의료용 가속기의 QC/QA는 방사선 치료 QC/QA에서 가장중요한 위치중 하나를 차지하고 있다. 이전 이유료 오래전부터 QC/QA가 강조되어 왔으며, 많은 종류의 QC/QA가 소개되어왔다. 본 연구에서는 기존의 QC/QA 프로그램을 비교하고 합리적인 의료용 선형가속기 QC/QA에 대한 주기, 방법등에 관해 기술하였다.
목적 : 방사선치료는 복잡하고 다양한 장비를 이용하여 고에너지 고선량의 방사선을 다루기 때문에 세심한 정도관리를 바탕으로 기술적 관점에서의 적절한 방사선치료장비 사용과 실제 환자치료시의 절차들에 대한 완벽한 지침서가 마련되어야 할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 의료용 선형가속기에 연관된 방사선사고와 잠재적 사고유형들을 분석하여 환자와 종사자의 안전을 보장하고 사고를 예방키 위한 안전관리 기준을 개발하고자 하였다. 대상 및 방법 : 본 연구에서는 국내 13 개 방사선치료기관에 대한 안전관리 실태를 자체 개발한 100 여 문항의 설문으로 조사, 분석하였다. 또한, 국제적으로 사용하고 있는 안전관리기준들과 보고된 방사선 사고사례 들을 조사하였고, 방사선치료 전 과정을 통해 잠재적 사고유형을 추정함으로서 방사선치료의 안전관리를 위 해 필요한 요구사항들을 도출하고 이를 바탕으로 의료용 선형가속기에 관련된 안전관리 기준을 마련하였다. 결과 : 본 연구에서는 방사선치료 시 환자와 종사자의 안전을 보장하고 사고방지를 위하여 단계별 안전관리 기준을 개발하였으며, 방사선 치료과정에서 일어날 수 있는 다양한 실수나 사고들을 일목요연하게 관리 할 수 있는 흐름도를 구축하였다. 결론 : 본 연구 결과는 방사선치료에 사용되는 선형가속기에 대한 방사선의 안전과 품질보증을 개선하게 될 것으로 생각된다. 또한, 잠재적 방사선 사고의 예방뿐 아니라 국내의 방사선치료 안전관리 기준 마련에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
본 논문은 방사선 치료에 사용되는 선형 전자가속기(LINAC)의 작동 원리와 구성 등 의료용 LINAC의 전반을 다룬다. 의료용 LINAC은 전자총에서 발사된 전자를 가속기 튜브 내에서 가속시켜 전자빔을 발생시키고, 이러한 전자빔을 금속 표적에 충돌시켜 발생한 X 선을 인체에 조사하는 원리이다. 최근에는 O-arm, C-arm 등 3-D 촬영을 위한 치료기가 개발됨에 따라, 의료용 LINAC의 전자총, 마그네트론 등을 구동하는데 사용되는 고전압 전원장치 또한 소형화와 고밀도화가 요구되는 추세이다. 본 논문에서는 마그네트론 구동을 위한 고밀도 40kV/100A 음극성 펄스 모듈레이터와 정전압 정전류 제어 및 50kV 절연이 가능한 히터 전원장치를 설계 및 제작하였으며, 9.3GHz, 1.7MW X-Band 마그네트론 연계실험을 통해 고효율 고신뢰성의 동작을 확인하였다.
다양한 의료용 선형가속기의 출현으로 인한 방사선 치료분야의 폭넓은 활용에 따라 정확한 선량측정이 중요한 문제중의 하나가 되어왔다. 따라서 정확한 선량계산이나 새로운 선량계산 모델을 위해서 X-선의 조사면에 따른 에너지 분포에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 의료용 선형가속기에서 발생된 X-선의 에너지 분포특성 및 기하학적 구조의 영향 요인 연구에 몬테-칼로 방법의 적용성을 자료분석에 의한 모의시험 계산값과 선량분포계산, 불에서 HVL 및 측정된 자료와 비교하여 알아 보았다. 기대한 것 처럼 X-선 빔의 축반경에 따른 평균에너지 변화로 부터 빔의 발생특성과 treatment head부분의 기하학적 구조 영향에 기인한 에너지 분포가 중심선 속으로 부터 멀어져 감에 따라 적어짐을 알 수 있었다.
본 연구는 의료용 선형가속기를 차폐하고 있는 차폐벽에 대하여 방사화 분석을 함으로서 추후 선형가속기 시설의 해체 시 해체비용의 절반이상을 차지하는 차폐벽에 대하여 폐기물 준위를 평가하고 이에 따른 폐기물 처리방법을 분석함으로서 해체비용 측면에 있어서 이득을 얻을 수 있는 방법에 대하여 논의하고자 한다. 실험결과, 선형가속기에서 발생하는 중성자 양은 차폐벽을 방사화 시키기에 충분한 양이 측정되었으며, 방사화 분석 결과 약 20 개 이상의 핵종이 분석되었다. 이 중 $^{24}Na$, $^{45}Ca$, $^{59}Fe$ 핵종이 규제해제 농도를 초과하는 것으로 분석되었으며, 그 값은 차폐벽 깊이가 깊어질수록 농도는 줄어들었다. 이를 바탕으로 특정 세 구역(E,F,G)은 매립이나 재활용이 불가능한 것으로 평가되었으며, 나머지 구역은 일정 깊이 이상일 경우 매립이나 재활용이 가능한 것으로 평가되었다.
본 연구에서는 몬테칼로 계산(MCNPX 2.4.0)을 이용하여 24MV 의료용 선형가속기에서 발생하는 이차중성자의 에너지분포와 선량계산을 수행하였다. 먼저 선형가속기 두부(head)에서 방출되는 광자와 중성자의 에너지분포를 계산하였으며, 이를 이용하여 물팬텀에서 광자와 중성자의 흡수선량을 계산하였다. 몬테칼로 계산결과 물표면에서 5cm까지 중성자의 흡수선량은 $0.66\~0.35mGy/photon\;Gy$로 나타났으며, 상호작용 자료를 이용한 근사적 계산결과는 전자평형 깊이에서 0.52mGy/photon Gy로 나타났다. 다른 연구결과들과 비교를 통하여 본 연구가 고에너지 선형가속기에서 발생되는 중성 자의 선량평가에 응용될 수 있음을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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