초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
□ 연구의 목적
본 연구의 목적은 초소형 X-선 튜브를 이용한 질내 근접방사선치료 장치를 개발하고 임상적 활용을 위한 품질관리시스템 및 선량계산 프로그램을 개발하는 것임. 이를 위해서 초소형 X-선 튜브를 이용한 질내 근접방사선치료 장치 제작에 필요한 기반기술을 개발하고, 이를 임상에 적용하기 위한 어플리케이터를 제작해야함. 또한 정확한 선량 예측 및 방사선 치료를 위하여 X-선 발생장치로부터 발생한 X-선의 물리적 특성을 측정할 수 있는 인체모사 팬톰과 품질관리용 측정 시스템을 구축하고 임상적용

□ 연구의 목적 및 내용
□ 연구의 목적
본 연구의 목적은 초소형 X-선 튜브를 이용한 질내 근접방사선치료 장치를 개발하고 임상적 활용을 위한 품질관리시스템 및 선량계산 프로그램을 개발하는 것임. 이를 위해서 초소형 X-선 튜브를 이용한 질내 근접방사선치료 장치 제작에 필요한 기반기술을 개발하고, 이를 임상에 적용하기 위한 어플리케이터를 제작해야함. 또한 정확한 선량 예측 및 방사선 치료를 위하여 X-선 발생장치로부터 발생한 X-선의 물리적 특성을 측정할 수 있는 인체모사 팬톰과 품질관리용 측정 시스템을 구축하고 임상적용을 위한 커미션닝 검사와 품질관리 시스템을 구축해야함. 마지막으로 커미션닝된 X-선 빔데이터를 기반으로 환자에 조사되는 방사선량을 최적화하여 예측가능한 선량계산프로그램을 만들고 이 프로그램의 유효성을 확인해야 함.

□ 연구개발 내용 1 (1년차)
○ 기개발된 자궁내막암 치료장비 자료조사 및 치료시스템 개념 설계
○ 자궁내막암 질내 근접치료용 X선 타겟 설계 및 제작
○ 자궁내막암 질내 근접치료용 초소형 X선 튜브 제작 및 성능평가
○ X-선을 검출할 수 있는 방사선 선량 검출기를 평가하고 적합한 검출기를 선정함. 선정한 검출기를 이용하여 초소형 X선 튜브에서 발생한 X-선의 에너지 분포 및 심부선량백분율(percentage depth dose)을 측정하고 분석함.
○ 초소형 X-선 튜브를에서 발생하는 X-선의 선량특성에 적합한 선량계산모델 알고리즘을 조사하고, 측정데이터를 가장 잘 표현할 수 있는 X-선 에너지분포 및 심부선량백분율 선량모델을 수립함. (위탁과제)

□ 연구개발 내용 2 (2년차)
○ 초소형 X선 튜브의 안정성 및 신뢰성 평가
○ 자궁내막암 질내 근접치료용 어플리케이터, X선 필터 및 콜리메이터 설계 및 제작
○ PC 기반의 자동 구동 시스템 개발
○ 근접 방사선치료 장치의 선량률(dose rate) 및 선량분포(dose distribution) 획득 및 검증을 위한 인체모사 팬톰을 설계하고 개발함.
○ 근접 방사선치료장치용 선량률, 선량분포 및 기타 특성을 측정할 수 있는 품질관리용 측정시스템을 구축함.
○ 2D 선량분포계산 알고리즘을 개발하고, 2D 가시화 프로그램을 통해 선량분포를 확인할 수 있음. (위탁과제)

□ 연구개발 내용 3 (3년차)
○ 치료 방사선량 측정 및 전산모사 결과 비교를 통한 치료장비의 최적화
○ 근접 방사선치료 장치와 전용 방사선치료계획 프로그램의 연동성을 평가함.
○ 본 연구에서 개발한 근접 방사선치료 장치와 상용화되어있는 방사선치료장치를 비교평가함.
○ 개발한 X-선 근접 방사선치료 장치를 이용한 임상적용 프로토콜을 정립함.
○ 인체모사 팬톰에서의 3차원 선량분포를 가시화하는 프로그램을 개발함. 특히 측정데이터와 선량계산 모델 간 데이터 커미셔닝(commissioning) 기능을 개발하여 측정데이터와 시뮬레이션 데이터의 정확도를 비교검증함. (위탁과제)

□ 연구개발성과
본 연구는 세계 최초로 냉각시스템이 필요없고 작동시간이 500시간 정도 되는 X-선 기반의 질내 근접 방사선치료 장치를 개발하였으며 임상적 활용을 위하여 품질관리용 팬톰 및 선량계산 시스템을 구축하였다. 또한 다양한 직경의 어플리케이터를 개발하였으며 드웰 포지션과 시간에 따른 근접방사선치료의 시행을 위한 Linear Motion Stage를 개발하였다.

□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
본 연구를 성공적으로 마무리하면 X-선 기반의 근접 방사선치료 장치의 상용화를 추진하고, 한 편으로는 실제 환자를 포함하는 임상연구를 수행하여 식약청에서 새로운 방사선 치료기기 허가를 받을 수 있다. 이를 통해 현재 사용되고 있는 동위원소인 이리듐-192 기반의 근접방사선치료 장치의 일부를 대체할 수 있으며, 국내뿐만 아니라 외국으로의 수출도 가능하다.

(출처 : 요약문 13p)

Abstract ▼

□ Purpose&Contents
□ Purpose
This study consists of three parts. First, we will develop fundament technologies and clinical applicators for x-ray based vaginal brachytherapy using mico x-ray tube. Second, we will establish body simulation phantom for acquiring and verifying dose rate and distr

□ Purpose&Contents
□ Purpose
This study consists of three parts. First, we will develop fundament technologies and clinical applicators for x-ray based vaginal brachytherapy using mico x-ray tube. Second, we will establish body simulation phantom for acquiring and verifying dose rate and distribution of generated x-ray and dose measurement system for quality control and commissioning for clinical application. Lastly, We will develop dose calculation program which offers optimized radiation dose distribution using on x-ray commissioning data and validate the efficacy of the program. This study also includes comparative evaluation of commercialized systems with brachytherapy equipment developed in this study and developing clinical application protocol.

□ Contents of Research Development (the first year)
○ Data research of previously developed therapeutic equipment for Endometrial cancer and concept design of therapeutic system
○ Design and manufacture of X-ray target of vaginal brachytherapy for Endometrial cancer
○ Manufacture and performance evaluation of micro X-Ray tube of vaginal brachytherapy for Endometrial cancer
○ Evaluation of radiation dose detector for X-ray and selection of proper one. Measurement and analysis of percentage depth dose and energy distribution of X-ray generated from micro X-ray tube by using selected detector
○ Examination of dose calculation model algorithm specific to characteristics generated from micro X-ray tube and establishment ofpercentage depth dose model with X-ray energy distribution which can bestexpress measurement data (commissioned task)

□ Contents of Research Development 2 (the second year)
○ Evaluation of micro X-ray tube's stability and reliability
○ Design and manufacture of applicators, X-ray filter and collimator of vaginal brachytherapy for endometrial cancer
○ Development of PC-based auto-driving system
○ Design and Development of body simulation phantom for acquiring and verifying dose rate and distribution of brachytherapy equipment
○ Building of dose measurement system for quality control, which is capable of measuring dose rate and distribution and other features of brachytherapy equipment
○ Development of 2D dose distribution calculation algorithm and verification of dose distribution through 2D visualization program

□ Contents of Research Development 3 (the third year)
○ Optimization of therapy equipment through comparisons of computer simulations and measurements of therapeutic radiation dose
○ Evaluation of the linkage between brachytherapy equipment and dedicated radiotherapy planning program
○ Comparative evaluation of commercialized systems with brachytherapy equipment developed in this study
○ Establishment of clinical application protocol using X-ray brachytherapy equipment
○ Development of program for visualizing 3D dose distribution in body simulation phantom. In particular, comparative verification of the precision of measurement and simulation data by developing the function ofdata commissioning between measurement data and dose calculation model(commissioned task)

□ Results
This study is a research which develops a x-ray based vaginal brachytherapy device which doses not need a cooling system and operates around 500 hours using micro x-ray tube for the first time in the world. Quality assurance phantom and treatment planning system are also developed to apply in clinical practice. Finally, we developed applicators of various diameters and a Linear Motion Stage to adaptive brachytherapy as dwell-position and -time.

□ Expected Contribution
If successfully completed, we will promote the commercialization of the x-ray based brachytherapy device and perform clinical trial enrolling real patients to be authorized by the Food and Drug Administration. This will allow us replacing Iridium-192 based brachytherapy devices with x-ray based brachythrerapy in clinical practice in some degree. It is also possible to export the device to foreign countries.

(source : SUMMARY 15p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 보고서요약 ... 2
• 제 출 문 ... 11
• 보고서 요약서 ... 12
• 국문 요약문 ... 13
• SUMMARY ... 15
• 영문목차 ... 17
• 목차 ... 17
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 19
• 1-1. 연구개발 목적 ... 19
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 19
• 1-3. 연구개발 범위 ... 21
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 26
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 81
• 4-1. 목표달성도 ... 81
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 82
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 84
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 87
• 7. 연구개발성과의 보안등급 ... 88
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 88
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 89
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 89
• 11. 기타사항 ... 90
• 12. 참고문헌 ... 91
• 끝페이지 ... 93