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문제 정의
- 따라서, 본 연구의 목적은 OSLD 를 이용하여 방사선치료에 사용하는 광자선 선량의 직선성을 확인하고, 방사선 치료에 사용하는 주요 에너지의 의존성을 평가하며, 방사선 치료빔의 방향의존성을 분석하는 것이다. OSLD 로 측정된 선량, 에너지, 방향의존성은 EBT3 필름을 이용하여 획득한 결과와 비교되었다.
제안 방법
- EBT3 필름 또는 OSLD 는 팬텀의 표면 아래 5 ㎝ 깊이에 위치하여 방사선을 조사하였고, 이때 SSD 는 100㎝, 조사면은 10×10 ㎠ 으로 설정하였다.
- 에너지의존성은 두 선량계에 6 MV 와 10 MV 에너지로 흡수선량은 150 cGy 가 되도록 조사하였다. OSLD 는 6 MV 와 10 MV 에너지에 대하여 각각 5 회 측정하였고, EBT3 필름은 3 회 측정하였다. 6 MV 에너지에 대한 OSLD 의 평균값은 142.
- 방사선 조사 시 EBT3 필름 또는 OSLD 의 면 방향은 갠트리 각도 기준 0°와 마주보게 장착했다. 각 선량계의 선량 의존성 평가를 위해 엑스선 빔의 에너지를 6 MV 로 고정한 후 50, 100, 150, 200 cGy 가 흡수되도록 조사했다. 선량계의 에너지 의존성을 평가하기 위해 각각 6, 10 MV 의 에너지에 대하여 150 cGy 의 선량이 흡수되도록 조사하였다.
- 방향 의존성을 평가하기 위해 갠트리의 각도를 -80°, -60°, -40°, -20°, 0°, 20°, 40°, 60°, 80°로 변화시키며 빔을 조사하였다.
- 각 선량계의 선량 의존성 평가를 위해 엑스선 빔의 에너지를 6 MV 로 고정한 후 50, 100, 150, 200 cGy 가 흡수되도록 조사했다. 선량계의 에너지 의존성을 평가하기 위해 각각 6, 10 MV 의 에너지에 대하여 150 cGy 의 선량이 흡수되도록 조사하였다. 방향 의존성을 평가하기 위해 갠트리의 각도를 -80°, -60°, -40°, -20°, 0°, 20°, 40°, 60°, 80°로 변화시키며 빔을 조사하였다.
- 선량의존성을 평가하기 위해 OSLD 와 EBT3 필름에 6 MV 에너지로 흡수선량이 각각 50, 100, 150, 200 cGy 이 되도록 조사하여 측정된 선량값을 확인하였다. OSLD 와 EBT3 필름에서 측정된 선량 값은 그림 1(A)와 (B)에 나타내었다.
- OSLD 와 EBT3 필름의 에너지의존성 측정결과는 그림 2(A)와 (B)와 같다. 에너지의존성은 두 선량계에 6 MV 와 10 MV 에너지로 흡수선량은 150 cGy 가 되도록 조사하였다. OSLD 는 6 MV 와 10 MV 에너지에 대하여 각각 5 회 측정하였고, EBT3 필름은 3 회 측정하였다.
- 이온챔버를 통해 전리된 전하량을 전위계를 이용하여 측정했고, 각 선량 당 MU 값의 전하량을 측정했다. 획득된 전하량을 바탕으로 선량값을 계산해 확인하였다.
- 방사선치료 시 치료정확도에 대한 평가는 치료성적을 좌우하는데 매우 중요한 요소이다. 치료 정확도에 대한 평가 요소 중 하나인 선량 평가를 위해 사용되는 선량계의 역할이 대두되고 있으며, 본 연구에서는 임상에서 주로 사용되는 OSLD 와 EBT3 필름의 선량, 에너지, 방향의존성 특성을 분석 및 비교하였다.
- 이온챔버를 통해 전리된 전하량을 전위계를 이용하여 측정했고, 각 선량 당 MU 값의 전하량을 측정했다. 획득된 전하량을 바탕으로 선량값을 계산해 확인하였다. 선량측정 깊이는 팬텀 표면으로부터 5 ㎝로 고정하였으며, 이는 모든 에너지에서의 build up 을 충분히 포함하기 위함이다.
대상 데이터
- 본 실험에서는 사전에 보정된 3×3 ㎠ 크기의 EBT3 필름을 사용하였다.
- 실험에 사용된 팬텀 (PTW, Freiburg, Germany)은 고체로 되어있으며, 깊이에 따른 선량 측정과 보정을 수행할 수 있으며, 고에너지 광자와 전자 선량 측정에 적합한 물 등가물질이다. 팬텀은 30×30 ㎠ 의 면적을 가지고 있으며, 본 연구에서는 이온챔버의 선량 보정 및 OSLD 와 EBT3 필름의 선량 측정에 팬텀을 이용하였다.
- 팬텀은 30×30 ㎠ 의 면적을 가지고 있으며, 본 연구에서는 이온챔버의 선량 보정 및 OSLD 와 EBT3 필름의 선량 측정에 팬텀을 이용하였다.
데이터처리
- 따라서, 본 연구의 목적은 OSLD 를 이용하여 방사선치료에 사용하는 광자선 선량의 직선성을 확인하고, 방사선 치료에 사용하는 주요 에너지의 의존성을 평가하며, 방사선 치료빔의 방향의존성을 분석하는 것이다. OSLD 로 측정된 선량, 에너지, 방향의존성은 EBT3 필름을 이용하여 획득한 결과와 비교되었다.
- 그림 1(A)는 이온챔버에서 측정된 절대 선량을 기준으로 측정된 OSLD 의 절대선량이다. 선량은 총 5 회 측정된 값을 바탕으로 평균 선량을 산출하였다. 50 cGy 에 대해서는 기대값에 비해 -12.
이론/모형
- 치료장치에 표시되는 선량 단위는 기계적 값인 Monitor Unit (MU)를 사용하므로 실제 사용하는 흡수선량 (Gy) 단위에서 MU 로 변환이 필요하다. 본 연구에서는 SSD 법에 의한 MU 변환을 수행하였고, 이를 계산하는 수식은 아래와 같다.
성능/효과
- 38 cGy 였다. 10 MV 에너지에 대한 OSLD 의 평균값은 148.22 cGy, EBT3 필름으로 측정된 선량의 평균값은 154.84 cGy 였다. 150 cGy 를 기준으로 흡수선량에 대한 오차는 OSLD 는 6 MV 와 10 MV 에서 각각 -4.
- 84 cGy 였다. 150 cGy 를 기준으로 흡수선량에 대한 오차는 OSLD 는 6 MV 와 10 MV 에서 각각 -4.94, -1.19%를 보였고, EBT3 필름은 6 MV 와 10 MV 에서 각각 2.25, 2.56%를 보였다. 에너지에 의한 선량의 차이는 6 MV 일 때의 흡수선량을 1.
- OSLD 는 6 MV 와 10 MV 에너지에 대하여 각각 5 회 측정하였고, EBT3 필름은 3 회 측정하였다. 6 MV 에너지에 대한 OSLD 의 평균값은 142.59 cGy 였고, EBT3 필름으로 측정된 값은 153.38 cGy 였다. 10 MV 에너지에 대한 OSLD 의 평균값은 148.
- 그림 1(B)는 EBT3 필름을 이용하여 측정된 선량값을 보여주고 있으며, 선량은 총 3 회 측정하여 평균값을 산출하였다. EBT3 필름이 기본적으로 가지고 있는 백그라운드 선량 값인 11.33 cGy 를 평균 선량값에서 감산하였다. 그 결과 50 cGy 에 대해서는 -6.
- OSLD 로 측정한 방향의존성 결과 ±40°이내에서 모두 1.0% 미만의 오차를 보였고, 그 외 범위에서는 오차가 크게 증가하였다.
- OSLD 와 EBT3 필름에 대한 선량, 에너지의존성은 제조사 기준에 맞게 측정되었고, 방향의존성 측면에서는 OSLD 와 EBT3 필름 모두 각도가 증가함에 따라 오차가 증가하였다. 이 두 선량계의 특성은 비슷하나 OSLD 는 크기가 작고 재사용이 가능하며 열처리의 복잡한 과정없이 판독이 용이하다는 장점이 있으며, EBT3 필름은 유연하여 굴곡진 환자의 몸에 밀착시킬 수 있고 피부의 흡수선량 측정이 용이한 장점이 있으므로 임상적으로 각각의 특성에 따라 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
- 42%의 오차를 보였다. OSLD 와 EBT3 필름을 이용하여 측정된 선량 값을 바탕으로 작성된 선량의존성 그래프에서 대략적으로 선량에 따른 응답이 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었고 OSLD 와 EBT3 필름의 R2 값은 각각 0.9988 로 동일한 값을 보였다.
- OSLD 와 EBT3 필름의 방향의존성은 갠트리 각도 0°를 기준으로 멀어질수록 오차가 증가하는 경향을 보였으나, OSLD 는 ±40°이내에서 방향의존성에 의한 영향이 EBT3 필름보다 적은 경향을 보였다.
- 33 cGy 를 평균 선량값에서 감산하였다. 그 결과 50 cGy 에 대해서는 -6.45%, 100 cGy 에 대해서는 4.92%, 150 cGy 에 대해서는 2.25%, 그리고 200 cGy 에 대해서는 9.42%의 오차를 보였다. OSLD 와 EBT3 필름을 이용하여 측정된 선량 값을 바탕으로 작성된 선량의존성 그래프에서 대략적으로 선량에 따른 응답이 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었고 OSLD 와 EBT3 필름의 R2 값은 각각 0.
- 0 Gy 로 IMRT 와 VMAT QA 에 사용되며, 조직등가물질로서 근접치료 등 많은 치료법에서의 응용에 적합하다. 또한 일반 필름에 비해 적외선 및 가시광선에 덜 민감하며, 60 ℃ 이상의 온도에서도 안정적이다. 본 실험에서는 사전에 보정된 3×3 ㎠ 크기의 EBT3 필름을 사용하였다.
- 방향의존성 평가에서는 OSLD 와 EBT3 필름 모두 갠트리 각도 0°를 기준으로 각도가 ±80°으로 증가할 때 선량이 감소하는 경향을 보여주고 있고, 특히 -60°에서 -80°와 60°에서 80°사이에서 급격한 선량 감소를 보였다.
- 선량의존성에서 직선성을 확인한 결과 두 선량계의 선량에 따른 응답은 모두 직선성을 보여주고 있다. 그러나 OSLD 는 50 cGy 와 100 cGy 에서 오차가 10% 이상을 보여주고 있으므로 저선량 영역에서의 선량 측정은 고려할 필요가 있다.
- 에너지의존성 측면에서는 6 MV 를 기준으로 표준화한 결과 EBT3 필름의 오차가 OSLD 로 측정한 오차보다 적었다. 그러나, 결과에서 보여주듯 두 선량계의 오차 값이 모두 1% 이내로 나타났다.
- OSLD 와 EBT3 필름에 대한 선량, 에너지의존성은 제조사 기준에 맞게 측정되었고, 방향의존성 측면에서는 OSLD 와 EBT3 필름 모두 각도가 증가함에 따라 오차가 증가하였다. 이 두 선량계의 특성은 비슷하나 OSLD 는 크기가 작고 재사용이 가능하며 열처리의 복잡한 과정없이 판독이 용이하다는 장점이 있으며, EBT3 필름은 유연하여 굴곡진 환자의 몸에 밀착시킬 수 있고 피부의 흡수선량 측정이 용이한 장점이 있으므로 임상적으로 각각의 특성에 따라 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
- OSLD 와 EBT3 필름은 수 Gy 범위까지 사용가능하며 진단영역에서 사용되는 kV 에너지 범위에 대해 추가 검증을 한다면 보다 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있을 것이다. 보다 정확한 선량측정을 위해 주기적인 선량계의 교정이 중요하다고 판단된다.
- 또한 OSLD 와 EBT3 필름은 활성영역의 크기가 다르고 조사 후 선량을 읽는 시간의 차이에 의해 오차가 발생한 것으로 사료된다. 정확한 선량 측정을 위해서 OSLD 와 EBT3 필름 모두 조사면 크기, 선량을 읽는 환경, 선량계의 위치 등의 고려가 필요할 것으로 판단된다.
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