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문제 정의
- 본 연구는, 기존에 사용되어 왔던 보상체가 아닌 새로운 colloid gel(slime)을 만들어 방사선 치료 시 불규칙한 환자 체표면에 대한 보상체로 적용하기 위하여 유용성을 평가하고자 한다. 시중에 판매되고 있는 colloid gel(slime)에는 많은 화학성분 및 조성에 신뢰도를 얻기 힘들고, 일정한 밀도를 얻기 위해 자체적으로 개발한 조성 비율을 맞춰서 제작을 하였다.
- 하지만 기존 보상체에서는 피부에 밀착 되지 않는 문제점이 발생이 되었다. 본 연구를 통해 colloid gel이 불규칙한 환자 체표면 보상체로서 충분한 밀착과 적용 가능성이 있는지를 평가하고자 하였다. Colloid gel은 균질도 면에서도, 기존 상용화된 bolus와 차이가 거의 없었으며, 전체적으로 bolus, rice보다 환자의 체표면 충분한 보상을 통해 선량을 균일하게 전달할 수 있고, 저가에 제작을 할 수 있다는 점에서도 장점이 있다.
- 제작된 Case 1 colloid gel의 변형 및 변질로 인해 선량오류를 확인하기 위한 실험이다. 사지에 발생된 종양의 방사선치료는 대략 2주 정도에 시간을 필요하므로, 측정을 2주간 진행하였다.
- 제작 시 오차를 줄이기 위해 장소 및 조성시간을 항상 같게했으며, 적은 양을 여러 번 만드는 방법으로 했다. 제작된colloid gel에 균질도가 일정하지 않는다면, 선량분포도가 다르게 나오기 때문에 전체적인 균질도를 확인하기 위한 실험을 했다. 제작된 colloid gel은 조성하였을 때 생기는기포를 제거하기 위해 3일 시간을 두고 모든 실험을 진행하였다.
제안 방법
- 5). Beam 조건은 field size 10x10, SSD 100 cm, dose rate 500, 100 MU 조건으로 설정하였으며, 에너지는 6 MV, 9 MeV 측정하였다.
- 2). CT 영상에서 읽히는 평균 HU(Hounsfield Unit)값으로 보정을 하였고, 보정한 HU값에 정확성 확인하기 위해 치료 계획 및 선량 측정을 통해 확인하였다. RTP(Eclipse 13.
- ① 균질도 확인: EBT3 Film(RIT)를 이용하였으며, film의 오차를 줄이기 위해 실험 전 film이 가지고 있는 background 값을 확인 후 실험을 하였다. Case 1, 2, 3의 1 cm colloid gel와 상용화된 1 cm bolus를 같이 비교하였다. 균질도는 film에 pixel이 가지고 있는 값을 표준 편차로 비교하였다.
- 적합한 colloid gel을 찾기 위해 조성을 다르게 했다. Case 1은 붕사, 물, 물풀을 이용하였으며, Case 2, 3는 붕사 대신에 렌즈세척액을 이용하여 제작을 하였다. Case 2, 3는 렌즈세척액의 양을 다르게 조성하였다.
- Colloid gel의 HU값을 보정하기 위해, CIRS phantom을 CT(SOMATOM, Siemens)로 촬영하였다(Fig. 2). CT 영상에서 읽히는 평균 HU(Hounsfield Unit)값으로 보정을 하였고, 보정한 HU값에 정확성 확인하기 위해 치료 계획 및 선량 측정을 통해 확인하였다.
- ② Colloid gel의 HU값 보정: CT 영상에 찍힌 평균 HU 값 15로 하였다. EBT3 film으로 선량을 측정하였으며, film의 background 값을 제외한 나머지 값과 plan 값을 비교를 하였으며, 조사된 field와 film의 크기와 정확히 맞지 않아 측정된 필름에 전체적인 평균값에 신뢰도가 생기지 않아, 측정된 film의 center 기점으로 5x5 내 선량을 평가하였다. Set-up은 5 cm colloid gel, top film, plastic 1 cm, bottom film, 10 cm solid phantom 순서로 하였다.
- Set-up은 5 cm colloid gel, top film, plastic 1 cm, bottom film, 10 cm solid phantom 순서로 하였다. Photon 조건은 6 MV, field size 40x40, SSD 100, dose rate 500, 300 MU로 하였고, Electron beam 조건은 9, 12 MeV, field size 10x10, SSD 105, dose rate 500, 300 MU로 설정하여 1문조사를 하였다.
- ① 균질도 확인: EBT3 Film(RIT)를 이용하였으며, film의 오차를 줄이기 위해 실험 전 film이 가지고 있는 background 값을 확인 후 실험을 하였다. Case 1, 2, 3의 1 cm colloid gel와 상용화된 1 cm bolus를 같이 비교하였다.
- ③ Colloid gel의 변형 및 변질 확인: Colloid gel 양의 변화가 오는지를 확인하기 위해 colloid gel을 담은 용기에 점으로 표시 후 2주간 확인하였다. 또한 변형 및 변질로 인한 선량에 변화를 확인하기 위해 2주간 1일 3fx씩 beam을 조사를 하여 평균값으로 나타냈으며, 선량 측정은 Ion chamber로 point dose를 측정하였다.
- Case 1, 2, 3의 1 cm colloid gel와 상용화된 1 cm bolus를 같이 비교하였다. 균질도는 film에 pixel이 가지고 있는 값을 표준 편차로 비교하였다. 균질도 실험에서는 조사 field와 film의 크기가 정확히 맞지 않아, film의 center 기점 8x8 Field를 확인하였다.
- ③ Colloid gel의 변형 및 변질 확인: Colloid gel 양의 변화가 오는지를 확인하기 위해 colloid gel을 담은 용기에 점으로 표시 후 2주간 확인하였다. 또한 변형 및 변질로 인한 선량에 변화를 확인하기 위해 2주간 1일 3fx씩 beam을 조사를 하여 평균값으로 나타냈으며, 선량 측정은 Ion chamber로 point dose를 측정하였다. 단위는 nC으로 비교하였다.
- 또한, X축 15 cm에 dose profile 기준으로 치료계획과 film 비교해 보았다. Photon에서는 치료계획에서는 뚜렷하게 보이지 않지만, 측정된 film에서는 사이사이에 불규칙성을 보여주고 있다(Fig.
- 치료계획과 EBT3 film 측정 값으로 비교하였으며, 측정 포인트에 mean 값으로 선량을 비교하였다. 또한, 선량분포를 추가적으로 확인을 하였다. 치료계획에서의 film 위치와 EBT3 film의 X축 방향으로 dose profile을 확인하여, 아크릴과 보상체가 형성하는 선량 분포를 비교하였다.
- 제작된 Case 1 colloid gel의 변형 및 변질로 인해 선량오류를 확인하기 위한 실험이다. 사지에 발생된 종양의 방사선치료는 대략 2주 정도에 시간을 필요하므로, 측정을 2주간 진행하였다. 제작된 colloid gel은 사각형 틀에 뚜껑을 닫고 보관을 하였으며, 항상 동일한 장소에서 보관을 하였다(Fig.
- 본 연구는, 기존에 사용되어 왔던 보상체가 아닌 새로운 colloid gel(slime)을 만들어 방사선 치료 시 불규칙한 환자 체표면에 대한 보상체로 적용하기 위하여 유용성을 평가하고자 한다. 시중에 판매되고 있는 colloid gel(slime)에는 많은 화학성분 및 조성에 신뢰도를 얻기 힘들고, 일정한 밀도를 얻기 위해 자체적으로 개발한 조성 비율을 맞춰서 제작을 하였다.
- 연구를 위하여 일정한 밀도의 colloid gel을 얻기 위해 자체적으로 제작을 하였다. Colloid gel을 만들기 위해 물풀, 붕사 또는 렌즈세척액, 저울, 주사기, 티스푼을 사용하였다(Fig.
- 1). 적합한 colloid gel을 찾기 위해 조성을 다르게 했다. Case 1은 붕사, 물, 물풀을 이용하였으며, Case 2, 3는 붕사 대신에 렌즈세척액을 이용하여 제작을 하였다.
- Case 2, 3는 렌즈세척액의 양을 다르게 조성하였다. 제작 시 오차를 줄이기 위해 장소 및 조성시간을 항상 같게했으며, 적은 양을 여러 번 만드는 방법으로 했다. 제작된colloid gel에 균질도가 일정하지 않는다면, 선량분포도가 다르게 나오기 때문에 전체적인 균질도를 확인하기 위한 실험을 했다.
- 제작된colloid gel에 균질도가 일정하지 않는다면, 선량분포도가 다르게 나오기 때문에 전체적인 균질도를 확인하기 위한 실험을 했다. 제작된 colloid gel은 조성하였을 때 생기는기포를 제거하기 위해 3일 시간을 두고 모든 실험을 진행하였다.
- 제작된 colloid gel이 기존에 사용되었던 보상체와 비교를 하기 위한 실험으로, 계단식 아크릴 틀을 제작하여 사이사이에 상용화된 bolus, rice 또는 colloid gel을 넣어 CT를 촬영하였다. RTP(Eclipse 13.
- 치료계획에서의 film 위치와 EBT3 film의 X축 방향으로 dose profile을 확인하여, 아크릴과 보상체가 형성하는 선량 분포를 비교하였다. 치료계획 Beam 조건은 field size 15x15, dose rate 500, SSD 100, 300 MU로 조사하였고, 에너지는 6 MV, 9 MeV를 선택하여 조사하였다.
- 선량측정은 EBT3 film으로 하였고, 측정 포인트는 Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ로 잡았다. 치료계획과 EBT3 film 측정 값으로 비교하였으며, 측정 포인트에 mean 값으로 선량을 비교하였다. 또한, 선량분포를 추가적으로 확인을 하였다.
- 또한, 선량분포를 추가적으로 확인을 하였다. 치료계획에서의 film 위치와 EBT3 film의 X축 방향으로 dose profile을 확인하여, 아크릴과 보상체가 형성하는 선량 분포를 비교하였다. 치료계획 Beam 조건은 field size 15x15, dose rate 500, SSD 100, 300 MU로 조사하였고, 에너지는 6 MV, 9 MeV를 선택하여 조사하였다.
대상 데이터
- 연구를 위하여 일정한 밀도의 colloid gel을 얻기 위해 자체적으로 제작을 하였다. Colloid gel을 만들기 위해 물풀, 붕사 또는 렌즈세척액, 저울, 주사기, 티스푼을 사용하였다(Fig. 1). 적합한 colloid gel을 찾기 위해 조성을 다르게 했다.
- ④ Bolus & Rice 선량측정 및 선량분포도 비교: 보상체의 HU값은 따로 보정하지 않고, Body에 같이 포함시켰다. 선량측정은 EBT3 film으로 하였고, 측정 포인트는 Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ로 잡았다. 치료계획과 EBT3 film 측정 값으로 비교하였으며, 측정 포인트에 mean 값으로 선량을 비교하였다.
- (1) 하지만, 상 하지의 경우 다양한 굴곡과 두께 변화로 인해 bolus를 이용하여 선량을 조사하더라도 환자의 체표면과 bolus 사이에 발생되는 공기층(air-gap)으로 인해 균일한 선량조사가 어렵다. 이러한 불균일하게 조사되는 현상을 막기 위해 bolus 대신에 rice bolus 또는 water bolus와 같은 대체 보상체를 사용하였다.(2) 그러나, rice bolus 경우에는 밀도 1.
이론/모형
- 제작된 colloid gel이 기존에 사용되었던 보상체와 비교를 하기 위한 실험으로, 계단식 아크릴 틀을 제작하여 사이사이에 상용화된 bolus, rice 또는 colloid gel을 넣어 CT를 촬영하였다. RTP(Eclipse 13.1, Varian)를 이용하여 치료계획을 하였다. 전체적으로 아크릴 높이는 2 cm 정도이며 보상체를 넣을 수 있는 공간은 1 cm 정도이다.
- CT 영상에서 읽히는 평균 HU(Hounsfield Unit)값으로 보정을 하였고, 보정한 HU값에 정확성 확인하기 위해 치료 계획 및 선량 측정을 통해 확인하였다. RTP(Eclipse 13.1,Varian) 이용하여 치료계획을 하였다.
성능/효과
- 00 g/cm3(4℃)보다 조직등가 물질로서 유용성이 떨어지며, 건조 상태에 따라 밀도가 달라진다.(3) 건조된 rice 비해 젖은 rice에 밀도가 낮고, 평균 흡수선량의 표준편차 값도 건조된 rice의 경우보다 높게 나타난다.(4) 또한, rice bolus에서는 불필요한 공기층이 발생되기에 불균일한 선량을 주게 된다.
- 48 nC으로 측정되었다(Table 4). 2주간 선량에 변화는 1 % 내외로, 기압 및 온도를 고려한다면 변질에는 변화가 없다는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 12).
- Bolus, rice 보상체와 선량 비교에서도 6 MV, 9 MeV 선량 및 dose profile에서 colloid gel은 보다 더 균일한 그래프를 형성하고 있었다. Dose profile에서 다른 보상체에 비해 균일하게 보이는 이유는 사이사이 공간을 얼마나 촘촘히 채워 공기층(ari-gap)을 줄일 수 점이 중요한 요소였고, colloid gel에 경우 다른 보상체보다 확실히 채워줄 수 있었다. 만약 water bolus와 비교를 했다면, dose profile은 water bolus가 더 균일하게 나올 확률이 있다.
- Eclipse로 치료계획 선량대비 EBT3 film에 측정된 선량비교에서는 photon 6 MV bolus Ⓐ 2.22 % Ⓑ 1.77 % Ⓒ 2.12 %, rice Ⓐ 2.99 % Ⓑ -2.04 % Ⓒ 3.12 %, colloid gel Ⓐ 1.06 % Ⓑ 1.11 % Ⓒ 2.02 % 차이를 보였으며, electron 9 MeV에서는 bolus Ⓐ 4.35 % Ⓑ 5.03 % Ⓒ 5.05 %, rice Ⓐ 4.44 % Ⓑ 6.47 % Ⓒ 8.00 %, colloid gel Ⓐ 2.14 % Ⓑ 2.18 % Ⓒ 2.09 % 오차를 보였다. Photon에서는 전체적으로 비슷한 오차를 보였고, electron에서는 bolus와 rice에서 큰 오차 범위를 보였다(Table 5).
- Photon에서는 전체적으로 비슷한 오차를 보였고, electron에서는 bolus와 rice에서 큰 오차 범위를 보였다(Table 5). Photon과 electron에 차이를 보아 보상체 사이에 공기층이 Photon에는 영향이 적지만, electron에서는 많은 영향을 주고 있다는 것과 colloid gel을 통해 공기층을 줄여 줄 수있다고 볼 수 있었다.
- Top film 평가는 9, 12 MeV에서 각각 -0.05 %, -0.78%, 6 MV에서는 -1.53 % 차이를 보였으며(Table 2), bottom film 평가는 9, 12 MeV에서 각각 -0.15 %, -0.39 %, 6 MV에서는 -1.56 % 차이를 보였다(Table 3). 최대 -1.
- 또한, 각 case 별로 조성시간에는 차이가 없었으며, 촉감에서는 case 1이 case 2,3 보다는 좀 더 액체와 가까웠고, 렌즈세척액을 사용하는 case2,3에 약간의 뭉침현상이 보이기도 했다. photon에서 균질도는 bolus 1.63, case 1, 2, 3 각각 1.55, 1.83, 1.78 electron에서는 bolus 1.88, case 1, 2, 3 각각 1.98, 2.14, 2.32 나타났다(Table 1). Case 1에 비해 Case 2, 3에서 조성 성분 중 렌즈 세척액에 의한 뭉침현상으로 인해 균질도에서도 각각 차이를 보였다.
- 11). 또한, 변형 및 변질로 인한 선량변화를 확인하기 위한 2주간 ion cham-ber로 측정한 결과, 전체 평균 24.63 nC, 최대 24.74 nC, 최소 24.48 nC으로 측정되었다(Table 4). 2주간 선량에 변화는 1 % 내외로, 기압 및 온도를 고려한다면 변질에는 변화가 없다는 것을 확인할 수 있었다(Fig.
- 14). 반면, colloid gel에서는 photon, electron 모두 균일한 그래프를 나타내고 있으며, bolus와 rice보다는 불규칙한 표면에도 충분히 공간을 채워 줄 수 있을 것으로 판단되었다.
후속연구
- Colloid gel은 균질도 면에서도, 기존 상용화된 bolus와 차이가 거의 없었으며, 전체적으로 bolus, rice보다 환자의 체표면 충분한 보상을 통해 선량을 균일하게 전달할 수 있고, 저가에 제작을 할 수 있다는 점에서도 장점이 있다. 앞으로 임상 적용을 위한 추가적인 연구 및 실험을 통해 방사선 치료에 적용 할 수 있을 것으로 사료된다.
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