[논문]Standard Exact Couch와 6D Robotic Couch를 이용한 광자선의 조사각에 따른 선량 감쇠에 대한 연구

김태형; 오세안; 예지원; 박재원; 김성규

doi:10.14316/pmp.2016.27.2.79

Standard Exact Couch와 6D Robotic Couch를 이용한 광자선의 조사각에 따른 선량 감쇠에 대한 연구
The Dose Attenuation according to the Gantry Angle and the Photon Energy Using the Standard Exact Couch and the 6D Robotic Couch 원문보기

Progress in Medical Physics = 의학물리, v.27 no.2, 2016년, pp.79 - 85

김태형 (영남대학교 물리학과) , 오세안 (영남대학교의료원 방사선종양학과) , 예지원 (영남대학교 의과대학 방사선종양학교실) , 박재원 (영남대학교의료원 방사선종양학과) , 김성규 (영남대학교 의과대학 방사선종양학교실)

초록
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본 연구는 방사선치료에서 방사선 선량전달의 정확도를 높이기 위해 두 종류의 치료테이블 6D robotic couch (BrainLab, Feldkirchen, Germany)와 Standard exact couch (Varian Exact couch$^{TM}$, Varian Medical Systems, Milpitas, CA, USA)를 이용하여 Rail의 위상(In-Out)에 따른 상대선량을 측정하여, 선량감쇠율을 계산하였다. 치료테이블을 투과하는 조사에너지의 조사각 $0^{\circ}$에서 $360^{\circ}$까지의 상대 선량을 각각 측정하였으며, 조사각이 $0^{\circ}$일 때 측정된 선량을 기준으로 하여 $5^{\circ}$ 간격으로 선량의 변화를 측정하고 선량 감쇠율을 계산하였다. Standard exact couch의 광자선 에너지는 6 MV와 10 MV를 사용하였으며 치료테이블의 Rail 위상(In position, Out position)에 따른 상대 선량을 측정하였다. 6D robotic couch는 6 MV와 15 MV의 광자선 에너지를 사용하였다. Standard exact couch의 광자선의 최대 선량차이는 Rail In position에서 6 MV ($175^{\circ}$), 10 MV ($175^{\circ}$)일 때, 선량차이는 각각 16.53%, 12.42%, Out position에서 6 MV ($225^{\circ}$), 10 MV ($225^{\circ}$)일 때, 선량차이는 각각 15.15%, 9.96%였다. 6D robotic couch에서는 6 MV ($130^{\circ}$)와 15 MV ($130^{\circ}$)일 때, 선량차이는 각각 6.82%, 4.92%였다. 본 연구를 통해, 치료테이블의 종류에 따른 선량 감쇠율은 6D robotic couch가 Standard exact couch보다 6 MV에서 조사각 $180^{\circ}$ 기준 약 1% 더 발생함을 확인하였고, Stnadard exact couch인 경우, Sliding rail의 위상(In position, Out position)에 따라 선량 감쇠가 급격히 변화하는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study is to increase the accuracy of dose transmission in radiation therapy using two types of treatment tables, standard exact couch (Varian 21EX, Varian Medical Systems, Milpitas, CA) and 6D robotic couch (Novalis, BrainLAB A.G., Heimstetten, Germany)). We examined the dose attenuation based on the two types of treatment tables and studied the dose of attenuation using the phase (In/Out) for the standard exact couch. We measured the relative dose according to the incident angle of a penetrative photon beam under a treatment table. The incident angle of the photon beam was from $0^{\circ}$ to $360^{\circ}$ in the increments of $5^{\circ}$. The reference angle was set to $0^{\circ}$. Furthermore, the relative dose of the 6D robotic couch was measured using 6 MV and 15 MV, and that of the standard exact couch was measured at the sliding rail position (In-Out) using 6 MV and 10 MV. In the case of the standard exact couch, the measured relative dose was 16.53% (rails at the "In position," $175^{\circ}$, 6 MV), 12.42% (rails at the "In position," $175^{\circ}$, 10 MV), 13.13% (rails at the "Out position," $175^{\circ}$, 6 MV), and 9.96% (rails at the "Out position," $175^{\circ}$, 10 MV). In the case of the 6D robotic couch, the measured relative dose was 6.82% ($130^{\circ}$, 6 MV) and 4.92% ($130^{\circ}$, 15 MV). The photon energies were surveyed at the same incident angle. The dose attenuation for an energy of 10 MV was 4~5% lower than that for 6 MV. This indicated that the higher photon energy, lesser is the attenuation. The results of this study indicated that the attenuation rate for the 6D robotic couch was confirmed to be 1% larger than that for the standard exact couch at 6 MV and $180^{\circ}$. In the case of the standard exact couch, the dose attenuation was found to change rapidly in accordance with the phase ("In position" and "Out position") of the sliding rail.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 본원에서 사용 중인 Varian사의 치료테이블 Standard exact couch와 BrainLab사의 6D robotic couch를 이용하여 조사각에 따른 광자선의 선량 감쇠 정도를 파악하고, Standard exact couch는 Rail 위상(In/Out)에 따른 선량 감쇠에 대해 조사하고자 한다.

가설 설정

15) 일반적으로 광자선이 치료테이블을 투과하기 전까지의 조사각에서는 치료테이블에 의한 선량 감쇠는 일어나지 않는다. 따라서 본 연구에서는 조사각이 0º일 때의 선량에 대한 기준 값(Reference value)을 Ir_0°로 설정하여, 조사각에 따른 투과 선량을 측정하였다.

제안 방법

1) 이러한 목표를 이루고자 타엽콜리메이터(Multileaf collimator; MLC)를 이용하여 방사선 세기를 조절하는 세기조절방사선치료(Intensity Modulated RadiationTherapy; IMRT),2,3) 선형가속기의 헤드가 360° 회전하며 방사선 치료가 가능한 체적조절회전방사선치료(Volumetric modulated arc therapy; VMAT)3,4)와 같은 치료의 정확성을 높인 다양한 특수 치료법이 개발되었다.
따라서 본 연구에서는 조사각이 0º일 때의 선량에 대한 기준 값(Reference value)을 Ir0°로 설정하여, 조사각에 따른 투과 선량을 측정하였다.
본 연구에서는 Li의 연구 결과를 참조하여 선량 감쇠율이 민감하게 변하는 5×5 cm를 기준으로 정하였다.
선원축거리(Source-axis distance; SAD)는 100 cm, MU는 200으로 설정한 후, 전위계를 통해 선량 값을 측정하였다. 본원에 설치된 치료용 선형 가속기 21EX와 Novalis Tx를 통해 각각 6MV, 10 MV와 6 MV, 15 MV의 광자선 에너지를 조사하였다. 치료테이블의 종류에 따라 각각 조사각 0º일 때를 기준 선량으로 하여 5º간격으로 측정하였다.
4). 선원축거리(Source-axis distance; SAD)는 100 cm, MU는 200으로 설정한 후, 전위계를 통해 선량 값을 측정하였다. 본원에 설치된 치료용 선형 가속기 21EX와 Novalis Tx를 통해 각각 6MV, 10 MV와 6 MV, 15 MV의 광자선 에너지를 조사하였다.
치료테이블의 종류에 따라 각각 조사각 0º일 때를 기준 선량으로 하여 5º간격으로 측정하였다.

대상 데이터

Gantry의 조사각에 따른 상대 선량의 변화를 알아보기 위해 0.125 cc 이온 전리함(Ion chamber, N31002, PTW-Freiburg, Germany), 전위계(Electrometer, Dose 1, IBA, GmBH, Scanditronix Wellhofer, Germany)와 자체 제작한 원통형 아크릴팬톰(반경: 9 cm, 길이: 15 cm)을 사용하여 구성하였다(Fig. 3). 아크릴 팬톰의 중심점에 이온함을 삽입한 채, 2 cm 높이의 아크릴 스탠드 위에 설치하였다(Fig.
Standard exact couch인 경우, 6 MV, 10 MV의 광자선을 사용하였다. 조사각에서 115º와 250º 사이에서 치료테이블에 의한 선량 감쇠가 발생했다.
본 연구는 광자선의 조사각에 따른 선량 감쇠를 조사하기 위하여 본원에 설치 된 치료테이블 (A) Standard exact couch (Varian 21EX, Varian Medical Systems, Milpitas, CA)와(B) 6D robotic couch (Novalis, BrainLAB A.G., Heimstetten,Germany)을 사용하였다(Fig. 1).

성능/효과

Rail-out position상태에서 동일한 조사면에서 225º일 때 15.15%의 최대 선량 차이를 보였으며, 10 MV인 경우 각각 12.42%, 14.39%의 최대 선량 차이를 보였다(Fig. 6).
확인 결과, 6D robotic couch는 Standard exact couch보다 전반적으로 감쇠 정도가 낮지만, 이는 두 치료 테이블의 Rail의 유무에 의해 발생되는 차이이다. Rail을 지나치지 않는 부분만 비교한다면 Standard xact couch가 6D robotic couch에 비해 couch top에 의해 발생되는 선량 감쇠가 대략 1%정도 낮게 발생되는 것을 확인하였다.
겐트리 조사각과 수직 축(180o)과의 사이각(θ)이 커질수록 광자선이 통과하는 치료 테이블의 두께가 길어져 감쇠율이 16.5% (Standard exact couch, Rail in, 6 MV), 6.83% (6D robotic couch, 10 MV)까지 증가하였다.
결론적으로, 본 연구를 통해 6D robotic couch와 Standard exact couch의 감쇠 정도를 확인하였다. 확인 결과, 6D robotic couch는 Standard exact couch보다 전반적으로 감쇠 정도가 낮지만, 이는 두 치료 테이블의 Rail의 유무에 의해 발생되는 차이이다.
그 중 6 MV의 광자선을 Rail-in position상태에서 조사면 5×5 cm로 조사하였을 때 조사각이 175º일 때 16.53%의 최대 선량 차이를 보였다(Fig. 5).
8%(Field size 5×5 cm, Pelvis position, 6 MV)와 유사한 수치를 보였다. 또한 상대 선량을 수치상으로 비교하였을 때, 본원에서 측정된 상대 선량 최대 차이는 3% 미만인 것을 확인할 수 있다.
이는 Couch top을 지지하는 슬라이딩 레일에 의한 영향이며, 두 종류의 치료테이블에서 동일한 각도에서 조사된 광자선의 에너지가 높을수록 선량감쇠가 낮다. 또한 조사되는 광자의 에너지가 클수록 선량 감쇠율이 감소되어 치료테이블의 전반적인 선량 감쇠의 정도도 줄어듦을 확인 할 수 있다. 이는 불균질한 광자 에너지가 매질을 통과하는 투과거리가 길어지게 되면, 상대적으로 저 에너지 광자가 선택적으로 광자선의 평균 에너지가 상승하는 선속 경화(Beam hardening)현상¹⁷⁾으로 인해, 저 에너지일수록 매질을 통과할 수 있는 투과력이 낮아, 선량 감쇠율이 지수 함수적으로 증가하기 때문이다.
조사면 5×5cm에서 6 MV, 15 MV의 광자선을 조사 했을 때, 각각 230°에서 6.83%, 130°에서 4.92%의 최대 선량 차이를 보였다(Fig. 7).
결론적으로, 본 연구를 통해 6D robotic couch와 Standard exact couch의 감쇠 정도를 확인하였다. 확인 결과, 6D robotic couch는 Standard exact couch보다 전반적으로 감쇠 정도가 낮지만, 이는 두 치료 테이블의 Rail의 유무에 의해 발생되는 차이이다. Rail을 지나치지 않는 부분만 비교한다면 Standard xact couch가 6D robotic couch에 비해 couch top에 의해 발생되는 선량 감쇠가 대략 1%정도 낮게 발생되는 것을 확인하였다.

후속연구

통상적으로 6D robotic couch보다 많이 사용되고 있는 Standard exact couch를 이용한 방사선 치료 시, 선량 감쇠가 많이 발생하는 특정 조사각에서는 슬라이딩 레일의 위상에 유의한다면, 6D robotic couch를 사용했을 때보다 더욱 정확한 치료를 기대 할 수 있을 것이다. 추후, 조사면적이 선량 감쇠에 미치는 영향에 대해 연구할 필요성이 있다.
통상적으로 6D robotic couch보다 많이 사용되고 있는 Standard exact couch를 이용한 방사선 치료 시, 선량 감쇠가 많이 발생하는 특정 조사각에서는 슬라이딩 레일의 위상에 유의한다면, 6D robotic couch를 사용했을 때보다 더욱 정확한 치료를 기대 할 수 있을 것이다. 추후, 조사면적이 선량 감쇠에 미치는 영향에 대해 연구할 필요성이 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	방사선 치료의 궁극적인 목적을 위해 어떤 기술이 개발됬는가?	방사선 치료의 궁극적인 목적은 암 조직에는 최대한의 선량을 조사하는 동시에 정상 조직에는 최소한의 선량을 전달하는 것이다.1) 이러한 목표를 이루고자 타엽콜리메이터(Multileaf collimator; MLC)를 이용하여 방사선 세기를 조절하는 세기조절방사선치료(Intensity Modulated RadiationTherapy; IMRT),2,3) 선형가속기의 헤드가 360o 회전하며 방사선 치료가 가능한 체적조절회전방사선치료(Volumetric modulated arc therapy; VMAT)3,4)와 같은 치료의 정확성을 높인 다양한 특수 치료법이 개발되었다. 또한 방사선수술(Stereotactic Radiosurgery; SRS)5)와 같은 뇌 병변에 고 선량을 단일 조사하는 치료는 일방적인 방사선 치료보다 치료계획 과정이 복잡하고 까다로워 보다 정밀한 치료 계획과선량전달이 요구된다.
	방사선 치료의 궁극적인 목적은?	방사선 치료의 궁극적인 목적은 암 조직에는 최대한의 선량을 조사하는 동시에 정상 조직에는 최소한의 선량을 전달하는 것이다.1) 이러한 목표를 이루고자 타엽콜리메이터(Multileaf collimator; MLC)를 이용하여 방사선 세기를 조절하는 세기조절방사선치료(Intensity Modulated RadiationTherapy; IMRT),2,3) 선형가속기의 헤드가 360o 회전하며 방사선 치료가 가능한 체적조절회전방사선치료(Volumetric modulated arc therapy; VMAT)3,4)와 같은 치료의 정확성을 높인 다양한 특수 치료법이 개발되었다.
	선량 감쇠 원인 중 하나는?	이는 정확한 선량전달의 중요성을 의미하며 치료 중 발생하는 다양한 감쇠 원인들 중 하나는 치료테이블을 투과하는 광자선의 선량 감쇠를 생각할 수 있다.9) 일반적으로 치료테이블은 선량의 투과율이 높은 탄소 섬유(Carbon fiber)로 제작되지만, Johns H.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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