Abstract
Purpose : Photoneutron dose in high-energy photon radiotherapy at linear accelerator increase the risk for secondary cancer. The purpose of this investigation is to evaluate the dose variation of photoneutron with different treatment method, flattening filter, dose rate and gantry angle in radiation therapy with high-energy photon beam ($E{\geq}8MeV$). Materials and Methods : TrueBeam $ST{\time}TM$(Ver1.5, Varian, USA) and Korea Tissue Equivalent Proportional Counter (KTEPC) were used to detect the photoneutron dose out of the high-energy photon field. Complex Patient plans using Eclipse planning system (Version 10.0, Varian, USA) was used to experiment with different treatment technique(IMRT, VMAT), condition of flattening filter and three different dose rate. Scattered photoneutron dose was measured at eight different gantry angles with open field (Field size : $5{\time}5cm$). Results : The mean values of the detected photoneutron dose from IMRT and VMAT were $449.7{\mu}Sv$, $2940.7{\mu}Sv$. The mean values of the detected photoneutron dose with Flattening Filter(FF) and Flattening Filter Free(FFF) were measured as $2940.7{\mu}Sv$, $232.0{\mu}Sv$. The mean values of the photoneutron dose for each test plan (case 1, case 2 and case 3) with FFF at the three different dose rate (400, 1200, 2400 MU/min) were $3242.5{\mu}Sv$, $3189.4{\mu}Sv$, $3191.2{\mu}Sv$ with case 1, $3493.2{\mu}Sv$, $3482.6{\mu}Sv$, $3477.2{\mu}Sv$ with case 2 and $4592.2{\mu}Sv$, $4580.0{\mu}Sv$, $4542.3{\mu}Sv$ with case 3, respectively. The mean values of the photoneutron dose at eight different gantry angles ($0^{\circ}$, $45^{\circ}$, $90^{\circ}$, $135^{\circ}$, $180^{\circ}$, $225^{\circ}$, $270^{\circ}$, $315^{\circ}$) were measured as $3.2{\mu}Sv$, $4.3{\mu}Sv$, $5.3{\mu}Sv$, $11.3{\mu}Sv$, $14.7{\mu}Sv$, $11.2{\mu}Sv$, $3.7{\mu}Sv$, $3.0{\mu}Sv$ at 10MV and as $373.7{\mu}Sv$, $369.6{\mu}Sv$, $384.4{\mu}Sv$, $423.6{\mu}Sv$, $447.1{\mu}Sv$, $448.0{\mu}Sv$, $384.5{\mu}Sv$, $377.3{\mu}Sv$ at 15MV. Conclusion : As a result, it is possible to reduce photoneutron dose using FFF mode and VMAT method with TrueBeam $ST{\time}TM$. The risk for secondary cancer of the patients will be decreased with continuous evaluation of the photoneutron dose.
목 적 : 고에너지 광자선을 이용한 방사선치료 시 발생되는 광중성자는 치료대상인 종양 주위의 인접한 정상조직에서 2차적인 암의 발생에 기인 될 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 방사선치료계획 시에 고려할 수 있는 변수 중 치료방법, 선속평탄여과판, 선량률, 갠트리 각도들을 변환시켰을 때 발생된 광중성자의 선량 변화를 비교 분석하였다. 대상 및 방법 : 실험에는 TrueBeam $ST{\time}TM$(Ver.1.5, Varian, USA)치료기를 사용하였다. 광중성자 측정 장비는 조직등가비례계수기(Tissue Equivalent Proportional Counter : TEPC)인 KTEPC를 이용하였으며, 치료대의 세로 방향으로 조사야 중앙 하단 6cm 지점에서 측정을 실시하였다. 치료방법, 선속평탄여과판의 사용유무, 선량율에 따른 광중성자 선량의 차이를 평가하기 위하여 모든 환자에 대하여 전산화치료계획시스템(Eclipse Ver 10.0, Varian, USA)으로 방사선치료계획을 각각 수립하였다. 치료방법으로는 세기변조방사선치료와 용적변조회전방사선치료로 구분하였으며, 선량율은 400MU/min, 1,200MU/min 및 2,400MU/min에 따른 차이를 평가하였다. 또한 방사선의 입사방향에 따른 광중성자 선량을 측정하였다. 결 과 : 치료방법의 차이에 따라 세기변조방사선치료와 용적변조회전방사선치료로 조사하였을 때 산란 광중성자 평균선량은 각각 $449.7{\mu}Sv$, $2940.7{\mu}Sv$로 측정되었다. 선속평탄여과판의 사용 유무에 따라 Flattening Filter(FF)모드와 Flattening Filter Free(FFF)모드에서의 산란 광중성자 평균선량은 $2940.7{\mu}Sv$, $232.0{\mu}Sv$로 측정되었다. 400, 1200, 2400 MU/min으로 선량률을 변환시켜 조사하였을 때 CASE I은 $3242.5{\mu}Sv$, $3189.4{\mu}Sv$, $3191.2{\mu}Sv$로, CASE II는 $3493.2{\mu}Sv$, $3482.6{\mu}Sv$, $3477.2{\mu}Sv$로, 그리고 CASE III에서 $4592.2{\mu}Sv$, $4580.0{\mu}Sv$, $4542.3{\mu}Sv$로 측정 되었다. $0^{\circ}$부터 $315^{\circ}$까지 $45^{\circ}$간격으로 갠트리 각도를 변환시켰을 때 산란 광중성자 선량은 10MV 광자선에 대하여 최소 $3.2{\mu}Sv$, 최대 $14.7{\mu}Sv$이었으며, 갠트리 각도가 $180^{\circ}$일 때 가장 높게 나타났다. 15MV 광자선의 경우 최소 $369.6{\mu}Sv$ 최대 $448.0{\mu}Sv$이었으며, 역시 갠트리 각도가 $180^{\circ}$일 때 가장 높게 측정되었다. 결 론 : 치료방법의 차이에 따른 실험은 용적변조회전방사선치료가 세기변조방사선치료 보다 산란된 광중성자 선량이 측정점에서 평균 6.5배 높게 측정되었다. 선속평탄여과판의 사용 차이에 따른 실험에서 선속평탄여과판을 사용하였을 때 12.7배 높게 측정되었다. 선량률을 변환에 따른 차이는 큰 차이를 보이지 않았다. 갠트리 각도에 따른 산란 광중성자 선량 측정에서는 광자선이 치료대를 지나는 각도인 $135^{\circ}$, $180^{\circ}$, $225^{\circ}$에서 산란 광중성자 선량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. TrueBeam $ST{\time}TM$을 이용한 FFF 모드와 세기변조방사선치료를 한 경우 산란 광중성자가 적게 발생한다는 것을 확인할 수 있었다. 지속적으로 더 많은 변수에 대한 실험을 계획하고 광중성자 측정에 대한 평가를 통하여, 보다 환자들에게 안전한 방사선치료에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
