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문제 정의
- 따라서 동적 세기조절방사선치료 시 선량률 변화에 따른 다엽콜리메이터의 엽의 위치를 반영하는 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수(transmission factor: TF)의 변화를 분석하여 다엽콜리메이터의 정확성을 평가하고자 하였다.
- 본 연구는 동적 세기조절방사선치료 시 선량률 변화에 대하여 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수 변화를 평가하였다. 선량률 변화에 따라서 다엽콜리메이터의 투과 계수의 차이는 미미했지만, 선량학적엽간격의 차이는 큰 것으로 확인하였다.
제안 방법
- Millennium 120 다엽콜리메이터가 장착된 선형가속기(Clinac iX, VARIAN, USA)를 이용하여 물 팬텀(Calibration Phantom WP1D, Scanditronix-Wellhofer, IBA, Germany)에 유효부피가 0.13 cc인 CC13(IBA Dosimetry, Sweden)전리함과 유효부피가 0.65 cc인 FC65-G(IBA Dosimetry, Sweden)전리함을 전위계(Dose 1, Scanditronix-Wellhofer, IBA, Germany)에 연결하였다.
- 선량학적엽간격을 획득하기 위해 조사면 10×10 cm2에서 좌측 또는 우측 다엽콜리메이터만으로 조사면을 닫았을 때의 빔 투과량 RT,A와 RT,B를 획득 하였다.[그림 2] 또한 빔이 조사되는 동안에 엽간격이 2, 4, 6, 10, 14, 16, 20 mm에서 일정한 속도로 이동하여 측정한 Rg값을 측정하였다. 이 값들을 통하여 [식 1]로 좌-우측 다엽콜리메이터 빔 투과량의 평균값(RT)을 획득하였다.
- 또한 다엽콜리메이터 투과계수는 두 종류의 closed field(Bank A, Bank B)에서 측정한 평균 절대선량 값과 open field에서 측정한 절대선량 값의 비로써 아래 공식을 이용하여 계산하였다.
- 선량률 변화에 따른 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수를 측정하기 위해 제조사 측정기준을 준용한 선량률 400 MU/min을 기준으로 각각 선량률을 200, 300, 400, 500, 600 MU/min으로 변화시켜 각각의 값들을 측정하였다. 모든 측정은 각각의 선량률에서 3회씩 측정하여 평균값을 산출하였고, Varian사에서 제공하는 보고서를 바탕으로 수행하였다.13)
- 선량률 변화에 따른 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수를 측정하기 위해 제조사 측정기준을 준용한 선량률 400 MU/min을 기준으로 각각 선량률을 200, 300, 400, 500, 600 MU/min으로 변화시켜 각각의 값들을 측정하였다. 모든 측정은 각각의 선량률에서 3회씩 측정하여 평균값을 산출하였고, Varian사에서 제공하는 보고서를 바탕으로 수행하였다.
- 선량측정은 선원표면간거리(source skin distance: SSD)를 100 cm으로 설정하고, 물 표면부터 10 cm의 깊이에 전리함을 위치시켜 제조사에서 제공한 sliding MLC 치료계획을 이용하여 선량학적엽간격을 측정하였고, 열림 조사면(open field), 닫힘 조사면(closed field) 치료계획을 이용하여 투과계수를 측정하였다.[그림 1]
- 아직 선량학적엽간격 측정에 대하여 명확하게 권고되고 있는 방법은 없는 실정이다. 이에 유효 부피가 0.13 cc인 CC13 전리함을 이용하여 선량학적엽간격과 투과계수를 측정하였고, 전리함 체적에 의한 측정 정확도 평가를 위해 FC-65G 전리함과 CC13 전리함을 비교하였다. 선량학적엽간격의 경우 6 MV의 X선에서는 CC13 전리함에서 평균 2.
- 이와 같은 과정으로 Rg′와 엽간격 간의 선형 추세선을 획득하여 해당 방사선치료기기의 선량학적엽간격을 계산하였다.
- 전리함 체적에 의한 측정 정확도 평가를 위해 CC13과 FC-65G 전리함을 이용하여 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수를 비교하였다.
대상 데이터
- 선량학적엽간격을 획득하기 위해 조사면 10×10 cm2에서 좌측 또는 우측 다엽콜리메이터만으로 조사면을 닫았을 때의 빔 투과량 RT,A와 RT,B를 획득 하였다.
성능/효과
- 1,2) 세기조절방사선치료는 종양의 크기와 모양에 최적의 선량분포를 형성할 수 있는 장점이 있지만, 비 균일 플루언스(fluence)로 선량분포를 생성하는 특성으로 치료 전 방사선 치료기에서 환자별 치료계획의 정확성 평가가 반드시 이루어져야 한다.3,4) 이처럼 종양에 최적화된 선량분포는 다엽콜리메이터에 의하여 형성되기 때문에 결과적으로 다엽콜리메이터의 위치 및 속도의 정확성은 종양에 전달되는 선량에 큰 영향을 미치게 된다.5,6) 미국의학물리학회 Task Group 142 보고서(AAPM TG-142 Report)에서는 방사선치료기기의 정도관리 절차로 다엽콜리메이터의 엽의 위치(leaf position)의 정확성과 엽의 속도(leaf speed) 등을 점검하도록 권고하고 있다.
- 7) 이 중 엽의 위치는 다엽콜리메이터의 선량학적엽간격(dosimetric leaf gap: DLG)에 따라 변하게 된다.8) 다엽콜리메이터의 선량학적엽간격은 실제 조사야의 가장자리와 다엽콜리메이터의 가장자리 간격의 두배의 간격으로 정의되며,9) 선량 계산에 반영될 수 있도록 치료계획시스템에 입력할 수 있게 되어있다. 이때 선량학적엽간격이 다르게 치료계획시스템에 입력되면 선량적으로 큰 차이를 초래한다.
- 621%로 나타났다. 다엽콜리메이터 투과 계수는 400 MU/min의 선량률 기준으로 200, 300, 400, 500, 600 MU/min으로 선량률을 변경했을 때 6 MV의 경우 각각 0.76, 0.07, 0.28, 0.10, 0.74%의 값의 차이가 나타났고, 10 MV에서는 0.64, 0.10, 0.01, 0.41, 0.91%의 값의 차이가 나타났다[표 4].[그림 5]
- 4% 높게 측정되었다. 다엽콜리메이터 투과계수는 6 MV의 X선에서는 CC13 전리함에서 평균 0.4% 높게 측정되었고, 10 MV의 X선에서 FC-65G 전리함에서 평균 0.4% 높게 측정되었다. 본 연구에서는 선량이 FC-65G 전리함이 CC13 전리함보다 높게 측정되었지만 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터의 투과계수는 CC13 전리함과 비교하여 큰 차이가 나타나지 않았다.
- 다엽콜리메이터 투과계수는 6 MV의 경우 CC13과 FC65G 전리함에서 각각 1.411, 1.407%로 나타났고, 10 MV의 경우 각각 1.618, 1.621%로 나타났다. 다엽콜리메이터 투과 계수는 400 MU/min의 선량률 기준으로 200, 300, 400, 500, 600 MU/min으로 선량률을 변경했을 때 6 MV의 경우 각각 0.
- 다엽콜리메이터 투과계수는 모든 에너지와 모든 선량률에서 ±1% 이내의 값의 차이가 나타났다.
- 동적 세기조절방사선치료 시 선량률 변화에 따른 다엽콜리메이터의 정확성을 평가하기 위하여 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수를 측정한 결과 선량학적엽간격은 선량률 400 MU/min을 기준으로 6 MV의 X선에서는 선량률 600 MU/min에서 -2.89%의 가장 큰 차이가 나타났고, 10 MV X선에서는 선량률 200 MU/min에서 -2.52%의 가장큰 차이가 나타났다. 본 연구에서는 선량률에 따른 선량학적엽간격의 변화를 확인하였고, 선량학적엽간격을 치료계획시스템에 적용하기 전에 이러한 차이를 고려하여야 할 것으로 생각된다.
- 4% 높게 측정되었다. 본 연구에서는 선량이 FC-65G 전리함이 CC13 전리함보다 높게 측정되었지만 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터의 투과계수는 CC13 전리함과 비교하여 큰 차이가 나타나지 않았다. 이 결과로 보았을 때 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수는 전리함의 체적에 의존하지 않는 것으로 생각된다.
- 본 연구는 동적 세기조절방사선치료 시 선량률 변화에 대하여 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수 변화를 평가하였다. 선량률 변화에 따라서 다엽콜리메이터의 투과 계수의 차이는 미미했지만, 선량학적엽간격의 차이는 큰 것으로 확인하였다. 자세 재현성 유지가 어려운 환자 치료 시 선량률을 임의로 변경하였을 때 치료계획시스템에 입력된 선량학적엽간격과 다른 값으로 다엽콜리메이터가 구동되어 치료가 진행된다.
- 선량학적엽간격은 400 MU/min의 선량률 기준으로 200, 300, 400, 500, 600 MU/min으로 선량률을 변경했을 때 6 MV의 경우 각각 3.20, 0.99, 1.19, 2.09, 3.18%의 값의 차이가 나타났고, 10 MV에서는 2.15, 2.08, 2.33, 2.82, 2.63%의 값의 차이가 나타났다[표 3].[그림 4]
- 13 cc인 CC13 전리함을 이용하여 선량학적엽간격과 투과계수를 측정하였고, 전리함 체적에 의한 측정 정확도 평가를 위해 FC-65G 전리함과 CC13 전리함을 비교하였다. 선량학적엽간격의 경우 6 MV의 X선에서는 CC13 전리함에서 평균 2.13% 높게 측정되었고, 10 MV 의 X선에서 FC-65G 전리함에서 평균 2.4% 높게 측정되었다. 다엽콜리메이터 투과계수는 6 MV의 X선에서는 CC13 전리함에서 평균 0.
- 5 cm/sec로 설정하고, 선량률을 300 MU/min에서 600 MU/min으로 증가시켰을 때 전체 MU의 값은 12% 증가하는 것으로 나타났다. 실제 동적 세기조절방사선치료 시 선량률 변화에 따른 선량 차이및 선량분포 실험에서 선량률 변화에 따라 선량차가 커지는 것으로 나타났고,15) 치료계획된 선량률 보다 낮은 선량률 또는 높은 선량률로 치료했을 때 선량률이 증가함에 따라 중심점 선량은 감소하는 것으로 나타났다.16) 이는 선량률의 변화에 따라 다엽콜리메이터의 속도의 변화가 발생함으로써 다엽콜리메이터의 위치 정확성 차이가 나타나기 때문에 선량차가 발생하는 것으로 생각된다.
- 본 연구에서는 선량이 FC-65G 전리함이 CC13 전리함보다 높게 측정되었지만 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터의 투과계수는 CC13 전리함과 비교하여 큰 차이가 나타나지 않았다. 이 결과로 보았을 때 선량학적엽간격과 다엽콜리메이터 투과계수는 전리함의 체적에 의존하지 않는 것으로 생각된다. Danielle F 등20)의 전리함의 재현성 실험에서 Dynamic MLC field를 유효 체적이 다른 두 개의 전리함으로 비교하였을 때 Farmer type 전리함의 재현성은 1.
후속연구
- 1,2) 세기조절방사선치료는 종양의 크기와 모양에 최적의 선량분포를 형성할 수 있는 장점이 있지만, 비 균일 플루언스(fluence)로 선량분포를 생성하는 특성으로 치료 전 방사선 치료기에서 환자별 치료계획의 정확성 평가가 반드시 이루어져야 한다.3,4) 이처럼 종양에 최적화된 선량분포는 다엽콜리메이터에 의하여 형성되기 때문에 결과적으로 다엽콜리메이터의 위치 및 속도의 정확성은 종양에 전달되는 선량에 큰 영향을 미치게 된다.
- 52%의 가장큰 차이가 나타났다. 본 연구에서는 선량률에 따른 선량학적엽간격의 변화를 확인하였고, 선량학적엽간격을 치료계획시스템에 적용하기 전에 이러한 차이를 고려하여야 할 것으로 생각된다. 다엽콜리메이터 투과계수는 모든 에너지와 모든 선량률에서 ±1% 이내의 값의 차이가 나타났다.
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