Abstract
Purpose : The range of force differs from the size of proton energy used in our hospital. The compensator enables to change energy size based on distal thickness which also makes changes in dose rate. Therefore, the purpose of this study is to evaluate the effect of changing the thickness of compensator distal on dose range and beam on time. Subject and Methodology : Five low energy patients who have received proton therapy were selected as subjects for this study. Beam on was checked for the selected patients during the existing therapy. After then, the thickness of distal of compensator was increased by 2 cm up to 14 cm through proton therapy plan system(TPS) for comparative analysis. For the evaluation of dose range, the value of the target's conformity index(CI) and the maximum dose of rear side target's organ at risk(OAR) were compared. Furthermore, to evaluate the effect of therapy time, beam on time was compared by making compensator distal in each thickness. Result : The result of homogeneity index and conformity index of the increased compensator distal showed the same level in all patients. The comparison results of OAR of target rear side showed 7 cGy at spine cord of abdomen at maximum, 88 cGy at eyeball's RT lens, 391 cGy at RT lens of nasal cavity 51 cGy at trachea of the mediastinum, and 661 cGy at a small bowl of the pelvis. The comparison results of the beam on time showed a reduction from 126 seconds to 62 seconds for the abdomen, from 105 seconds to 37 seconds for the eyeball, from 187 seconds to 134 seconds for nasal cavity, from 100 seconds to 40 seconds for mediastinum, from 440 seconds to 118 seconds for the pelvis. Conclusion : The research result showed that as the distal thickness of compensator increased, the size of energy increased. In addition, beam on decreased due to the increase of dose rate. It is expected that the result would help reduce the treatment time and increase the convenience of patients if it is applied to liver patients who need respiratorygated therapy and pediatric patients. However, distal penumbra increased as the size energy increased. Therefore, in treating cases where OAR is in the vicinity of the target rear side, the influence of penumbra should be taken into account in adjusting thickness level of the compensator in proton therapy plan.
목 적 : 본원에서 사용하는 양성자 에너지는 크기에 따라 도달거리가 달라지며, Compensator는 Distal 두께에 따라 Energy의 크기를 다르게 할 수 있으며 이로 인해 Dose rate이 변화된다. 따라서 Compensator distal의 두께를 변화시키면서 Dose 분포 및 Beam on time에 대한 영향을 평가해보고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 양성자치료를 받은 에너지가 낮은 환자 5명을 대상으로 실험하였다. 선택된 환자들의 기존 치료 시 Beam on time을 확인하였으며 이 후 양성자치료계획시스템(TPS)을 통하여 Compensator의 Distal 두께를 기존 두께에서 2 cm씩 최대 14 cm까지 증가시켜가며 치료계획을 비교 평가하였다. Dose 분포를 평가하기 위하여 Target의 Conformity Index(CI)값과 Homogeneity Index(HI)값, Target 후면부의 Organ at risk(OAR)의 최대선량을 비교하였으며 치료시간에 대한 영향을 평가하고자 Compensator Distal 두께 별로 제작하여 Beam on time을 비교하여 평가하였다. 결 과 : Compensator의 Distal 두께를 증가시켜 Homogeneity Index, Conformity Index를 분석한 결과 모든 환자에서 동일한 수치가 나왔다. Target 후면부의 OAR을 비교한 결과 Abdomen의 Spine cord에 최대 7 cGy, Eyeball의 RT Lens에서 88 cGy, Nasal cavity의 RT Lens에 391 cGy, Mediastinum의 Trachea에 51 cGy, Pelvis의 Small bowl에 661 cGy 증가하였다. Beam on time을 비교한 결과 Abdomen의 경우 기존 126초에서 최대 62초, Eyeball의 경우 105초에서 37초, Nasal cavity의 경우 기존 187초에서 134초, Mediastinum의 경우 기존 100초에서 40초, Pelvis의 경우 기존 440초에서 118초로 감소하였다. 결 론 : 연구결과 Compensator의 distal 두께가 두꺼워질수록 에너지의 크기를 증가시킬 수 있으며 Dose rate이 증가하여 Beam on time이 감소하는 효과가 있었다. 이는 Beam on time이 많이 소요되는 호흡동조치료를 요하는 Liver, 마취를 하는 소아환자에게 적용한다면 치료시간 단축과 환자의 편의성 면에서 큰 도움을 줄 것으로 평가된다. 하지만 에너지의 크기가 증가할수록 Distal penumbra가 증가하기 때문에 Target 후면부에 OAR이 인접해 있는 경우는 양성자치료계획 시 Penumbra의 영향을 고려한 적절한 Compensator 두께를 설정할 필요가 있을 것으로 사료된다.