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문제 정의
- 이에 본 연구는 10 MV 이상 고에너지 X선을 이용하는 방사선치료 시, 3F 모드와 tracking jaw 사용에 의해 발생하는 광중성자를 측정하여, 이전의 방식인 2F mode 및 static Jaw와 비교함으로써 최적의 치료계획 수립을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
- 1) 치료계획에 따른 조사문수 및 콜리메이터 각도와 Beam의 방향은 동일하나 선형가속기의 특성에 따른 MU(Monitor Unit)값의 차이가 나타나게 됨으로 field size 10 ㎝ × 10 ㎝, MLC full open의 조건으로 각 장비별 15 MV 에너지로 100 MU를 조사하여 중성자 값을 측정하였다.
- 2) 중성자 측정 시 주변 물질과 산란하는 특성으로 직선상의 측정이 아닌 공간적인 측정이 필요함으로[15] 본 연구에서는 True Beam STx 10 MV 에너지로 100 MU를 2F 모드, 3F 모드 각각에 대하여 SAD 100 ㎝ 지점의 isocenter로부터 각각 100, 200 ㎝ 지점으로 이격시킨 후, field size를 1 × 1, 10 × 10, 20 × 20, 30 × 30, 40 ㎝ × 40 ㎝로 설정하여 광중성자를 측정하였다.
- 3) 2F 모드, 3F 모드 각각에 대하여 True Beam STx를 이용하여 SAD(Source axis distance) 100 ㎝, field siz e 10 ㎝ × 10 ㎝, MLC full open의 조건으로 10 MV X선을 조사하여 광중성자를 측정하였다.
- 4) Rapid Arc의 static jaw 모드와 True Beam STx의 tracking jaw 모드 각각에 대하여 SAD 100 ㎝ 지점의 i socenter로부터 100cm 이격시켜서, field size 10 ㎝ × 10 ㎝, MLC full open의 조건으로 15 MV X선을 조사하여 광중성자를 측정하였다.
- [13] 중성자 검출은 range mode와 integrate mode가 있으며 본 실험에서는 integrate mode의 mrem 단위로 결과값을 산정하였다.
- 위 결과를 바탕으로 isocenter에서 100 cm 이격된 지점에서 field size 10 ㎝ × 10 ㎝으로 설정하여 2F, 3F 모드와 static jaw, tracking jaw 사용 시 각각 5회 반복하여 광중성자를 측정하였으며 결과는 Table 2와 같다.
- 1) 치료계획에 따른 조사문수 및 콜리메이터 각도와 Beam의 방향은 동일하나 선형가속기의 특성에 따른 MU(Monitor Unit)값의 차이가 나타나게 됨으로 field size 10 ㎝ × 10 ㎝, MLC full open의 조건으로 각 장비별 15 MV 에너지로 100 MU를 조사하여 중성자 값을 측정하였다. 이때 측정위치는 Fig. 1과 같이 SAD(Source axis distance) 100 ㎝ 지점인 isocenter로부터 테이블 방향으로 100 cm 이격된 지점에서 시행하였다.
- 11) 선량계산 알고리즘을 적용하였다. 이후 True Beam에서 10 MV 2F, 3F mode를 이용한 IMRT 치료계획과, 각각의 선형가속기에 대해 15 MV static jaw와 tracking jaw를 이용한 치료계획을 수립하였다. 치료계획 시 선량 설정은 RTOG 0415 프로토콜을 기준으로 1회 조사 시 180 cGy로 설정하여 아래 측정3), 4)에 적용하였다.
- 0, USA) 시스템을 이용하였다. 전립선 부위에 가상의 200㏄ 병소를 설정하여 동일한 PTV(Planning Target Volume)로 DVO(Dose Volume Opimizer.11) 선량계산 알고리즘을 적용하였다. 이후 True Beam에서 10 MV 2F, 3F mode를 이용한 IMRT 치료계획과, 각각의 선형가속기에 대해 15 MV static jaw와 tracking jaw를 이용한 치료계획을 수립하였다.
- 현재 베리안(Varian, USA)사의 최신 의료용 선형가속기는 True Beam STx이며 이전의 선형가속기 모델인 Rapid Arc에 비해 대표적으로 2가지의 기능이 추가되었다. 첫 번째는 3F 모드 기능으로 정위방사선치료(SBRT, Stereotactic Body Radiation Therapy)에 가장 적합한 형태의 빔을 사용할 수 있게 되었다. 또 하나는 기존의 Rapid Arc 선형가속기의 경우에는 jaw가 고정된 형태로 조사하는 방식(static jaw)이었으나 True Beam STx는 조사 중에 조사야에 맞춰 jaw가 움직이는 tracking jaw 기술이 적용되었다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 의료용 선형가속기는 Varian사의 Rapid Arc와 최신 모델인 True Beam STx이다. 중성자 측정에는 Fig.
- 본 연구에 사용된 의료용 선형가속기는 Varian사의 Rapid Arc와 최신 모델인 True Beam STx이다. 중성자 측정에는 Fig. 1과 같이 BF3 비례계수관(Victoreen 190 N, Fluke, USA)을 사용하였다.
이론/모형
- 실험을 위한 치료계획(RTP, Radiation Trement Plann ing system)에는 Varian Eclipse(Ver 11.0, USA) 시스템을 이용하였다. 전립선 부위에 가상의 200㏄ 병소를 설정하여 동일한 PTV(Planning Target Volume)로 DVO(Dose Volume Opimizer.
성능/효과
- 10 MV 2F 모드의 결과를 보면 3F보다 전체적으로 더 많은 광중성자가 검출되고 있음을 알 수 있다. 세부적으로 조사야가 커질수록 광중성자는 선형적으로 감소하는 경향성을 보였으며, 100 cm 거리에 비해 200 cm 거리에서 중성자가 더 많이 검출되었다.
- 15 MV X선을 조사하여 static jaw 모드와 tracking jaw 모드에서 각각 5회 측정한 광중성자 값은 90.82 ± 0.24 mrem, 165.5 ± 0.5 mrem의 결과를 나타내었다.
- 세부적으로 조사야가 커질수록 광중성자는 선형적으로 감소하는 경향성을 보였으며, 100 cm 거리에 비해 200 cm 거리에서 중성자가 더 많이 검출되었다. 3F의 결과는 선속평탄 여과판을 사용하지 않음으로 인해 2F 모드에 비해 더 적은양의 광중성자가 계측되었으며, 조사야 크기 증가에 따라 감소하고, 거리 200 cm에서 광중성자의 검출값이 더 크게 나타났다.
- Tracking jaw 모드 사용에 따른 광중성자 결과는 기존의 static jaw 모드에 비하여 약 83% 높게 나타났다. Tracking jaw 사용 시 MLC 사이에서 누설되는 X선을 감소시킬 수 있는 장점이 있지만, jaw의 움직임으로 인하여 X선과의 광핵반응을 일으키는 확률이 높아짐으로써 더 많은 광중성자가 발생되고 있었다.
- [20] 3F 모드의 X선 선속은 선속평탄 여과판을 지나치지 않으므로 광핵반응이 2F 모드에 비하여 작게 발생되며 본 연구에서도 중성자의 검출이 약 70% 낮게 나타나는 결과를 보였다. 따라서 3F 모드가 아닌 일반적인 2F 모드를 사용할 경우 환자에게 최적의 MU 값을 가지도록 치료 계획이 수립되어야 하며, 최종적으로 환자에게 가장 적합한 빔의 형태를 적용시켜야 할 것이다.
- 10 MV 2F 모드의 결과를 보면 3F보다 전체적으로 더 많은 광중성자가 검출되고 있음을 알 수 있다. 세부적으로 조사야가 커질수록 광중성자는 선형적으로 감소하는 경향성을 보였으며, 100 cm 거리에 비해 200 cm 거리에서 중성자가 더 많이 검출되었다. 3F의 결과는 선속평탄 여과판을 사용하지 않음으로 인해 2F 모드에 비해 더 적은양의 광중성자가 계측되었으며, 조사야 크기 증가에 따라 감소하고, 거리 200 cm에서 광중성자의 검출값이 더 크게 나타났다.
- 종합적으로 Fig. 3과 같이 선속평탄 여과판이 빔(Beam) 선속에 위치하게 되면 고에너지 X선과의 광핵반응이 일어나는 확률이 높아짐에 따라 3F 모드에 비하여 2F 모드 사용 시 광중성자의 발생이 증가함을 알 수 있었으며, 방사선치료 시 tracking jaw 모드를 사용함으로써 콜리메이터의 움직임에 의한 광중성자의 생성이 증가하게 됨을 확인 하였다.
후속연구
- [2] 오늘날 개발되어지는 선형가속기는 다양화되고 보다 효과적인 치료계획 수립을 위한 기능들이 추가되고 있으며 앞으로도 더 진보할 것으로 예상된다. 또한 높은 에너지를 가진 X선(광자선)을 종양의 체내 위치에 맞춰 선택함으로써 임상의 암치료에 효율적으로 적용하고 있다.
- Tracking jaw 사용 시 MLC 사이에서 누설되는 X선을 감소시킬 수 있는 장점이 있지만, jaw의 움직임으로 인하여 X선과의 광핵반응을 일으키는 확률이 높아짐으로써 더 많은 광중성자가 발생되고 있었다. 검출되는 광중성자의 선량은 처방선량에 비해 매우 미미하지만 분할조사를 시행하는 방사선 치료의 특성 상, 수회에서 수십 회 정도의 치료가 시행되므로 이로 인한 광중성자의 적산선량도 고려하여 최적의 jaw모드를 선택해야할 것이다.
- [20] 3F 모드의 X선 선속은 선속평탄 여과판을 지나치지 않으므로 광핵반응이 2F 모드에 비하여 작게 발생되며 본 연구에서도 중성자의 검출이 약 70% 낮게 나타나는 결과를 보였다. 따라서 3F 모드가 아닌 일반적인 2F 모드를 사용할 경우 환자에게 최적의 MU 값을 가지도록 치료 계획이 수립되어야 하며, 최종적으로 환자에게 가장 적합한 빔의 형태를 적용시켜야 할 것이다. 특히 전립선 암의 경우 가능하다면 MU 값이 비교적 높은 IMRT 치료계획보다 VMAT 치료 계획이 불필요한 중성자 검출을 최소화하는 부분에 있어서 더 효과적이라고 판단되며, IMRT 치료계획의 조사문수 결정 시에도 광중성자의 증감에 대해 고려해야할 것이다.
- 따라서 3F 모드가 아닌 일반적인 2F 모드를 사용할 경우 환자에게 최적의 MU 값을 가지도록 치료 계획이 수립되어야 하며, 최종적으로 환자에게 가장 적합한 빔의 형태를 적용시켜야 할 것이다. 특히 전립선 암의 경우 가능하다면 MU 값이 비교적 높은 IMRT 치료계획보다 VMAT 치료 계획이 불필요한 중성자 검출을 최소화하는 부분에 있어서 더 효과적이라고 판단되며, IMRT 치료계획의 조사문수 결정 시에도 광중성자의 증감에 대해 고려해야할 것이다.[17]
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