Radiation Dose of Lens and Thyroid in Linac-based Radiosurgery in Humanoid Phantom

선형가속기형 방사선수술시 인형 팬텀에서 수정체 및 갑상선 선량

Purpose : Although many studies have investigated the dosimetric aspects of stereotactic radiosurgery in terms of target volume, the absorbed doses at extracranial sites: especially the lens or thyroid - which are sensitive to radiation for deterministic or stochastic effect -have infrequently been reported. The aim of this study is to evaluate what effects the parameters of radiosurgery have on the absorbed doses of the lens and thyroid in patients treated by stereotactic radiosurgery, using a systematic plan in a humanoid phantom. Materials and Methods : Six isocenters were selected and radiosurgery was planned using the stereotactic radiosurgery system which the Department of Therapeutic Radiology at Seoul National University College of Medicine developed. The experimental radiosurgery plan consisted of 6 arc planes per one isocenter, 100 degrees for each arc range and an accessory collimator diameter size of 2 cm. After 250 cGy of irradiation from each arc, the doses absorbed at the lens and thyroid were measured by thermoluminescence dosimetry. Results : The lens dose was 0.23$\pm$0.08$\%$ of the maximum dose for each isocenter when the exit beam did not pass through the lens and was 0.76$\pm$0.12$\%$ of the maximum dose for each isocenter when the exit beam passed through the lens. The thyroid dose was 0.18$\pm$0.05$\%$ of the maximum dose for each isocenter when the exit beam did not pass through the thyroid and was 0.41$\pm$0.04$\%$ of the maximum dose for each isocenter when the exit beam Passed through the thyroid. The passing of the exit beam is the most significant factor of organ dose and the absorbed dose by an arc crossing organ decides 80$\%$ of the total dose. The absorbed doses of the lens and thyroid were larger as the isocenter sites and arc planes were closer to each organ. There were no differences in the doses at the surface and 5 mm depth from the surface in the eyelid and thyroid areas. Conclusion : As the isocenter and arc plane were placed closer to the lens and thyroid, the doses increased. Whether the exit beams passed through the lens or thyroid greatly influenced the lens and thyroid dose. The surface dose of the lens and thyroid consistently represent the tissue dose. Even when the exit beam passes through the lens and thyroid, the doses are less than 1$\%$ of the maximum dose and therefore, are too low to evoke late complications, but nevertheless, we should try to minimize the thyroid dose in children, whenever possible.

목적 : 정위방사선수술은 뇌동정맥기형 및 청신경초종, 뇌수막종양, 뇌하수체종양 뿐만 아니라 단일 전이성 종양의 치료에 있어서도 그 이용의 빈도가 급격히 늘어나는 추세이다. 그에 따라 목표부위에 있어서 정위방사선술의 선량분포에 관한 연구는 많이 발표되고 있으나 두 개강 외의 수정체 갑상선과 같이 방사선의 결정적 또는 확률적 효과에 민감한 장기와 같은 조직에서 흡수되는 선량에 관한 자료는 극히 제한적이다. 본 연구는 인체모형에서 방사선수술시 수정체 및 갑상선의 선량을 측정하고 그 선량에 영향을 미치는 변수를 규명하고자 하였다. 대상 및 방법 : 6 곳의 상이한 회전중심점에서 각각 서울대학교 의과대학 치료방사선과학교실에서 개발한 선형가속기형 정위방사선수술 기법을 이용하여 치료계획을 세웠다. 각 회전중심점당 6개의 arc를 기본으로 하고 각 arc의 범위는 100도를 기준으로 하고 보조콜리메이터 크기는 직경 2cm로 선정하였다. 각 arc 별로 250cGy 조사한 후 내회 열형광선량계를 이용하여 수정체 및 갑상선의 표면에 미치는 선량을 측정하였다. 결과 : 회전중심점 또는 arc plane 이 각 장기와 가까울수록 흡수 선량이 높았다. exit beam이 수정체나 갑상선을 지나지 않을 경우 각 장기의 선량은 최대선량의 0.23$\pm$0.08$\%$ 와 0.18$\pm$0.05$\%$ 이고, exit beam 이 수정체나 갑상선을 지나는 경우 각 장기의 선량은 최대선량의 0.76$\pm$0.12$\%$ 와 0.41$\pm$0.04$\%$ 이다. exit beam의 통과 여부가 각 장기의 선량에 미치는 가장 큰 인자이며, 장기를 통과하는 arc에 의해 흡수하는 선량은 총 선량의 80$\%$를 차지한다. 인체 모형의 표면선량과 5mm 깊이에서의 선량에 큰 차이가 없어 표면선량을 수정체 및 갑상선 선량으로 대체할 수 있다고 판단한다. 결론 : 정위방사선수술시 인체모형의 수정체와 갑상선에 흡수되는 방사선량을 측정한 결과 회전중심점 및 arc plane 이 각 장기와 가까울수록 높은 흡수 선량을 나타내었으며, exit beam이 수정체나 갑상선을 통과하는 경우 흡수선량이 높았고 exit beam의 통과 여부가 각 장기의 흡수선량에 가장 큰 영향을 미쳤다. 또한 수정체와 갑상선의 표면선량은 수정체 및 갑상선 선량과 큰 차이가 없었다. 최적의 방사선수술을 위한 계획을 수립할 경우 각 장기의 선량은 최대 1$\%$ 미만으로 후유증을 일으키기에 낮은 선량이기는 하나, 특히 소아 등에서는 갑상선 선량을 가능한 낮추어야 할 것이다.