The Development of Air-kerma Strength Calculation Algorithm in Terms of the Absorbed Dose to Water for HDR Ir-192 Source

기준점에서의 물 흡수선량을 이용한 Ir-192 선원의 공기커마 세기 계산을 위한 알고리즘 개발

The aim of this study was to develop the calculation algorithm of source strength of Ir-192 source In terms of the absorbed dose to water instead of an apparent activity (Ci). For this work the Multi Purpose Brachytherapy Phantom(MPBP) was developed, which was designed to locate the source and the chamber precisely at a specific position Inside the water phantom. The reference point of measurement was set at the 5 cm distance along the transverse axis of the source. For a brachytherapy source calibration, the absorbed dose to water calibration factor ($N_{D.W.Q}$) of an lonization chamber were determined and then apply standard protocols of absorbed dose to water. The calibration factor ($N_{D.W.Q}$) of the ion chamber (TM30013, PTW, Germany) was determined using the EGSnrcCPP Monte Carlo Code. The calculated calibration factor ($N_{D.W.Q}$) was 5.28 cGy/nC. The calculated factor was then used to determine the absorbed dose to water from which the air kerma strength for an Ir-192 source can be easily derived at the reference point (5 cm). The calculated air kerma strength showed discrepancies of -0.6% to +1.8% relative to the air kerma strength provided by the vendor, In this work we demonstrated that the air kerma strength ($S_k$) could be determined from the absorbed dose to water calibration factor for Ir-192 source. In audition, this source calibration method could be applied directly to the dose Calculation formalism of AAPM report TG-43.

본 연구의 목적은 Ir-192 선원의 검교정을 겉보기 방사능(apparent activity)을 이용하지 않고 물속 기준점에서 흡수선량을 측정함으로써 공기커마 세기(air-kerma strength, Sk)를 계산하고자 알고리즘을 개발하였다. 연구를 위하여 근접치료용 다목적 팬톰(multi purpose brachytherapy Phantom, MPBP)을 제작하였다. 물 흡수선량 측정은 고선량률 근접치료기(micro-Selectron, Nucletron, Netherlands)에 장착된 Ir-192 선원(Mallinckrodt Medical B.V., Netherlands)을 대상으로 측정하였다. 물 흡수선량은 몬테칼로 계산방법으로 계산된 이온전리함(TM30013, PTW, Germany)의 물 흡수선량 교정인자($N_{D.W.Q}$)를 이용하여 결정하였다. 물 흡수선량은 한 개의 선원에 대하여 4 cm에서 7 cm까지 측정하였다. 측정된 값은 전산화 치료계획 장치에서(plato BPS, ver 13.2, Nucletron, Netherlands) 계산된 값과 비교하였다. 공기커마 세기(Sk)는 기준점 5 cm되는 곳에서 3개의 Ir 선원에 대하여 구하였다. 계산된 공기커마 세기는 선원제조사에서 제공된 값과 비교하였다. 몬테칼로 계산방법으로 계산된 이온전리함의 물 흡수선량 교정인자는 5.28 cGy/nC이었다. 한 개 선원에서 측정한 물 흡수선량 값은 -2.16%에서 -0.84%까지 상대오차를 나타내었다. 공기커마 세기는 제조사에서 제공된 값과 비교하여 -0.6%에서 +1.8% 제조사 권고치 ${\pm}5%$ 이내로 잘 일치하였다. 본 연구에서 개발한 알고리즘은 기준점에서의 물 흡수선량을 정확히 결정함으로써 선원의 공기커마 세기를 구할 수 있었다. 이러한 물 흡수선량을 통한 Ir-192 선원의 검교정 방법들은 미국의학물리학회(AAPM) 보고서 TG-43에서 권고한 흡수선량 계산 알고리즘에 바로 적용할 수 있는 것으로 사료된다.