Radiation Absorbed Dose Calculation Using Planar Images after Ho-166-CHICO Therapy

Ho-166-CHICO 치료 후 평면 영상을 이용한 방사선 흡수선량의 계산

Ho-l66 was produced by neutron reaction in a reactor at the Korea Atomic Energy Institute (Taejon, Korea). Ho-l66 emits a high energy beta particles with a maximum energy of 1.85 MeV and small proportion of gamma rays (80 keV). Therefore, the radiation absorbed dose estimation could be based on the in-vivo quantification of the activity in tumors from the gamma camera images. Approximately 1 mCi of Ho-l66 in solution was mixed into the flood phantom and planar scintigraphic images were acquired with and without patient interposed between the phantom and scintillation camera. Transmission factor over an area of interest was calculated from the ratio of counts in selected regions of the two images described above. A dual-head gamma camera(Multispect2, Siemens, Hoffman Estates, IL, USA) equipped with medium energy collimators was utilized for imaging(80 keV${\pm}$10%). Fifty-nine year old female patient with hepatoma was enrolled into the therapeutic protocol after the informed consent obtained. Thirty millicuries(110MBq) of Ho-166-CHICO was injected into the right hepatic arterial branch supplying hepatoma. When the injection was completed, anterior and posterior scintigraphic views of the chest and pelvic regions were obtained for 3 successive days. Regions of interest (ROIs) were drawn over the organs in both the anterior and posterior views. The activity in those ROIs was estimated from geometric mean, calibration factor and transmission factors. Absorbed dose was calculated using the Marinelli formula and Medical Internal Radiation Dose (MIRD) schema. Tumor dose of the patient treated with 1110 MBq(30 mCi) Ho-l66 was calculated to be 179.7 Gy. Dose distribution to normal liver, spleen, lung and bone was 9.1, 10.3, 3.9, 5.0 % of the tumor dose respectively. In conclusion, tumor dose and absorbed dose to surrounding structures were calculated by daily external imaging after the Ho-l66 therapy for hepatoma. In order to limit the thresholding dose to each surrounding organ, absorbed dose calculation provides useful information.

방사성 동위원소의 치료에 베타 방출 선원이 많이 이용되고 있다. 베타 방출 핵종 들은 투과력이 약해 방사선 도달거리 (range)가 짧아 병소내에 직접 주입하여 선택적으로 병소만을 조사하여 치료 의 효과를 얻을 수 있고 주변 정상 조직의 방사선 피폭을 줄일 수 있다. 최근 한국 원자력연구소의 원자로인 하나로를 이용하여 베타 입자 방출체인 Ho-l66 용액을 만들어 여기에 키토산 화합물을 표지 하였다. Ho-l66 은 고 에너지 베타 방출체라는 점과 일부 감마선이 방출됨으로써 감마카메라로 쉽게 영상을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 감마카메라로 얻은 평면 영상을 이용하여 Ho-l66으로 치료한 부위와 그 주변의 정상 장기들의 방사선 홉수선량을 구하였다. 감마카메라는 Siemens 의 2중 head를 가진 Multispect2 시스템이 이용되었고, 콜리메이터는 medium energy, 최대 에너지는 80 keV, 창은 20%로 5분간 영상을 획득하였다. Ho-166 에 대한 투과인자 (transmission factor)는 환자 있을 때와 없을 때의 영상으로 관심영역의 ROIs 의 비로 구하였다 .3일간의 평면 영상으로 유효반감기를 구하여 Marinelli 공식과 MIRD 공식으로 베타입자에 대한 방사선 흡수선량을 구하였다. 감마선에 의한 흡수선량은 매우 적으므로 무시하였다. Transmission factor는 환자에 따라 다르지만 1110 MBq(30 mCi)을 주입하여 치료에 임한 간암 환자의 경우 간은 4.6, 비장은 4.65, 폐는 3.34, 뼈는 5.65 의 값을 보였다. 방사선 홉수선량은 tumor 에는 179.7, 정상간에는 16.3, 비장은 18.5, 폐에는 7.0, 뼈에는 9.0 Gy 가 각각 계산되었다. 이를 tumor dose 에 100%로 normalization 시킬 경우 정상간, 비장, 폐, 뼈에 각각 9.1, 10.3, 3.9, 5.0%로 분포되었음을 알았다. 본 연구를 통하여 tumor dose 뿐만이 아니고 주변 주요 위험장기 (critical organ) 에 대한 방사선 흡수선량을 전ㆍ후면 평면영상으로 얻을 수 있음을 보여 줌으로써 평면영상법을 이용한 dosimetry 의 가능성을 보았다. 또한 주변 주요 위험 장기의 한계선량에 맞는 주입할 양을 결정하는데 기초 자료가 될 수 있음을 보여준다.