Dose Distribution and Design of Dynamic Wedge Filter for 3D Conformal Radiotherapy

방사선 입체조형치료를 위한 동적쐐기여과판의 고안과 조직내 선량분포 특성

Wedge shaped isodoses are desired in a number of clinical situations. Hard wedge filters have provided nominal angled isodoses with dosimetric consequences of beam hardening, increased peripheral dosing, nonidealized gradients at deep depths along with the practical consequendes of filter handling and placement problems. Dynamic wedging uses a combination of a moving collimator and changing monitor dose to achieve angled isodoses. The segmented treatment tables(STT) that monitor unit setting by every distance of moving collimator, was induced by numerical formular. The characteristics of dynamic wedge by STT compared with real dosimetry. Methods and Materials : The accelerator CLINAC 2100C/D at Yonsei Cancer Center has two photon energies (6MV and 10MV), currently with dynamic wedge angles of 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 45$^{\circ}$ and 60$^{\circ}$. The segmented treatment tables(STT) that drive the collimator in concert with a changing monitor unit are unique for field sizes ranging from 4.0cm to 20.0cm in 0.5cm steps. Transmission wedge factors were measured for each STT with an standard ion chamber. Isodose profiles, isodose curves, percentage depth dose for dynamic wedge filters were measured with film dosimetry. Dynamic wedge angle by STT was well coincident with film dosimetry. Percent depth doses were found to be closer to open field but more shallow than hard wedge filter. The wedge transmission factor were decreased by increased the wedge angle and more higher than hard wedge filters. Dynamic wedging probided more consistent gradients across the field compared with hard wedge filters. Dynamic wedging has practical and dosimetric advantages over hard filters for rapid setup and keeping from table collisions. Dynamic wedge filters are positive replacement for hard filters and introduction of dynamic conformal radiotherapy and intensity modulation radiotherapy in a future.

쐐기형 선량분포는 임상에 많이 응용하고 있으며 고정쐐기여과판은 선질의 강화와 조사면 주위 의 산란선 증가, 등선량 각도의 불일치, 여과판의 장착 및 취급이 부정확하고 어려우며 입체조형 방사선 치료시 많은 조사면을 입체방향으로 중첩시킴으로서 발생되는 선량의 불균질을 방지하고 동적입체방사선조형치료(dynamic 3D conformal radiotherapy) 및 선량강도조절치료(intensity modulation radiotherapy)를 가능케 하는 동적쐐기여과판을 고안 제작한다. 동적쐐기여과판은 콜리메이터를 움직이면서 선량율을 변화시켜서 최적한 쐐기각의 등량곡선을 얻을 수 있도록 미분치료표(segmented treatment tables: STT) 유도하며 표준형의 STT를 컴퓨터에 입력시킨다. STT에 의하여 생성되는 동적쐐기여과판의 특성과 조직내 선량분포를 쐐기각, 조사변의 크기, 조사선량율둥 여러 조건하에서 측정 분석함으로서 방사선 감수성이 높은 장기 내의 종양과 저항성 이 강한 악성종양치료에 도움을 주며 전반적인 방사선치료 성과를 향상시키고자 한다. 연세암센터에서 가동되는 선형가속기 (Varian Clinac-2100C/D)를 이용하여 6MV 와 10MV 광자선과 쐐기각이 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 45$^{\circ}$, 60$^{\circ}$이고 정사각형 조사면의 한변이 4cm 부터 20cm 범위를 0.5cm 간격으로 콜리메이터를 움직이면서 선량 변동량을 표시하는 미분치료표 (STT)를 작성하였다. 쐐기투과선량인자 (wedge transmission factor) 는 표준 물팬텀내에 표준전리함을 장치하고 열린조사면과 미분치료표에 의한 쐐기조사면의 선량비료서 결정하였다. 쐐기여과판에 의한 조직내선량분포와 등량곡선 및 프로파일은 필름으로 측정하고 영상선량측정기로 작성하였다. 수식으로 유도한 미분치료표(segmented treatment tables: STT) 은 쐐기여과판의 쐐기각과 일치하였으며 쐐기투과선량인자는 쐬기각이 클수록 감소하였으며 조사변이 클수록 적어졌고 조사면 크기와의 관계는 비선형적이었다. 동적쐐기여과판에 의한 등량곡선의 쐐기 기울기는 고형여과판보다 더욱 일치된 경사각을 유지하였다. 심부선량백율은 열린조사면에 의한 것과 거의 비슷하였으며 고형쐐기여과판의 심부율보다 약간 줄어들었다. 동적쐐기여과판은 고형쐐기여과판보다 사용상, 선량측정 및 선량분포에 서 장점이 많으며 피부와 여과판사이의 길이가 길어서 침대에 부딪치는 일이 없고 피부의 산란선 오염이 감소되어 치료효과를 상승시킬 수 있다. 동적쐐기조사방법을 개발함으로서 지금까지 방사선 후유증과 종양의 불균일한 선량배열로 치료의 어려움이 있었던 분야를 개척할 수 있으며 동적입체 방사선조형치료 (dynamic 3D conformal radiotherapy) 및 선량강도조정치료 (intensity modulation radiotherapy)를 가능하게 함으로서 방사선치료성과를 향상시킬 수 있다.