• 제목/요약/키워드: Depth dose distribution

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선형가속기를 이용한 정위방사선 치료 시 GafChromic Film을 이용한 선량측정 (GafChromic Film Dosimetry for Stereotactic Radiosurgery with a Linear Accelerator)

  • 한승희;조병철;박석원;오도훈;박희철;배훈식
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제21권2호
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    • pp.167-173
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    • 2003
  • 목적: 선형가속기를 이용한 정위방사선치료 시 GafChromic 필름을 이용하여 조사되는 선량 및 분포를 측정하고 치료 계획에서 계산된 선량분포와의 일치 여부를 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 두부 모형의 아크릴 팬텀을 제작하였는데, 팬텀 중심과 또 다른 두 지점에서 전리함을 삽입하거나, 임의 단면에서 필름을 삽입하여 절대선량 및 상대선량분포를 측정할 수 있도록 하였다. GafChromic 필름(MD-55-2, Nuclear Associate, USA)을 폴리스티렌 고체 팬텀 깊이 5 cm에 삽입하여 6 MV 광자선, 0$\~$l12 Gy 선량으로 조사하고, Digitizer를 이용하여 흑화도(Optical density: OD)를 측정하였다. 본원에서 개발한 정위방사선 치료계획시스템 'Linapel'을 이용하여 두부 모형의 아크릴 팬텀의 중심점(Isocenter of Target)을 대상으로, 각각의 빔에 300 cGy 선량이 조사되도록 5 arc 빔 치료계획을 시행하였다. 필름선량측정시스템(RIT113 프로그램)을 이용하여 5 arc 빔 전체가 조사된 GafChromic 필름의 상대선량분포를 측정하고 치료계획에서 계산된 선량분포와 비교하였다. 결과: MD-55-2 GafChromic필름에 대한 흑화도는 조사된 선량에 대하여 선형성을 가지고 있음을 확인하였다. 깊이 변화에 대한 선량 값의 변화와 빔의 횡축에 대한 빔 측면상(profile)도 GafChromic 필름을 이용하여 측정할 수 있었다. 치료계획시스템 'Linapel'을 이용한 치료계획의 선량 계산 값과 측정에서 얻은 절대선량 값을 비교하면 오차범위가 $\pm$3$\%$ 이내에 있음을 확인하였다. GafChromic 필름의 실제 조사된 상대선량분포도를 치료 계획에서 결정된 선량분포도와 비교하면 50$\~$90$\%$에 대하여 $\pm$1 mm의 차이를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 결론: 본 연구를 통하여 GafChromic 필름은 절대선량과 상대선량분포를 측정할 수 있다는 것을 확인시켜 줌으로써, 선형가속기를 이용하는 정위방사선치료에서 치료 전에 선량측정을 위한 방법으로 믿을 만한 정보를 제공할 수 있는 방법으로 생각된다.

X-선과 전자선의 인접조사에서 접합 조사면에서의 선량분포 (Dose distribution at junctional area abutting X-ray and electron fields)

  • 양광모
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.91-99
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    • 2004
  • 목 적 : 두경부 종양의 방사선치료에서 동일 방사선 조사면을 분리하여 X-선과 전자선을 인접시켜 조사하는 경우는 빈번히 사용되는 방법이다. 따라서 본 연구는 X-선과 전자선 조사면의 인접면에서의 선량을 측정하여 임상에 적용할 수 있는 자료를 얻고자 하였다. 대상 및 방법 : 본 연구는 Clinac1800 (Varian, USA) 선형가속기에서 방출되는 6MV X-선과 9 MeV 전자선을 이용하였다. 흡수선량을 측정하기 위해 X-OMAT V film을 사용하였다. 조사야 $10cm{\times}10cm$에 0.1Gy - 4Gy를 조사하여 film densitometer (WP102 : Welhofer, German)로 OD 값(광학 밀도)를 얻어 film의 특성 곡선을 얻었다. X-선과 전자선 조사면을 분리하여 인접 조사할 때 X-선 조사면은 $10cm{\times}10cm$의 X축 중심에서 2 cm부터 폭 3cm의 차폐를 하고 X-선 조사면에서 차폐된 부분을 전자선 조사면으로 하였다. 전자선 조사면은 $15cm{\times}15cm$ cone을 이용하였다. 흡수선량 측정은 solid water phantom에서 깊이 0 cm(표면), 0.5 cm, 1.5 cm, 2cm, 3 cm에서 film을 설치하고 X-선은 8 cm 깊이에 100 cGy를 조사하고 전자선은 SSD(source surface distance) 100cm로 표면에서 X-선 조사면에 일치시키고 1Gy를 조사하였다. 선량 측정은 X-선과 전자선 조사면의 인접면에서 film densitometer로 scan하여 OD 값을 구하고 6 MV X-선의 Dmax의 OD값을 기준으로 비교하였다. 기준 흡수선량을 구하기 위해 X-선과 전자선 각각의 흡수선량을 깊이 0 cm(표면), 0.5cm, 1.5cm, 2cm, 3cm에서 측정하였다. 결 과 : X-선과 전자선의 조사면을 인접시켰을 때 깊이 0 cm, 0.5 cm, 1.5 cm, 2 cm, 3 cm에서의 두 조사면의 인접면에서의 선량 분포의 분석에서 X-선 조사면에서 선량 증가는 깊이 1.5 cm에서 폭 7 mm에 걸쳐 있었고 최고 $6\%$의 증가를 보였으며 다른 측정 깊이에서는 선량증가가 허용범위 내에 있었다. 그리고 전자선 조사면쪽에서 선량 감소는 전 측정 깊이 0.5 cm-3 cm에서 각각 폭이 1mm-12.5 mm에 걸쳐 $4.5\%-30\%$의 주변부보다 선량감소를 보였다. 결 론 : 본 연구에서 X-선과 전자선을 표면에서 인접시켜 조사 할 때 두 조사면의 인접면을 중심으로 X-선 조사면 쪽에서 선량증가, 전자선 조사면쪽에서 선량 감소가 있음을 확인하였다. 위의 연구 결과는 X-선과 전자선의 인접 방사선조사를 할 때 유용한 참고 자료가 될 수 있겠다.

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2.5D 전자선 선량계산 알고리즘 개발 (Development of 2.5D Electron Dose Calculation Algorithm)

  • 조병철;고영은;오도훈;배훈식
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제10권3호
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    • pp.133-140
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    • 1999
  • 본 연구에서는 외부조사 전자선에 대한 3 차원 선량계산 알고리즘 모델을 개발하기 위한 기초연구로서 기존의 2D 펜실빔 알고리즘을 확장시켜 3 차원 geometry를 적절히 고려할 수 있는 선량계산 모델을 개발하고자 한다. 선량계산 모듈은 IDL5.2(Reseach Systems Inc. 미국)를 사용하여 프로그램하였으며, Hogstrom의 펜실빔 모델에 의한 선량계산에 필요한 중심축 상의 깊이선량분포는 Siemens M6740의 12MeV 전자선에 대한 측정치를 사용하였고, 전자선의 공기 및 불에서의 선형저지능 (linear stopping power), 선형산란능 (linear scattering power) 은 ICRU 보고서 35로부터 인용하여 사용하였다. 선량계산의 정확도를 확인하기 위하여 정형 조사면에 대한 선량분포 공기 간격 효과 인체 외곽 보정에 대해 전리함, 필름 등을 사용하여 얻은 측정값과 비교, 분석하였다. PC(Pentium III 450MHz) 상에서 프로그램 실행 결과 단일 조사 빔에 대한 선량계산에 약 120초가 소요되어, 선량계산 알고리즘의 최적화를 통한 선량계산 시간 단축이 필요하다 하겠다. 선량 평가에 대한 비교 결과, 정형 및 비정형 조사변에 대한 선량분포는 선량변화가 급격한 반음영 (penumbra) 영역에서 $\pm$3mm 이내의 오차를 보였으며, 측방 선량분포에 따른 비교 결과, 측정치와 5% 이내에서 일치하였다. 또한 공기 간격 및 인체 외곽선 보정의 경우, $\pm$10% 내외에서 측정값과 일치하였다. 결론적으로, 전자선에 대한 2 차원 펜실빔 모델을 확장하여 3 차원 치료계획에 적합하게 3 차원상의 임의의 단변 선량계산이 가능하도록 구현되었다. 또한 비정형 조사변에 대한 선량계산 뿐만 아니라, 인체외곽 및 공기 간격 등과 같이 3 차원적 geometry에 대한 보정이 필요한 경우에 대하여도 이를 선량계산 시 적절히 고려함을 확인할 수 있었다. 추후, CT를 통한 비균질 보정방식을 구현할 계획이며, 이들 선량계산 모듈은 교육 및 연구용으로 적절히 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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의료기관 핵의학 종사자의 직무 별 개인피폭선량에 관한 연구 (A Study on the Individual Radiation Exposure of Medical Facility Nuclear Workers by Job)

  • 강천구;오기백;박훈희;오신현;박민수;김정열;이진규;나수경;김재삼;이창호
    • 핵의학기술
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    • 제14권2호
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    • pp.9-16
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    • 2010
  • 본 연구는 방사성동위원소의 의학적 이용도가 증가함에 따라 의료기관 핵의학과 방사선 관계종사자의 직무 별 방사선 이용에 대한 개인 방사선 피폭선량의 실태를 파악하여, 방사선 위험에 대해 경각심을 고취시키고, 방사선 관계종사자들에게 안전관리와 합리적인 피폭선량 관리에 도움을 주고자 분석하였다. 2007년 1월 1일부터 2009년 12월 31일까지 의료기관에서 근무하는 핵의학 방사선 관계종사자로 분류되어 개인 방사선피폭선량 측정을 정기적, 연속적으로 3년 간 조사 관리된 40명의 종사자를 대상으로 직종 별, 영상실 별, 연령 별, 선량구간 별, 직무 별 관련업무를 파악하여 심부선량에 대하여 연간평균피폭선량을 각각 분석하였다. 분석법으로는 빈도분석과 ANOVA를 시행하였다. 3년 간 영상실 별 연간피폭선량은 PET 및 PET/CT 영상실이 11.06~12.62 mSv로 가장 높은 피폭선량을 보였고, 감마카메라 주사실이 11.72 mSv로 높았으며, 직종 별 연간평균피폭선량은 임상병리사가 8.92 mSv로 가장 높았고, 방사선사 7.50 mSv, 간호사 2.61 mSv, 연구원 0.69 mSv, 접수 0.48 mSv, 의사 0.35 mSv 순으로 나타났으며, 세부업무에 따른 직무별 연간평균피폭선량은 PET 및 PET/CT 업무가 12.09 mSv로 가장 높은 피폭선량을 보였으며, 감마카메라 주사실이 11.72 mSv, 싸이크로트론 관련 합성 업무 8.92 mSv, 감마카메라 영상업무 4.92 mSv, 치료 및 안전관리 2.98 mSv, 간호사 업무 2.96 mSv, 관리 업무 1.72 mSv, 영상분석 업무 0.92 mSv, 판독업무 0.54 mSv, 접수업무 0.51 mSv, 연구업무 0.29 mSv 순으로 나타났다. 선량구간 별 연간평균피폭선량은 연구대상자의 15명(37.5%)이 1 mSv이하의 선량분포와 5명(12.5%)이 1.01~5.0 mSv이하의 선량분포를 가지고 있었고, 5.01~10.0mSv에서 14명(35.0%), 10.01~20.0 mSv에서 6명(15.0%)의 분포로 분석되었다. 연령에 따른 연간평균피폭선량은 방사선사 직종에서는 25~34세 종사자가 8.69 mSv로 가장 높은 평균선량을 보였고, 근무기간에 따른 연간평균피폭선량은 방사선사 직종에서 5~9년 종사자가 9.5 mSv로 가장 높은 평균선량을 나타냈다. 고용형태에 따른 연간평균피폭선량은 정규직 임상병리사 8.92 mSv, 방사선사 7.82 mSv, 계약직 방사선사 7.55 mSv, 인턴직 방사선사 5.62 mSv, 계약직 간호사 2.61 mSv, 정규직 연구원 0.69 mSv, 접수 0.55 mSv, 의사 0.35mSv 순으로 피폭을 받는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로 볼 때 의료기관에서 근무하는 핵의학 방사선 관계종사자의 대부분이 현재의 방사선 안전관리가 실효성 있게 이루어지고 있었으며, 직무특성에 따라 많은 차이가 있는 것을 알게 되었다. 그러나 방사선 피폭을 최소화시키는 노력이 필요하며, 이를 위해서 체계적 교육과 합리적 피폭량 관리를 위한 체계가 필요하다고 사료된다.

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열형광선량계용 팬톰을 이용한 호흡 움직임에 따른 선량분포의 평가 (Analysis of the Respiratory Motion Effects on Dose Distribution Using TLD Phantom)

  • 홍주영;김연래;라정은;정진범;서태석
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제17권4호
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    • pp.187-191
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    • 2006
  • 본 연구에서는 열형광선량계(TLD)용 팬톰을 설계 및 제작하고 구동장치에 위치시켜 팬톰이 호흡과 유사하게 움직이는 경우에 선량분포의 변화를 측정하였다. 제작된 팬톰은 TLD를 최소 3 mm 간격으로 위치시킬 수 있는 TLD용 판과 필름을 장착시킬 수 있는 판으로 구성된다. 선량분포 측정을 위하여 팬톰 속 깊이 1.5 cm ($d_{max}$)에 TLD가 배열된 판을 삽입하고, 6 MV X-선이 조사되는 상태에서 팬톰을 SI 방향으로 $1{\sim}2cm$ 범위에서 0.5 cm 간격으로 왕복운동하도록 하였다. 측정된 선량 프로파일에서 이동범위에 따른 반음영과 반측폭을 구하여 정지 상태와 비교한 결과 팬톰의 이동범위가 증가함에 따라 반음영 영역은 0.71 cm에서 2.10 cm로 증가하였으며 반측폭은 7.52 cm에서 7.02 cm로 감소하였다. 본 연구에서는 필름을 사용하여 위의 결과를 재확인한 결과 유사한 경향을 나타내었다. 따라서 호흡에 의해 위치의 변화가 발생하는 종양에 대하여 치료계획을 수립하는 경우에 이 결과를 고려한다면 치료 효과 향상에 기여할 것으로 기대된다.

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확장된 SSD에 기인한 Electron beam의 Output 및 특성 변화에 관한 연구 (A Study on clinical Considerations caused by inevitably Extended SSD for Electron beam therapy)

  • 이정우;김정만
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.29-35
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    • 1996
  • We are often faced with the clinical situations that is inevitably extended SSD for electron beam therapy due to anatomical restriction or applicator structure. But there are some difficulties in accurately predicting output and properties. In electron beam treatment , unlike photon beam the decrease in output for extended SSD does not follow inverse-square law accurately because of a loss of side scatter equilibrium, which is particularly significant for small cone size and low energies. The purpose of our study is to analyze the output in changing with the energy, cone size, air gap beyond the standard SSD and to compare inverse-square law factor derived from calculated effective SSD, mominal SSD with measured output factor. In addition, we have analyzed the change of PDD for several cones with different SSDs which range from 100cm to 120cm with 5cm step and with different energies(6MeV, 9MeV, 12MeV, 16MeV, 20MeV). In accordance with our study, an extended SSD produces a significant change in beam output, negligible change in depth dose which range from 100cm to 120cm SSDs. In order to deliver the more accurate dose to the neoplastic tissue, first of all we recommend inverse-square law using the table of effective SSDs with cone sizes and energies respectively or simply to create a table of extended SSD air gap correction factor. The second we need to have an insight into some change of dose distribution including PPD, penumbra caused by extended SSD for electron beam therapy.

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Deuterium ion irradiation impact on the current-carrying capacity of DI-BSCCO superconducting tape

  • Rajput, M.;Swami, H.L.;Kumar, R.;Bano, A.;Vala, S.;Abhangi, M.;Prasad, Upendra;Kumar, Rajesh;Srinivasan, R.
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제54권7호
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    • pp.2586-2591
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    • 2022
  • In the present work, we have irradiated the DI-BSCCO superconducting tapes with the 100 keV deuterium ions to investigate the effect of ion irradiation on their critical current (Ic). The damage simulations are carried out using the binary collision approximation method to get the spatial distribution and depth profile of the damage events in the high temperature superconducting (HTS) tape. The point defects are formed near the surface of the HTS tape. These point defects change the vortex profile in the superconducting tape. Due to the long-range interaction of vortices with each other, the Ic of the tape degrades at the 77 K and self magnetic field. The radiation dose of 2.90 MGy degrades the 44% critical current of the tape. The results of the displacement per atom (dpa) and dose deposited by the deuterium ions are used to fit an empirical relation for predicting the degradation of the Ic of the tape. We include the dpa, dose and columnar defect terms produced by the incident particles in the empirical relation. The fitted empirical relation predicts that light ion irradiation degrades the Ic in the DI-BSCCO tape at the self field. This empirical relation can also be used in neutron irradiation to predict the lifetime of the DI-BSCCO tape. The change in the Ic of the DI-BSCCO tape due to deuterium irradiation is compared with the other second-generation HTS tape irradiated with energetic radiation.

Wedge Filter가 주변선량분포에 주는 영향에 관한 연구 (A Study on the Effects of Wedge Filter in Peripheral Dose Distribution)

  • 강위생;김일한;박찬일
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제3권2호
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    • pp.145-151
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    • 1985
  • Wedge filter를 사용할 때 $^{60}Co\;\gamma$선과 10MV X-선의 주변선량분포를 반자동식 물팬톰장치에 의해 제어되는 고체 방사선검출기로 측정하였다. wedge filter의 날과 등의 방향을 잇는 주단면상에서 주변선량을 측정하였다. 방사선의 투과력과 wedge 각, wedge에 대한 방향, 조사면의 변화에 대하여 주변선량의 면화를 고찰하였다. 선축에 수직인 방향의 측정은 깊이 dm, 5cm, 10cm, 15cm에서 선측과 평행인 방향에서는 조사면 경계에서 3cm, 5cm, 10cm 떨어진 위치에서 측정이 이루어졌다. 측정으로부터 wedge가 사용되는 조사면에 대한 주변선량분포가 아래와 같음을 볼 수 있었다. 1. wedge filter의 날의 방향의 주변선량이 등의 방향의 주변선량보다 높았다. 2. 표면근처에서는 깊이가 깊어짐에 따라 선량이 감소하였다. 3. $^{60}Co\;\gamma$선의 경우 어떤 깊이에서는 조사면의 경계로부터 거리가 떨어짐에 따라 주변선량이 단조감소하지 않고 다시 증가하는 영역이 있었다. 4. wedge를 사용하는 경우 주변선량은 방사선의 투과력이나 조사면의 크기뿐만 아니라 wedge의 각과 방향에도 영향을 받는다.

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Geant4 전산모사를 이용한 종양의 밀도 변화에 따른 양성자의 선량 분포 (Depth Dose Distribution of Proton Beams by Variation of Tumor Density using Geant4)

  • 김유미;천권수
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제15권6호
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    • pp.771-779
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    • 2021
  • 단일 에너지의 양성자 선원은 좁은 브래그 피크를 형성하므로 종양의 치료 범위를 포함하기 위해서는 여러 개의 피크를 중첩하여 확산된 브래그 피크를 형성한다. 선행 연구에서는 뇌종양의 밀도를 뇌 조직과 동일하게 구성하여 종양의 흡수선량을 계산하였다. 그러나 종양의 밀도는 일정한 값이 아니므로 본 연구는 몬테카를로 방법의 Geant4 전산모사를 이용하여 종양의 밀도 변화에 따른 양성자 선원의 확산된 브래그 피크를 평가하였다. 뇌 조직 팬텀을 구성하여 치료 범위를 고려하여 종양의 크기를 10 mm와 20 mm로 선택하였다. 종양의 위치와 크기에 맞는 확산된 피크를 형성하기 위하여 수학적 방법을 이용하여 양성자 선원의 에너지와 상대적 강도를 계산하였다. 종양의 밀도가 높아질수록 SOBP의 95% 선량 구간과 실정 비정은 감소하였으며 95% 선량 구간의 평균 흡수선량은 증가하였다. 종양의 밀도 증가는 양성자 선원의 선량 분포에 영향을 주어 종양의 크기보다 작은 확산된 브래그 피크를 형성하였다. 종양의 밀도 반영은 비정을 결정하는데 영향을 주어 치료구간의 여유 마진(margin)을 최소화하여 양성자 치료의 장점을 최대로 활용할 수 있을 것이다.

정위방사선치료 시 독립턱 부분폐쇄를 이용하는 선량분포개선 방법 (Beam Shaping by Independent Jaw Closure in Steveotactic Radiotherapy)

  • 안용찬;조병철;최동락;김대용;허승재;오도훈;배훈식;여인환;고영은
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제18권2호
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    • pp.150-156
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    • 2000
  • 서론 :정위방사선치료는 높은 정밀도로 크기가 작고 구형인 병변에 국한하여 방사선을 조사할 수 있는 기술이지만 병변의 모양이 구형이 아닌 경우에는 병변 주변의 정상조직에 고선량의 방사선이 조사될 수 있다. 본 연구는 독립턱을 부분적으로 폐쇄하여 방사선량 분포를 개선하는 방법, 선량계산과 선량분포의 도시방법을 보고하고자 한다. 방법 :정위방사선치료 시의 호의 궤적상 병변은 방사선조사영역 내에 포함하면서 주변 정상조직을 최대한 차폐하도록 원형 콜리메이터와 독립턱 부분페쇄를 적절히 조합하였다. 물 펜톰과 마이크로 전리함을 이용하여 출력인자와 조직최대선량비를 측정하여 이론적 계산치와 비교하였다. 필름선량측정계를 이용하여 5 cm 깊이에서의 심부선량분포를 측정하여 계산치와 비교하였다. 이와 같은 측정자료를 자가 개발한 치료계획 프로그램에 반영하여 뇌전이 환자의 정위 방사선치료 선량계산과 도시에 적용하여 원형 콜리메이터만을 이용하였을 경우와 독립턱 부분폐쇄를 추가하였을 경우의 병변과 정상 뇌의 선량체적표를 각각 비교하였다. 결과 : 5.0 cm 직경의 원형 콜리메이터를 사용하고 한 쪽 독립턱을 중심축으로부터 30 mm, 15.5 mm, 8.6 mm, 0 mm 까지 열었을 때 측정한 출력인자와 조직최대선량비는 계산치와 각각 0.5%와 0.3%의 오차범위로 잘 부합하였다. 필름선량계로 얻은 5 cm 깊이의 심부선량분포도 역시 계산치와 잘 부합하였다. 자가 개발한 치료계획 프로그램으로 병변과 정상 뇌의 선량체적표를의 상호 비교를 통하여 독립턱 부분폐쇄를 적용한 경우에 있어서 보다 개선된 선량분포를 얻을 수 있음을 확인하였다. 결론 : 정위방사선치료에 있어서 독립턱의 부분폐쇄를 적용함으로써 보다 개선된 선량분포계획을 얻을 수 있으며 이를 적용하여 비교적 크기가 크고 모양이 불규칙한 병변에 대하여도 정위방사선치료를 확대 적용할 수 있겠다.

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