고에너지 선형가속기의 Independent Collimator를 이용한 비대칭 방사선 조사시 방사선량 결정에 미치는 요인에 관한 연구

Dosimetric Characteristics of Dual Photon Energy Using Independent Collimator Jaws

목적 : 의료용 선형가속기의 Independent Collimator는 현재 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 방사선량의 계산과 MU(Monitor Unit)의 계산에 사용되는 모든 기본 자료는 대칭 조사면를 기준으로 작성되었기 때문에 independent collimator를 사용한 비대칭적인 조사면의 경우 현재 사용하고 있는 계산 방식을 그대로 적용함에 무리가 있을 것으로 생각된다. 따라서 이러한 의문에 대한 체계적이고 과학적인 검토가 필요할 것으로 사료되어 본 연구를 진행하였다. 대상 및 방법 :본 연구는 Dual Photon Beam(6MV와 15MV)을 산출(産出)하는 선형가속기(Linac 1800, Varian Co)에서 collimator 사용시 산란 방사선의 총채로 표현되어지는 field size factor, beam qualify에 영향을 미치는 HVL와 PDD를 조사하였다. 먼저 field size factor는 water phantom(WP 600C Wellhofer, Germany)내의 Dmax에서 field size $3{\times}3cm$에서 $35{\times}35cm$까지의 방사선량의 변화를 square field로 $1cm^2$씩 증가시켜 가며 0.6cc ion chamber(NE 2571)로 측정하였다. Beam quality는 100cm SSD(source-surface distance)에서 $5{\times}5$, $10{\times}10$, $15{\times}15$ 및 $20{\times}20cm$ field size로 0, 3 및 10cm off-axis distance와 dmax 4, 10, 15 및 20cm의 깊이에서 측정하였다. Dose distribution을 분석하기 위하여 film densitometer와 water phantom(IC 10 ion chamber)을 사용, $10{\times}10cm$ field size에서 5, 10 및 15cm의 off-axis distance까지의 방사선량의 분포를 관찰하고 대칭 방사선 조사면와 비교 분석하여 실제 isodose 분포에 미치는 영향을 관찰하였다. 결과: 1) Relative field size factor는 중심 축에서 off-axis lateral distance에 따라 다양하게 변화하였는데 6MV X-선의 경우 최대 $3.1\%$, 15MV X-선의 경우 최대 $5\%$까지의 변화를 보였다. 이때 off-axis factor를 구하여 교정을 하였을 경우 중심 축의 field size factor와 거의 유사한 값에 도달할 수 있었다. 2) Beam qualify의 변화를 관찰하기 위한 실험에서 HVL는 off-axis distance가 멀어질수록 감소하였고 PDD도 off-axis distance가 멀어지고 측정 깊이가 깊어질수록 감소되는 현상을 보였다. 통상적인 방사선 치료시에 이용되는 $5{\times}5cm$ 이상의 field size와 15cm 이내의 깊이에서는 3cm 와 l0cm의 off-axis에서 6MV X-선은 평균 $0.5\%$와 $2\%$, 15MV X선은 $0.4\%$와 $1.4\%$의 감소 현상을 보여 큰 편차를 관찰할 수 없었다. 3) Isodose distribution은 off-axis distance가 멀어질수록 depth dose의 증가치가 감소되었으며 특히 central axis의 가장자리 부위에서는 isodose curve의 위축이 확연하였다. 결론 : Independent collimator를 사용하여 비대칭 방사선 치료를 할 경우 MU의 계산은 off-axis factor와 PDD 보정이 필수적이며 임상적으로는 중심 축에서의 과소조사에 대한 정밀한 주의가 필요할 것으로 사료된다.

Purpose : The accurate dosimetry of independent collimator equipped for 6MV and 15MV X-ray beam was investigated to search for the optimal correction factor. Materials and Methods : The field size factors, beam quality and dose distribution were measured by using 6MV, 15MV X-ray Field size factors were measured from $3{\times}3cm^2$ to $35{\times}35cm^2$ by using 0.6cc ion chamber (NE 2571) at Dmax. Beam qualities were measured at different field sizes, off-axis distances and depths. Isodose distributions at different off-axis distance using $10\times10cm^2$ field were also investigated and compared with symmetric field. Result: 1) Relative field size factors was different along lateral distance with maximum changes in $3.1\%$ for 6MV and $5\%$ for 15MV. But the field size factors of asymmetric fields were identical to the modified central-axis values in symmetric field, which corrected by off-axis ratio at Dmax. 2) The HVL and PDD was decreased by increasing off-axis distance. PDD was also decreased by increasing depth For field size more than $5{\times}cm^2$ and depth less than 15cm, PDD of asymmetric field differs from that of symmetric one ($0.5\~2\%$ for 6MV and $0.4\~1.4\%$ for 15MV). 3) The measured isodose curves demonstrate divergence effects and reduced doses adjacent to the edge close to the flattening filter center was also observed. Conclusion . When asymmetric collimator is used, calculation of MU must be corrected with off-axis and PDD with a caution of underdose in central axis.