[논문]kV X선 기반 영상유도방사선치료의 추가 피폭선량에 관한 연구

김가중

doi:10.7742/jksr.2023.17.7.1157

kV X선 기반 영상유도방사선치료의 추가 피폭선량에 관한 연구
A Study on the Additional Radiation Exposure Dose of kV X-ray Based Image Guided Radiotherapy 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.17 no.7, 2023년, pp.1157 - 1164

초록
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본 연구는 공간 해상력과 대조도가 우수한 kV X선 기반 OBI (On-Board Imager)와 CBCT (Cone-Beam CT)를 이용한 치료 부위별 추가 선량을 측정하고 영상유도방사선치료의 방사선 관리 측면의 적절성과 안정성을 평가하고자 한다. 실험 대상은 선형가속장치(Clinac IX)에 부착된 OBI와 CBCT, 링 모양의 Halcyon CBCT를 치료 부위별 방사선 촬영 조건으로 조사하여 동중심의 선량을 이온 챔버로 측정하였다. OBI의 1회 분할 피폭선량은 머리 부위 0.77 mGy, 흉부 3.04 mGy, 골반 부위 7.19 mGy로 계측되었다. Clinac IX CBCT와 Halcyon CBCT 두 장비의 피폭선량은 골반 부위에서는 두 장치의 피폭선량이 70.04 mGy, 70.45 mGy로 비슷하게 계측되었다. 흉부 CBCT에서는 Clinac IX 흡수선량(70.05 mGy)이 Halcyon 흡수선량(21.01 mGy)보다 높게 나타났다. 머리 부위에서도 Clinac IX 흡수선량(9.08 mGy) Halcyon의 흡수선량(5.44 mGy)보다 높게 나타났다. kV X선 기반 영상유도방사선치료는 광전흡수에 의한 추가 피폭선량이 치료 부위 전체 체적에 영향을 줄 수 있으며 주의가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study measures the additional dose for each treatment area using kV X-ray based OBI (On-Board Imager) and CBCT (Cone-Beam CT), which have excellent spatial resolution and contrast, and evaluates the adequacy and stability of radiation management aspects of IGRT. The subjects of the experiment were examined with OBI and CBCT attached to a linear accelerator (Clinac IX), and ring-shaped Halcyon CBCT under imaging conditions for each treatment area, and the dose at the center was measured using an ion chamber. OBI single fraction dose was measured as 0.77 mGy in the head area, 3.04 mGy in the chest area, and 7.19 mGy in the pelvic area. The absorbed doses from the two devices, Clinac IX CBCT and Halcyon CBCT, were measured to be similar in the pelvic area, at 70.04 mGy and 70.45 mGy. and in chest CBCT, the Clinac IX absorbed dose (70.05 mGy) was higher than the Halcyon absorbed dose (21.01 mGy). The absorbed dose to the head area was also higher than that of Clinac IX (9.08 mGy) and Halcyon (5.44 mGy). In kV X-ray-based IGRT, additional radiation exposure due to photoelectric absorption may affect the overall volume of the treatment area, and caution is required.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Measurement of OBI radiation dose using an ion chamber.
그림 Fig. 2. Measurement of exposure dose at the central point of CBCT using an ion chamber.
표 Table 1. OBI imaging acquisition conditions for each treatment area
표 Table 2. CBCT image acquisition conditions for each treatment area
표 Table 3. Measurement of exposure dose to AP and lateral sides using OBI for each treatment area
표 Table 4. Measurement of exposure dose for each area using CBCT
그림 Fig. 3. Absorbed dose measurements of OBI by treatment area.
표 Table 5. Measurement of absorbed dose by treatment area and IGRT device
그림 Fig. 4. Absorbed dose measurements from Clinac IX CBCT and Halcyon CBCT by treatment area.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 kV X선 기반 영상유도방사선치료 장치(IGRT) 중 임상에서 가장 많이 사용되고 있는 선형가속장치 OBI(On Board Imager;OBI) 시스템(Clinac IX, Varian, Palo Alto, CA)과 CBCT(Cone Beam CT)을 이용하였으며, 또한 링 모양의 Halcyon 2.0 선형가속장치(Varian, Palo Alto, CA)의 CBCT를 이용하여 치료 부위별 영상유도방사선치료 장치의 촬영 조건에 따른 추가 선량을 비교하고자 한다. Fig.
본 연구는 kV X선 기반 영상유도방사선치료 장치인 OBI와 CBCT를 이용한 환자 셋업 시 치료 부위별 환자가 받는 추가 선량을 동중심점에서 측정하였다. 측정 결과 Table 3과 같이 직교 2차원 평면 영상을 획득하는 OBI 시스템에서는 머리 부위에 임상 영상획득 조건으로 조사한 결과 전면에서 평균 65.

제안 방법

이는 치료 부위별 조직 두께 차이에 따른 촬영 조건(kVp, mAs)의 증가로 피폭선량도 증가되는 것을 알 수 있다. 3차원 영상 유도방사선치료를 위한 CBCT에 대한 피폭선량은 Clinac IX CBCT와 Halcyon CBCT의 두 장비의 피폭선량을 비교 측정하였다. 두 장비의 피폭선량은 골반 부위를 제외한 흉부, 머리부위에 피폭선량이 Clinac IX CBCT에서 높게 측정되었다.
CBCT 영상유도방사선치료 장치의 영상획득 조건은 Table 2와 같이 Clinac IX CBCT에서 머리 부위 100 kVp, 20 mA, 20 ms, 흉부는 125 kVp, 80 mA, 13 ms, 골반 부위는 125 kVp, 80 mA, 13 ms로 설정하였다. Halcyon CBCT는 머리 부위 100 kVp, 8.
CBCT 영상유도방사선치료 장치의 영상획득 조건은 Table 2와 같이 Clinac IX CBCT에서 머리 부위 100 kVp, 20 mA, 20 ms, 흉부는 125 kVp, 80 mA, 13 ms, 골반 부위는 125 kVp, 80 mA, 13 ms로 설정하였다. Halcyon CBCT는 머리 부위 100 kVp, 8.4 mA, 흉부는 125 kVp, 9.8 mA, 골반 부위는 125 kVp, 30 mA로 부위별 임상 적용 조건을 적용하여 중심부의 조사선량을 5회씩 측정하였다.
kV X선 기반 영상유도 방사선치료장치인 OBI의 영상획득 조건은 임상에서 부위별 적용 조건을 사용하였으며, Table 1과 같이 머리 부위 전면 100 kVp, 200 mA, 20 ms, 측면 70 kVp, 200 mA, 25 ms, 흉부는 전면 75 kVp, 200 mA, 25 ms, 측면 95 kVp, 200 mA, 200 ms, 골반 부위는 전면 75 kVp, 200 mA, 50 ms, 측면 105 kVp, 200 mA, 400 ms로 설정하여 중심부 선량을 각각 부위별 5회씩 측정하였다.

성능/효과

본 연구에서도 Fig. 3에서와 같이 kV X선 기반 OBI에서 일회 분할 당 골반 부위 정면 및 측면 영상획득을 위해 0.38 mGy, 6.81 mGy의 추가 선량이 피폭되며, 흉부에서는 0.24 mGy, 2.84 mGy, 머리부위에서는 0.58 mGy, 0.19 mGy가 추가 피폭되는 것을 확인할 수 있었다. 33회 분할 치료에 모두 OBI를 적용한다면 골반 부위에 약 240 mGy의 추가 선량이 피폭될 것이다.
CBCT 영상획득 시 흡수선량은 머리 부위에서 Clinac IX CBCT 장치는 평균 9.08±0.02 mGy, Halcyon CBCT 장치에서는 평균 5.44±0.02 mGy의 흡수선량이 측정되었으며, 흉부에서 Clinac IX CBCT 장치는 평균 70.05±0.03 mGy, Halcyon CBCT 장치에서는 평균 21.01±0.03 mGy, 골반 부위에서 Clinac IX CBCT장치는 평균 70.04±0.04 mGy, Halcyon CBCT 장치에서는 평균 70.45±0.03 mGy로 머리와 흉부의 흡수선량은 Clinac IX CBCT 장치에서 높게 측정되었으며, 골반 부위의 흡수선량은 비슷한 피폭선량이 측정되었다.
04 mGy로 총 분할 횟수에 적용한다면 치료계획에 영향을 줄 수 있는 추가 선량이 피폭될 것이다. kV X선 기반 영상유도 방사선치료 기술로 환자 셋업의 정확성을 확보하고 치료계획용적 마진의 감소로 종양에 정확한 선량 전달과 종양 주위 정상조직에 대한 장해 확률을 최소화할 수 있다. 그러나 저에너지 X선에 의한 광전흡수에 의한 추가 피폭선량은 치료부위 전체 체적에 영향을 줄 수 있으며 주의가 필요하다.
82 mR로 골반 부위의 영상획득 조건에서 가장 많은 조사선량이 측정되었다. 두 CBCT 측정 결과를 비교하면 골반 부위에서는 차이가 나지 않았으나, 흉부에서는 3.3배, 머리 부위에서는 1.7배로 Clinac IX CBCT의 조사선량이 크게 나타났다.
3차원 영상 유도방사선치료를 위한 CBCT에 대한 피폭선량은 Clinac IX CBCT와 Halcyon CBCT의 두 장비의 피폭선량을 비교 측정하였다. 두 장비의 피폭선량은 골반 부위를 제외한 흉부, 머리부위에 피폭선량이 Clinac IX CBCT에서 높게 측정되었다. Clinac IX CBCT에서 일회 분할 피폭선량은 머리부위 9.
kV X선 기반 영상유도방사선치료 기술은 안정성과 적절성이 적절히 고려한 경우에만 방사선치료에 매우 유용한 치료 기술이다. 본 연구를 통해 OBI 직교 2차원 평면 영상 획득 시 일회 분할 피폭 선량이 머리 부위 0.77 mGy, 흉부 3.04 mGy, 골반 부위 7.19 mGy로 측정되었다. 이는 치료 부위별 조직 두께 차이에 따른 촬영 조건(kVp, mAs)의 증가로 피폭선량도 증가되는 것을 알 수 있다.
측정 결과 Table 3과 같이 직교 2차원 평면 영상을 획득하는 OBI 시스템에서는 머리 부위에 임상 영상획득 조건으로 조사한 결과 전면에서 평균 65.87±0.19 mR, 측면에서 21.98±0.13 mR으로 전면에서 높은 촬영 조건으로 측면보다 3배나 많은 선량이 측정되었다
측정 결과, Clinac IX CBCT에서는 머리 부위는 평균 1,036±2.83 mR, 흉부 평균 7,997±2.03 mR, 골반 부위 평균 7,995±4.32 mR로 측정되었다

후속연구

두 장비의 피폭선량은 골반 부위를 제외한 흉부, 머리부위에 피폭선량이 Clinac IX CBCT에서 높게 측정되었다. Clinac IX CBCT에서 일회 분할 피폭선량은 머리부위 9.08 mGy, 흉부 70.05 mGy, 골반 부위 70.04 mGy로 총 분할 횟수에 적용한다면 치료계획에 영향을 줄 수 있는 추가 선량이 피폭될 것이다. kV X선 기반 영상유도 방사선치료 기술로 환자 셋업의 정확성을 확보하고 치료계획용적 마진의 감소로 종양에 정확한 선량 전달과 종양 주위 정상조직에 대한 장해 확률을 최소화할 수 있다.
그러나 추가적인 피폭 선량은 정상조직의 장해 발생 확률을 증가시킬 수 있어 주의가 필요하다. 또한 영상유도방사선치료의 적용 횟수나 기간, 촬영 조건이 임상 병원마다 달라 기준이 될 수 있는 프로토콜이 필요하며, 영상유도 촬영에 따른 흡수선량이 전체 치료 선량에 포함되어야 하는지에 대한 임상적 논의가 필요할 것이다.
그러나 저에너지 X선에 의한 광전흡수에 의한 추가 피폭선량은 치료부위 전체 체적에 영향을 줄 수 있으며 주의가 필요하다. 이에 kV X선 기반 영상유도방사선치료 기술의 적용 시 ALARA (As Low As Reasonably Achievable) 원칙에 따른 방사선 관리 측면과 치료의 정확성 보장을 위한 프로토콜이 절실하다.

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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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