[논문]방사선치료용 열가소성 플라스틱 마스크의 산란선 감소를 위한 마스크 변형에 관한 연구

이성민; 이준영; 김재현; 정경환; 서정민

doi:10.7742/jksr.2023.17.1.63

방사선치료용 열가소성 플라스틱 마스크의 산란선 감소를 위한 마스크 변형에 관한 연구
A Study of Thermoplastic Masks Deformation for Reducing Scattered Ray in Radiation Therapy 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.17 no.1, 2023년, pp.63 - 69

이성민 (부산가톨릭대학교 방사선학과) , 이준영 (인제대학교 해운대백병원 방사선종양학과) , 김재현 (다대수병원 영상의학과) , 정경환 (대구보건대학교 방사선과) , 서정민 (부산가톨릭대학교 방사선학과)

초록
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두·경부 방사선치료에서 환자자세 고정과 재현성을 위하여 사용하는 열가소성플라스틱 마스크는 피부와 밀착되어 산란선을 유발한다. 고정용구 마스크에서 발생되는 산란선으로 인한 피부선량의 증가를 확인하기 위하여 고정용구의 피부밀착 부위를 감소시킴에 따른 산란선의 감소를 CT 스캔한 이미지를 이용하여 전산화치료계획 시스템을 통해 확인하였다. 또한 고정용구의 커버 부위 감소에 따른 셋업의 재현성문제를 확인하기 위하여 DRR과 CT영상을 이용하여 셋업의 차이를 확인하였다. 고정용구로 커버하는 부위를 감소시킴에 따라 피부표면의 선량은 유의하게 감소하였으며 얼굴 전체를 커버하여 고정하지 않아도 재현성에 재현성에 큰 차이가 없음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In head and neck radiation therapy, the thermoplastic immobilization mask used for fixing the patient's posture and reproducibility causes scattered rays by being in close contact with the skin. To investigate the increase in skin dose due to the scattered rays generated from the immobilization mask, we evaluated dose reduction by decreasing contact between face skin and immobilization mask in computerized radiotherapy planning system with CT scanned images. In addition, to confirm the reproducibility problem of the setup due to the decrease in the cover area of immobilizing, the difference of each setup was confirmed using DRR and CT images. As the mask area covered for immobilizing was reduced, the dose on the skin surface significantly decreased, and it was confirmed that there was no significant difference in reproducibility even if the entire face was not covered and fixed.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Optimized thermoplastic mask for immobilization.
그림 Fig. 2. Dose point on the phantom for evaluation of dose from scattered ray.
그림 Fig. 3. DRR images for evaluation of set-up reproducibility.
그림 Fig. 4. Radiation therapy planning and point dose on the same point at each mast type.
표 Table 1. Point Dose at each type of masks
표 Table 2. Dose difference referred from mask A
표 Table 3. Difference of reproducibility in each set-up
표 Table 4. Rotation of reproducibility in each set-up

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 고정용구의 사용으로 오히려 빔의 경로에서 산란선이 발생하여 피부 표면에 불필요한 방사선량을 전달할 수 있다. 본 연구에서는 두·경부 방사선치료에서 사용하는 열가소성 플라스틱 마스크 고정용구로 인한 피부표면에서의 선량증가를 정량적으로 확인하였다. 또한 이와 같은 표면선량의 증가를 피하기 위하여 얼굴을 커버하는 면적을 줄인 고정용구 마스크의 셋업 재현성까지 함께 확인하였다.

제안 방법

본 연구에서 적용한 세 타입의 마스크의 얼굴에 대한 고정부위가 다르므로 이에 따른 재현성의 차이를 확인하기 위하여 각 마스크별로 세 차례에 걸쳐 반복적으로 셋업을 시행하고 이를 각각 스캔한 CT영상들을 이용하여 Fig. 3과 같이 전산화방사선 치료계획시스템에서 디지털로 재구성한 방사선영상인 DRR(digital reconstructed radiography)을 제작한 후 비교하였다.
DRR은 정면영상과 측면영상을 각각 재구성하였으며 각 마스크 타입별로 첫 번째 CT 스캔 영상의 DRR을 기준하여 각 방향으로의 셋업 차이를 영상 분석도구인 ImageJ(NIH, US)로 확인하였다. 정면영상 DRR에서 X축(좌우방향) 확인을 위해 회전중심점에서 광대뼈 가로축까지의 거리를 측정, 측면영상 DRR에서 Y축(앞뒤방향) 확인을 위해 회전중심점에서 마루뼈 경계까지의 거리를 측정, Z축(머리발방향) 확인을 위해 회전중심점에서 뒤통수뼈 가로축 경계까지의 거리를 측정하여 비교하였다.
본 연구에서 적용한 세 타입의 마스크의 얼굴에 대한 고정부위가 다르므로 이에 따른 재현성의 차이를 확인하기 위하여 각 마스크별로 세 차례에 걸쳐 반복적으로 셋업을 시행하고 이를 각각 스캔한 CT영상들을 이용하여 Fig. 3과 같이 전산화방사선 치료계획시스템에서 디지털로 재구성한 방사선영상인 DRR(digital reconstructed radiography)을 제작한 후 비교하였다.
각 마스크를 적용한 팬텀에 대하여 CT(GE Revolution Evo, GE, US)스캔을 하였다. 세종류의 마스크에 대한 재현성 평가를 위하여 각 마스크별로 3번의 셋업과 CT 스캔을 반복하여 시행하였다.
이에 본 연구 에서는 열가소성 플라스틱 마스크 고정용구의 피부밀착부위를 최소화 하여 피부선량의 감소여부를 전산화치료계획 시스템을 이용하여 확인하였으며 이에 따른 셋업의 재현성 수준까지 비교하였다.
DRR은 정면영상과 측면영상을 각각 재구성하였으며 각 마스크 타입별로 첫 번째 CT 스캔 영상의 DRR을 기준하여 각 방향으로의 셋업 차이를 영상 분석도구인 ImageJ(NIH, US)로 확인하였다. 정면영상 DRR에서 X축(좌우방향) 확인을 위해 회전중심점에서 광대뼈 가로축까지의 거리를 측정, 측면영상 DRR에서 Y축(앞뒤방향) 확인을 위해 회전중심점에서 마루뼈 경계까지의 거리를 측정, Z축(머리발방향) 확인을 위해 회전중심점에서 뒤통수뼈 가로축 경계까지의 거리를 측정하여 비교하였다. 재현성의 오차는 첫 번째 CT스캔의 DRR에서의 거리를 기준으로 두 번째와 세 번째 CT스캔의 DRR에서 나타난 차이를 평균하여 상대적인 오차로 표현하였다.
셋업에서의 세 축 방향에 대한 차이 확인과 함께 회전여부에 대한 셋업오차도 확인하였다. 첫 번째 CT스캔 영상을 기준으로 정중시상면과 아래턱뼈 사이의 각도를 전산화방사선치료시스템에서 확인하여 비교하였다.

대상 데이터

방사선치료 고정용구로 사용하는 열가소성 플라스틱 마스크(Aquaplast, 전성물산, Korea)를 인체 머리를 모사한 팬텀(RS-109, RSD, US)에 적용하여 제작하였으며 이때 고정용구로 인한 피부의 산란선 영향을 비교하기 위하여 피부에 밀착되는 면적이 다른 세 타입의 마스크를 제작하여 적용하였다. 기존의 방사선치료에서 적용하는 방식을 비교의 기준으로 설정하기 위하여 Fig.

데이터처리

산란선 비교 지점은 고정용구가 피부를 덮고 있는 부위에서의 차이를 비교하기 위하여 Fig. 2와 같이 마스크별로 얼굴을 덮는 위치 차이를 고려한 다섯 구역으로 나눈 후 피부표면과 1 cm 및 2 cm 각 깊이에서 13~14개 동일한 지점에 대한 선량을 계산하고 SPSS(IBM, US)를 이용하여 마스크 종류에 따른 동일한 지점의 선량끼리 대응표본 비교를 위한 paired T-test를 통하여 비교분석을 시행하였다.

성능/효과

또한 마스크 타입 A를 기준으로 마스크 타입B와 타입C의 선량변화 값의 평균과 표준편차 그리고 p값은 Table 2과 같다. 마스크에서 얼굴을 커버하는 면적이 적을수록 표면의 선량은 감소하고 있으며 표면으로부터 깊이가 깊어질수록 선량의 감소 정도는 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
팬텀을 이용한 본 연구에서는 열가소성 플라스틱 마스크로 얼굴 전체를 커버하지 않고 고정부위를 줄여 셋업에 필요한 면적만을 커버하는 방법으로 셋업의 재현성을 확인하면서 치료와 관련이 적은 피부 표면선량을 유의하게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 팬텀을 대상으로 한 한계점으로 실제 환자의 경우 발생될 수 있는 변수를 고려할 필요가 있어 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

후속연구

본 연구에서 사용한 세 종류의 마스크 타입에 따라 셋업 오차의 방향성이 보이고 있으며 이는 고정 부위의 차이와 셋업을 시행하는 연구자의 인적 요인이 반영된 것으로 판단되므로 추후에 더 다양한 방식과 많은 연구 인력동원을 통하여 인적 요인으로 인한 오차의 발생을 줄일 수 있는 연구가 이어져야 할 것으로 사료된다. 또한 마스크의 종류에 따른 재료 및 조성의 차이도 표면선량과 고정효율에 영향을 미칠 것으로 예상되므로 이를 고려하는 선량학적 평가 연구가 이어져야 할 것으로 사료된다.
팬텀을 이용한 본 연구에서는 열가소성 플라스틱 마스크로 얼굴 전체를 커버하지 않고 고정부위를 줄여 셋업에 필요한 면적만을 커버하는 방법으로 셋업의 재현성을 확인하면서 치료와 관련이 적은 피부 표면선량을 유의하게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 팬텀을 대상으로 한 한계점으로 실제 환자의 경우 발생될 수 있는 변수를 고려할 필요가 있어 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서 사용한 세 종류의 마스크 타입에 따라 셋업 오차의 방향성이 보이고 있으며 이는 고정 부위의 차이와 셋업을 시행하는 연구자의 인적 요인이 반영된 것으로 판단되므로 추후에 더 다양한 방식과 많은 연구 인력동원을 통하여 인적 요인으로 인한 오차의 발생을 줄일 수 있는 연구가 이어져야 할 것으로 사료된다. 또한 마스크의 종류에 따른 재료 및 조성의 차이도 표면선량과 고정효율에 영향을 미칠 것으로 예상되므로 이를 고려하는 선량학적 평가 연구가 이어져야 할 것으로 사료된다.

참고문헌 (14)

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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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