감마나이프 방사선 수술 치료계획에서 선량분포 계산 프로그램에 관한 연구

A Study on Dose Distribution Programs in Gamma Knife Stereotactic Radiosurgery

감마나이프를 이용하는 정위적 방사선 수술 치료계획 프로그램 중에서 선량계산 프로그램을 PC에서 작성하고, 작성한 프로그램 GP1(Gamma Project 1) 을 상용화된 치료계획 프로그램인 KULA와 비교하여 선량분포 50% 지점에서 등선량분포의 차이와 편차를 계산함으로써 GPI을 평가하고자 한다. 또한 radiochromic 필름에 감마나이프로 방사선을 조사하여 선량분포를 계산하고, 이를 KULA, GPI에 의한 선량분포와 비교하여 GPI을 검증하고자 한다. 프로그램 작성은 프로그램 제작 언어인 IDL(Interactive Data Language)을 사용하였으며, 선량계산 알고리듬은 상용 치료계획 프로그램인 KULA의 알고리듬을 사용하였다. GP1을 평가하기 위해 반경이 80 mm인 구형 팬톰 중심에서 각 콜리메이터마다 세 방향 (축상면, 시상면, 관상면)에서의 선량분포를 계산하고, 이를 KULA에 의한 선량분포와 비교하였다. 또한 팬톰내 임의의 한 지점에서 GPl과 KULA에 의한 선량분포를 비교하여 두 프로그램간의 선량분포 차이를 계산하였다. 이를 검증하기 위해 팬톰 내부에 radiochromic 필름올 장치하여 방사선을 조사한 후 필름의 선량분포를 상용화된 프로그램 KULA와 본 연구에서 작성한 프로그램 GP1에 의한 선량분포와 비교하여 그 차이를 확인하였다. 그 결과 팬톰 중심에서 GPl과 KULA에 의한 선량분포는 50% 선량분포에서 $\pm$3% 이내의 편차를 나타내었으며, 임의의 지점에서도 같은 결과를 보여주었다. 콜리메이터 크기가 작고 선량분포의 값이 작을수록 두 프로그램의 차이가 커짐을 알 수 있었다. GPl 검증을 위한 필름에서의 선량분포 또한 두 프로그램에서의 선량분포와 잘 일치함을 알 수 있었다. 이로써 치료계획시 GPl에 의한 선량분포의 사용이 가능성을 확인하였다.

The dose distribution evaluation program for the stereotactic radiosurgery treatment planning system using a gamma knife has been built in order to work on PC. And this custom-made dose distribution is compared with that of commercial treatment planning program. 201 source position of a radiation unit were determined manually using a gamma knife collimator draft and geometrical coordinates. Dose evaluation algorithm was modified for our purpose from the original KULA, a commercial treatment planning program. With the composed program, dose distribution at the center of a spherical phantom, 80 mm in diameter, was evaluated into axial, coronal and sagittal image per each collimator. Along with this evaluated data, the dose distribution at a arbitrary point of inside the phantom was compared with those from KULA. Radiochromic film was set up at the center of the phantom and was irradiated by gamma knife, for the verification of dose distribution. In result, the deviation of the dose distribution from that of KULA is less than ${\pm}$3%, which is equivalent to ${\pm}$0.3 mm in 50% isodose distribution for all examined coordinates and film verification. The custom-made program, GPl is proven to be a good tool for the stereotactic radiosurgery treatment planning program.