 (Fig.2 a.).
- 또한 각각의 유리선량계 재현성 및 감도 오차를 줄이기 위하여 20개의 유리선량계를 촬영조건에 따라 5회 반복 측정하였다. 5번의 측정 평균값을 통해 표준편차[SD]와 변동 계수[CV], 감응도[S], 감응도 보상인자[SF]를 각각 구하였다.
- ). 실험의 재현성을 위해 두경부 팬텀하부에 진공 쿠션(Vac lock, ChunSung)과 Thermo plastic을 이용하여 고정하였으며, 또한 AP촬영에서는 100 kV, 8 mAs, LAT촬영에서는 70 kV, 5 mAs의 촬영조건으로 진행하였다.
- 3차원 영상선량은 두경부, 흉부, 복부 CBCT와 저선량 흉부 CBCT를 측정하였으며, 결과값은 식 3과 같이 CBDI(cone beam dose index)로 계산하여 폭 16 cm와 10 cm 의 차이를 비교하여 나타냈다. 유리선량계 계수값을 통한 흡수선량 계산을 위해 유효에너지 의존 교정인자와 감도보정인자로 보정하여 흡수선량을 산출하였다.
- 5번의 측정 평균값을 통해 표준편차[SD]와 변동 계수[CV], 감응도[S], 감응도 보상인자[SF]를 각각 구하였다. 이를 통해 상대적으로 각 촬영조건에 따라 변동계수 값이 0에 가까운 재현성이 우수한 유리선량계를 선별하였고 각각의 유리선량계에 대해 감도 보정인자를 산출하였다.(Table 4, 5, 6).
- 이번 실험에서 2차원 영상선량은 팬텀에 전 · 후방향(AnteriorPosterior) 및 측방향(Lateral)에 대해 각각의 흡수선량을 합산하여 조사면 크기에 따른 차이를 비교하였다.
- 방사선치료 시 종양의 정확한 위치 확인을 위해 다양한 종류의 방사선 영상장비들이 사용되고 있다. 이에 따라 환자들의 피폭 흡수선량 또한 증가하고 있어 영상에 의한 피폭 저감화 방안의 기초를 마련하기 위해 영상유도방사선치료 시 영상촬영에 기인되는 2차원 및 3차원 흡수선량을 평가하였다. 본 실험에 측정값을 살펴보면 2차원 영상 30회 촬영시 합산 누적선량은 전후 및 측방향이 겹쳐치는 피부표면에서의 흡수선량값이 높게 나타났다.
- 이온전리함을 통한 교정에서는 실험에 이용된 각각의 에너지 영역에 대해 두부와 흉부, 복부 실험용 CTDI 팬텀에서 입사빔 방향 일정깊이의 흡수선량을 측정하였다. On Board Imager 시스템의 총 9개 촬영조건 2차원(70 kV, 75 kV, 80 kV, 85 kV, 95 kV, 100 kV), 3차원-100 kV(Full Fan), 3차원-110 kV(Half Fan), 3차원-125 kV(Half Fan)에 따라 촬영부위에 맞는 두부 혹은 복부 CTDI 팬텀(Fig.
- 앞선 두 결과 값을 바탕으로 OBI 시스템의 각 촬영조건에 맞춘 유리선량계의 계수 당 흡수선량 에너지 교정인자는 식 1을 이용하여 산출하였다. 참고로 OBI 시스템 버전에 따른 영상촬영 파라미터를 두경부 CBCT 촬영을 기준으로 비교하여 나타냈다.(Table 3).
- 유리선량계는 열형광선량계에 비해 사용이 용이하고 재현성이 높은 특징을 가지고 있지만, 유리선량계 사용에 있어서 저에너지영역에 대한 에너지의존성 보정은 필수적이며, 에너지감도 보정을 위해 다양한 에너지 영역의 표준선원이 필요하다. 하지만 본 실험에서는 다양한 에너지영역대의 표준선원을 구하는 것이 현실적으로 어려웠기 때문에 에너지 의존성이 적고 임상에서 쉽게 구할 수 있는 저에너지 진단용 이온 전리함을 이용하여 본 연구에 응용하였다. 차후 연구에서는 보다 정확한 측정 결과를 위해 표준선원을 이용한 에너지감도 보정이 필요할 것으로 사료된다.
- 흉부(16~18번 절편) 및 복부(25~27번 절편)팬텀에는 0°, 90°, 180°, 270°표면과 중심부에 각각 3개씩, 총 15개의 유리선량계를 설치하였으며, 같은 위치에는 항상 같은 유리선량계를 사용하여 실험의 정확성을 높이고자 고정용 폼(Mev green)을 이용하였다(Fig.2 b.).
- 5(Varian Medical Systems, USA)를 이용하였다. 흡수선량 검출에는 다수의 실험에서 재판독이 가능하고 방향의존성이 적으며, 작은 부피로 표면흡수선량 및 누적선량 측정에 유용하게 사용 할 수 있는 유리선량계(GD-352M, Asahi Techno Glass Corporation Shizuoka, Japan)를 사용하였다.
데이터처리
- 2D영상선량의 결과 값은 0, 90, 180, 270, 중심부, 지점에서 AP에서의 측정치와 LAT에서의 측정치를 합하여 합산선량으로 표기하였다. 또한 표준편차는 (2)의 공식을 이용하였다.
- 본 실험에서 방사선검출에는 유리선량계를 이용하였다. 통상 표면선량 및 누적선량 측정에는 필름, 열형광선량계 및 유리선량계 등의 방사선 검출소자를 사용하는 것이 보다 효과적이다.
이론/모형
- 영상에 의해 환자에게 피폭되는 흡수선량 측정을 위해 인체모형의 Rando 팬텀(Model RAN-110, Churchin Associate LTD, USA)을 사용하였다. 유리선량계 판독에는 질소가스레이저를 이용한 자외선 펄스여기법을 사용하는 형광량 판독시스템(FDG-1000, ASAHI TECHNOGLASS CO, JAPAN)을 이용하였다.
- 영상유도방사선치료 환자셋업 시 영상촬영에 의한 흡수선량을 평가하기 위해 영상촬영장치인 Clinical iX Rapid Arc(Varian USA)의 On Board Imager Version 1.5(Varian Medical Systems, USA)를 이용하였다. 흡수선량 검출에는 다수의 실험에서 재판독이 가능하고 방향의존성이 적으며, 작은 부피로 표면흡수선량 및 누적선량 측정에 유용하게 사용 할 수 있는 유리선량계(GD-352M, Asahi Techno Glass Corporation Shizuoka, Japan)를 사용하였다.
- 영상에 의해 환자에게 피폭되는 흡수선량 측정을 위해 인체모형의 Rando 팬텀(Model RAN-110, Churchin Associate LTD, USA)을 사용하였다. 유리선량계 판독에는 질소가스레이저를 이용한 자외선 펄스여기법을 사용하는 형광량 판독시스템(FDG-1000, ASAHI TECHNOGLASS CO, JAPAN)을 이용하였다. 유리선량계는 장축방향에 대해 방향의존성(120°까지 1.
성능/효과
- 26.6 x 20 조사면에서는 0°, 90°, 180°, 270° 표면 및 중심부 흡수선량은 각각 8.19±0.54 mGy, 7.84±0.65 mGy, 0.79±0.02 mGy, 0.57±0.08 mGy 및 1.91±0.41 mGy 로 측정되었으며, 15 x 15로 축소된 조사면에서는 4.19±0.09 mGy, 5.63±0.55 mGy, 0.15±0.02 mGy, 0.10±0.01 mGy 및 1.54±0.38 mGy 값을 얻었다.
- 2차원 영상촬영 시 0°에서는 조사면 크기가 26.6 x 20에서 15 x 15로 축소됨에 따라 5~12%의 흡수선량이 감소되었으며, 90°에서는 조사면 크기의 축소에 따라 5~8%의 흡수선량이 감소하였다(Table 7).
- 3차원 흉부 영상촬영 시 측정은 흉부모드 및 저선량 흉부 모드의 2가지 방법으로 진행하였으며, 그 결과 흉부모드는폭 16 cm 일 때는 34.88±0.93 mGy, 10 cm일 때는 31.01±0.3 mGy 로 나타났다.
- CBCT로 3차원 두경부 영상촬영 시 폭 16 cm 및 10 cm 일 때 흡수선량은 각각 4.39±0.11 mGy, 3.99±0.13 mGy 로 측정되었고, 좌측 수정체 부분은 폭 변화에 따라 각각 1.28 mGy, 1.25 mGy 우측 수정체는 1.82 mGy, 1.68 mGy 로 나타났다.
- 02 mGy의 측정값을 얻었다. 또한 안구 부분의 흡수선량은 좌측 안구에 대해 조사면 크기 26.6 x 20과 15 x 15일 때 각각 1.53 mGy, 1.38 mGy로 나타났고, 우측 안구에서는 각각 1.26 mGy, 1.17 mGy 로 약 7~10% 감소하였다.
- 07 Gy 값을 보였다. 반면에 방사선에 민감하여 0.5~2 Gy 피폭시 혼탁을 유발할 수 있고, 4 Gy를 초과할 경우 백내장이 유발될 수 있는7,8) 수정체의 흡수선량을 토대로 본 결과, CBCT 표준선량모드(standard dose mode) 과 2차원 영상촬영에서의 흡수선량은 큰 차이가 나타나지 않았다. 이는 OBI 시스템 업그레이드를 통해 방사선에 민감한 수정체 등의 피폭을 줄이기 위해 조사영역을 후방으로 제한했기 때문이다.
- 이에 따라 환자들의 피폭 흡수선량 또한 증가하고 있어 영상에 의한 피폭 저감화 방안의 기초를 마련하기 위해 영상유도방사선치료 시 영상촬영에 기인되는 2차원 및 3차원 흡수선량을 평가하였다. 본 실험에 측정값을 살펴보면 2차원 영상 30회 촬영시 합산 누적선량은 전후 및 측방향이 겹쳐치는 피부표면에서의 흡수선량값이 높게 나타났다. 3차원영상 30회 합산누적선량은 Hyer 등6)이 TLD로 실험한 결과 값 1 Gy 이하 (pelvic mode)와 비슷한 1.
- 6 x 20에서 15 x 15로 축소됨에 따라 5~12%의 흡수선량이 감소되었으며, 90°에서는 조사면 크기의 축소에 따라 5~8%의 흡수선량이 감소하였다(Table 7). 위 결과값에 따라 본원의 방사선치료 프로토콜에 의하여 통상적으로 6000 cGy 처방선량을 하루 200 cGy 씩 30회 치료 시 2차원 영상촬영의 누적 흡수선량을 나타냈다(Table 8).
- 조사면 크기 26.6 x 20에서 0°, 90°, 180°, 270° 표면 및 중심부 흡수선량은 각각 1.44±0.26 mGy, 1.34±0.05 mGy, 0.25±0.04 mGy, 0.94±0.02 mGy 및 0.2±0.02 mGy 로 나타났다.
- 폭의 차이에 따라 두경부는 약 9% 감소하였고, 일반 흉부 모드와 저선량 흉부모드를 비교한 결과, 저선량 흉부모드에서 흡수선량이 약 70% 감소한 것을 알 수 있었다. 또한 복부에서 폭이 10 cm로 감소함에 따라 흡수선량값은 10% 감소하였다(Table 9).
후속연구
- 또한 흉부 촬영시 영상의 질을 저해하지 않는 범위 내에서 저선량 흉부 모드를 선택하여 불필요한 흡수선량을 줄일 필요가 있다. 방사선종양학분야에서 발생하는 영상선량 중에서 모의치료실에서 발생하는 선량을 제외한 치료실 내에서의 치료확인영상의 흡수선량이라는 제한적인 요소와 Varian사의 OBI 시스템 단일 장비만을 이용한 영상흡수선량만을 평가한 점은 차후에 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서도 정확도 측면에서 부위별 촬영조건의 정확한 유효에너지에 대한 유리선량계의 흡수선량을 구하지 못했고 이온전리함을 통한 유리선량계의 상대적 흡수선량을 측정한 부분이 있었다.
- 본 연구를 통해 치료의 질을 제한하지 않는 범위에서의 적절한 조사면 크기 및 폭을 조절한다면 환자의 불필요한 영상선량을 줄일 수 있다는 것을 알 수 있었으며, 더불어 환자의 나이, 성별, 치료부위, 촬영모드, 촬영조건 등을 다양하게 고려하여 영상선량을 줄이기 위하여 노력할 필요가 있다. 또한 흉부 촬영시 영상의 질을 저해하지 않는 범위 내에서 저선량 흉부 모드를 선택하여 불필요한 흡수선량을 줄일 필요가 있다.
- 하지만 본 실험에서는 다양한 에너지영역대의 표준선원을 구하는 것이 현실적으로 어려웠기 때문에 에너지 의존성이 적고 임상에서 쉽게 구할 수 있는 저에너지 진단용 이온 전리함을 이용하여 본 연구에 응용하였다. 차후 연구에서는 보다 정확한 측정 결과를 위해 표준선원을 이용한 에너지감도 보정이 필요할 것으로 사료된다.
- 방사선치료의 효과를 높이기 위해서는 모의치료와 동일한 환자체위의 재현 및 정확한 종양위치 확인이 중요하며, 이를 위해 다양한 형태의 방사선영상장치들이 사용되면서 환자 피폭 관리의 필요성이 증대되고 있다. 특히 소아암환자의 높은 방사선 민감도와 암의 조기 발견 및 방사선치료 기술의 향상 등으로 인한 암환자 기대수명의 증대 등을 고려할 때, ALARA (As Low As Reasonably Achievable) 원칙에 입각한 영상유도방사선치료 (IMAGE GUIDED RADIATION THERAPY)에 수반되는 영상선량의 적절한 관리가 필요하다.1)
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