• 제목/요약/키워드: Tissue dose depth

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Feasibility of normal tissue dose reduction in radiotherapy using low strength magnetic field

  • Jung, Nuri Hyun;Shin, Youngseob;Jung, In-Hye;Kwak, Jungwon
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제33권3호
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    • pp.226-232
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    • 2015
  • Purpose: Toxicity of mucosa is one of the major concerns of radiotherapy (RT), when a target tumor is located near a mucosal lined organ. Energy of photon RT is transferred primarily by secondary electrons. If these secondary electrons could be removed in an internal cavity of mucosal lined organ, the mucosa will be spared without compromising the target tumor dose. The purpose of this study was to present a RT dose reduction in near target inner-surface (NTIS) of internal cavity, using Lorentz force of magnetic field. Materials and Methods: Tissue equivalent phantoms, composed with a cylinder shaped internal cavity, and adjacent a target tumor part, were developed. The phantoms were irradiated using 6 MV photon beam, with or without 0.3 T of perpendicular magnetic field. Two experimental models were developed: single beam model (SBM) to analyze central axis dose distributions and multiple beam model (MBM) to simulate a clinical case of prostate cancer with rectum. RT dose of NTIS of internal cavity and target tumor area (TTA) were measured. Results: With magnetic field applied, bending effect of dose distribution was visualized. The depth dose distribution of SBM showed 28.1% dose reduction of NTIS and little difference in dose of TTA with magnetic field. In MBM, cross-sectional dose of NTIS was reduced by 33.1% with magnetic field, while TTA dose were the same, irrespective of magnetic field. Conclusion: RT dose of mucosal lined organ, located near treatment target, could be modulated by perpendicular magnetic field.

코발트-60 선원 대체용 고선량률 Ir-192 선원의 조직선량특성 (Characteristics of Tissue Dose of High Dose Rate Ir-192 Source Substitution for Co-60 Brachytherapy Source)

  • 최태진;이호준;김옥배
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제9권4호
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    • pp.259-266
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    • 1998
  • 코발트-60 근접조사선원을 대체할 Ir-l92 선원주변의 2차원적 선량분포를 얻기 위하여, 조사선량률과, 조직감쇠계수를 구하였다. 조직감쇠계수는 선원에서 20 cm 지점까지 실험식을 구하였다. ?보기 방사능은 조사선량상수를 사용하여 결정하였으며, 2.5mm 직경에 두께 2.5 mm 의 선원은 조직선량을 정하기 위해 선원을 4401 개로 분할하여 선원 자체의 흡수효과와 ?슐벽의 차폐 효과와 조직감쇠계수를 적용하였다. 조직감쇠계수는 4차식을 사용하여 1% 오차범위내에서 실험값을 얻을 수 있었으며, Meisberger 상수는 선원에서 많이 떨어질수록 오차가 커서, 10 cm 위치서 7%, 20 cm 에서 33%의 오차를 발견할 수 있었으나, 겉보기방사능과 선원모양 및 크기가 달라 다른 결과를 가져올 수 있다고 본다. 발표된 Ir-192 선원의 에너지스펙트럼을 이용한 선량률상수는 절삭에너지 10 keV인 경우 4.69 R$cm^2$/mCi-hr을 얻었으며 Air Kerma는 0.973 을 구하였다. 이 실험에서 고안 선원의 분할선원에 의한 선원자체흡수와 ?슐벽에 의한 감쇠는 실선원의 54.6%가 겉보기방사능으로 나타남을 알 수 있었으며, 선량계획에 이용하기 위해 단위 ?보기 방사능에 대한 2차원적 선량표를 준비함으로써 기하학적선량과 선량 비등방성을 쉽게 이용할 수 있도록 하였다.

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X선 촬영시 산란선 방향 의존성에 관한 연구 (A Study on the Directional Dependence of Scatter Ray in Radiography)

  • 오현주;김성수;김영일;임한영;김흥태;이후민;김학성;이상석
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제18권1호
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    • pp.63-70
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    • 1995
  • In this pauper, the back, forward, side and $45^{\circ}$ oblique scatter dose were measured the X-ray exposure conditions 60, 80, 100, 120kV, FFD 100cm, FS $20\times20cm$, toward the $25\times25cm\times10\sim20cm$ of solid water, paraffin and MiX-DP phantom, and Pb, Cu, Al, and styrofoam meterials, by the electrometer and 5.3 cc ionization chamber. The obtained results are summarized as following. 1. The percentage depth dose(PDD) at the range of the diagnostic x-ray energy were appeared 50 % depth dose at the 2 cm depth with 60 kV, and 5 cm depth with 120 kV X-ray, 10 % depth dose at the 10 cm depth with 60 kV and 14 cm depth with 120 kV X-ray, 5 % below depth dose at the 20 cm depth. 2. The back scatter dose which were generated the surface of Pb, Cu and Al metal plates were 10 % below, and than the back scatter dose at the Pb plate were a most amount of these which were about 10 %, and were appeared the order of Cu and Al. 3. The percentage forward scatter were appeared from 50 % to 65 %, and the more phantom thicknees become, the more forward scatter were increased with the ratio of 5 % per 5 cm thickness. 4. The percentage back scatter which were generated the tissue equivalence meterials solid water, paraffin and MiX-DP were from 20 % to 40 %, and than the back scatter dose at the solid water were a mest amount of those, and paraffin and MiX-DP were appeared with the next values. 5. The percentage $90^{\circ}$ lateral and $45^{\circ}$ oblique side scatter dose were measured from 4 % to 12 %. a most amount of scatter dose which were generated from the patient in radiography were the forward scatter, the next values were the back scatter, the third values were the $90^{\circ}$ lateral scatter.

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필름 및 tissue equivalent 팬톰을 이용한 NEC LINAC 6 MVX 소조사면에 대한 선량분포 측정 (Measurement of Dose Distribution in Small Fields of NEC LINAC 6 MVX Using Films and Tissue Equivalent Phantoms)

  • Suh, Tae-Suk;Park, Dong-Rak;Choe, Bo-Young;Yoon, Sei-Chul;Jang, Hong-Seok;Park, Il-Bong;Kim, Moon-Chan;Bahk, Yong-Whee;Shin, Kyung-Sub
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제4권2호
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    • pp.9-17
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    • 1993
  • 본 논문의 목적의 NEC LINAC 6 MVX 선의 소조사면에 대한 선량분포를 복잡한 물팬톰 및 ion chamber대신 film 및 고체 물팬톰을 이용하여 간단히 측정하고 분석하는 시스템을 개발하는 데 있다. 단일 선속측정을 위하여 필름과 고체 물팬톰이 이용되었으며, 측정된 데이타는 percent depth dose (PDD), off-axis ratio (OAR) 등을 포함하며, 한변이 1, 2, 3cm의 정사각형 소조사면에 대하여 측정이 이루어 졌다. 또한 Output factor측정은 ion chamber로 측정되었으며, 필름에 의하여 측정된 PDD, OAR 등은 ion chamber측정기로 측정된 값과 비교 검토되었다. 필름으로 부터 측정된 PDD값으로 부터 환산식을 이용하여 tissue maximum ratio (TMR) 값을 얻었으며, 본 실험에서 얻어진 TMR, OAR 값들은 같은 에너지를 나타내는 Philips LINAC의 선량 데이타와 유사한 결과를 보여주었다. 고체 물팬톰 및 필름을 이용한 소조사면 측정은 간편하고도 유용한 방법이었으며, 특히, 자체 개발된 필름팬톰은 뇌정위적 방사선 수술을 위한 OAR 선량을 측정하는 데 유용하였다.

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6MV X-선에 대한 조직 보상체의 제작 및 응용에 관한 연구 (A Study on Design and Application of Tissue Compensator for 6MV X-rays)

  • 채규영;최은경;정웅기;강위생;하성환;박찬일
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제7권1호
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    • pp.123-132
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    • 1989
  • A radiation beam incident on an irregular or sloping surface produces the non-uniformity of absorded dose. The use of a tissue compensator can partially correct this dose inhomogeneity. The tissue compensator is designed based on the patient's three dimensional contour. After required compensator thickness was determined according to tissue deficit at $25cm\pm25cm$ field size, 10cm depth for 6MV x-rays, tissue deficit was mapped by isoheight technique using laser beam system. Compensator was constructed along the designed model using 0.8mm lead sheet or 5mm acryl plate. Dosimetric verification were peformed by film dosimetry using humanoid phantom. Dosimetric measurements were normalized to central axis full phantom readings for both compensated and non-compensated field. Without compensation, the percent differences in absorbed dose ranged as high as $12.1\%$ along transverse axis, $10.8\%$ along vertical axis. With the tissue compensators in place, the difference was reduced to $0\~43\%$ Therefore, it can be concluded that the compensator system constructed by isoheihnt technique can produce good dose distribution with acceptible inhomogeneity, and such compensator system can be effectively applied to clinical radiotherapy.

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연(鉛)필터의 투과선량을 이용한 15 MV X선의 에너지스펙트럼 결정과 조직선량 비교 (Compare the Clinical Tissue Dose Distributions to the Derived from the Energy Spectrum of 15 MV X Rays Linear Accelerator by Using the Transmitted Dose of Lead Filter)

  • 최태진;김진희;김옥배
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제19권1호
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    • pp.80-88
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    • 2008
  • 최근의 방사선 치료선량 계획시스템은 대체로 커널빔을 컨볼루션하여 조직선량을 구하고 있다. 본 연구에서는 광자선 빔에 따른 심부선량과 임의의 깊이에서 프로파일 선량을 구하기 위하여 반복적 수치해석을 통해 투과 필터에 의한 감쇠선량으로부터 에너지 스펙트럼을 구성하였다. 실험은 15 MV X선(Oncor, Siemens사)과 이온선량계 0.125 cc (PTW T31010)을 이용하여 납필터를 투과한 선량을 측정하여 이루어졌다. 15 MV X선의 에너지스펙트럼은 0.25 MeV 간격으로 납필터 0.51 cm에서 8.04 cm의 감쇠선량으로 실측치와 비교하여 구하였다. 실험 연산에서 15 MV X선의 최대유량은 3.75 MeV에서 나타났으며, 평균에너지는 4.639 MeV를 보였으며, 투과선량은 평균 0.6%의 오차인 반면에 최대오차는 납두께 5 cm에서 2.5%를 보였다. 조직선량은 에너지에 크게 의존하므로, 평탄형 필터의 중심과 Tangent 0.075와 0.125인 가장자리의 에너지를 구하였으며, 각각 4.211 MeV와 3.906 MeV로 나타났다. 심부선량과 프로파일 선량은 상업화로 공급되고 있는 선량계획시스템에 중심 선속과 가장자리의 각 에너지스펙트럼을 적용하여 구하여 실측선량률과 비교하였다. 생성된 심부선량 곡선은 조사면 $6{\times}6cm^2$에서 $30{\times}30cm^2$까지 실측치와 비교한 결과 1% 이내의 거의 일치하는 값을 얻었으며, 프로파일 곡선은 $10{\times}10cm^2$에서 1% 이내의 오차를 보였으나, $30{\times}30cm^2$와 같이 큰 조사면의 얕은 깊이에서는 2%의 오차를 보였다. 따라서 투과선량을 연산으로 구한 에너지 스펙트럼이 조직선량을 평가하는 데 상당히 적은 오차범위 내에서 정량적이고 정성적으로 얻을 수 있음을 알 수 있다.

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온열종양치료 한천 팬텀의 조직등가 특성 분석 (Analysis of Tissue Equivalent Characteristics of Agar Phantom for Hyperthermia Therapy )

  • 박정근;정경환;서정민
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제17권6호
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    • pp.985-991
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    • 2023
  • 온열치료의 품질관리를 위해서 조직등가 팬텀이 필요하다. 그러나 이를 위한 팬텀이 없어 한천으로 만든 팬텀이 여러 연구에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 한천 팬텀의 조직등가 특성을 조직등가 물질 볼루스와 비교하여 확인하였다. 한천 팬텀과 볼루스의 CT 영상을 획득하고 영상분석과 전산화 치료계획 시스템을 이용한 선량계산으로 조직등가 특성을 확인하였다. 평균 픽셀값은 볼루스에서 96.960 ± 10.999, 3% 한천 팬텀에서는 108.559 ± 8.233, 4% 한천 팬텀에서 111.844 ± 8.651의 값을 보였다. 6 MV 엑스선을 SSD 기법으로 1.5 cm 깊이에 100 cGy를 처방하여 10×10cm2로 조사하여 빔의 중심축에서 깊이에 따른 흡수선량을 계산하였다. 볼루스, 3% 한천 팬텀, 4% 한천 팬텀의 심부선량분포의 급내상관계수는 0.979(p<.001, 95%CI .957-.991)로 나타났다. 흡수선량을 계산한 지점의 밀도(g/cm3)는 볼루스에서 0.990 ± 0.020, 3% 한천 팬텀에서 1.018 ± 0.020, 4% 한천 팬텀에서 1.035 ± 0.024로 나타났다. 본 연구에서 CT영상의 분석과 전산화 방사선치료계획 시스템을 이용해 한천 팬텀의 내부 밀도 분포와 균일도가 조직등가 물질로서 적절함을 확인하였다.

Bragg-curve simulation of carbon-ion beams for particle-therapy applications: A study with the GEANT4 toolkit

  • Hamad, Morad Kh.
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제53권8호
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    • pp.2767-2773
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    • 2021
  • We used the GEANT4 Monte Carlo MC Toolkit to simulate carbon ion beams incident on water, tissue, and bone, taking into account nuclear fragmentation reactions. Upon increasing the energy of the primary beam, the position of the Bragg-Peak transfers to a location deeper inside the phantom. For different materials, the peak is located at a shallower depth along the beam direction and becomes sharper with increasing electron density NZ. Subsequently, the generated depth dose of the Bragg curve is then benchmarked with experimental data from GSI in Germany. The results exhibit a reasonable correlation with GSI experimental data with an accuracy of between 0.02 and 0.08 cm, thus establishing the basis to adopt MC in heavy-ion treatment planning. The Kolmogorov-Smirnov K-S test further ascertained from a statistical point of view that the simulation data matched the experimentally measured data very well. The two-dimensional isodose contours at the entrance were compared to those around the peak position and in the tail region beyond the peak, showing that bone produces more dose, in comparison to both water and tissue, due to secondary doses. In the water, the results show that the maximum energy deposited per fragment is mainly attributed to secondary carbon ions, followed by secondary boron and beryllium. Furthermore, the number of protons produced is the highest, thus making the maximum contribution to the total dose deposition in the tail region. Finally, the associated spectra of neutrons and photons were analyzed. The mean neutron energy value was found to be 16.29 MeV, and 1.03 MeV for the secondary gamma. However, the neutron dose was found to be negligible as compared to the total dose due to their longer range.

전신방사선조사(TBI)시 다이오드 측정기(Diode detector) 및 열형광선량계(TLD)를 이용한 골조직 선량감쇄에 대한 고찰 (A study on dose attenuation in bone density when TBI using diode detector and TLD)

  • 임현실;이정진;장안기;김완선
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.67-77
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    • 2003
  • I. 목적 전신방사선조사(TBI)시 균등한 선량을 조사할 목적으로 사용되는 각 신체부위별 보상체(compensator) 두께의 결정은 열형광선량계(TLD)를 이용하여 표면선량(surface dose)를 측정하고, 심부선량(depth dose)으로 환산하는 방법을 주로 이용한다. 그러나 이와 같은 방법은 골(bone) 조직에 대한 선량감쇄(dose attenuation)의 영향이 고려되지 않아 신체중심부에서의 정확한 심부선량을 알 수가 없다. 이에 본 연구에서는 열형광선량계와 다이오드측정기(Diode detector)로 표면선량과 심부선량을 동시에 측정하여 골조직에서의 선량감쇄 영향을 알아보고자 한다. II. 대상 및 방법 실험은 본원에서 TBI 치료를 받은 5명의 환자를 대상으로 실시하였으며, 측정장비로는 Siemens Mevatron 10MV X-ray, TLD(Harshaw 5500), Diode detector(Sun Nuclear)를 사용하였다. 선량 조사방법은 복부의 배꼽(umblicus)를 중심으로 하여 이문대향법(Bilateral)으로 150cGy가 조사되도록 하였다. 측정방법은 열형광선량계로 두부, 경부, 대퇴부, 슬관절, 족관절, 부위의 표면선량을 측정하였으며, 이 가운데 대퇴부, 슬관절, 족관절에서는 중심부 선량측정이 가능하여 동시에 심부선량을 측정하였다. 또한 실험대상자 중 3명의 환자는 상기와 같은 부위(두부, 경부, 대퇴부, 슬관절, 족관절)에 다이오드측정기로 심부선량을 측정하였다. III. 결과 TLD로 측정한 표면선량을 심부선량으로 환산한 값은 두부, 경부, 대퇴부, 슬관절, 족관절에서 각각 $92.78{\pm}3.3,\;104.34{\pm}2.3,\;98.03{\pm}1.4,\;99.9{\pm}2.53,\;98.17{\pm}0.56$ 이었고, 중심부 심부선량 측정이 가능한 대퇴부, 슬관절, 족관절에서는 각각 $86{\pm}1.82,\;93.24{\pm}2.53,\;91.50{\pm}2.84$로 나타났다. 따라서 표면선량과 중심부 심부선량 비교가 가능한 대퇴부, 슬관절, 족관절에서의 TLD의 측정치를 비교해보면 부위에 따라 최소 $6.67\%{\sim}$ 최대 $11.65\%$까지 골조직에 의한 선량감소가 나타나는 것을 알 수가 있다. 또한, Diode detector로 측정한 심부선량 값은 두부, 경부, 대퇴부, 슬관절, 족관절에서 각각 $95.23{\pm}1.18,\;98.33{\pm}0.6,\;93.5{\pm}1.5,\;87.3{\pm}1.5,\;86.90{\pm}1.16$으로 나타났으며, TLD로 측정한 대퇴부, 슬관절, 족관절에서의 표면선량과 비교했을 때 부위에 따라 최소 $4.53\%{\sim}$ 최대 $12.6\%$ 까지 차이를 보였다. 그리고 골조직에 의한 선량감쇄의 영향이 적은 복부(배꼽)에서는 열형광선량계 및 다이로드측정기로 측정한 값이 각각 $101.58{\pm}0.95,\;104.77{\pm}1.18$로 큰 차이가 없었다. IV 결론 전신방사선조사시 표면선량을 측정하여 심부선량으로 환산한 값은 골조직의 감쇄영향을 고려하지 못하므로 다이로드측정기(Diode detector) 또는 열형광선량계(TLD)로 중심부선량을 직접 측정하는 것이 중요하다. 그러나 중심부의 심부선량을 직접 측정할 수 없을 경우에는 골조직의 감쇄영향을 고려하여 복부배꼽에서의 선량보다 $5\%{\sim}10\%$ 정도의 선량이 초과 조사되도록 보상물질의 두께를 적절하게 조절하는 것이 필요할 것으로 사료된다.

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연령 확산 이론에 의한 전자선의 조직내 선량분포 평가 (Evaluation of Electron Beam Dose Distribution by Age Diffusion Equation)

  • 추성실
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제4권1호
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    • pp.29-39
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    • 1993
  • 고에너지 전자선은 방사선치료에서 중요한 역할을 담당하고 있으나 전하를 갖인 입자로서 인체조직과 상호작용이 복잡하여 조직내 전자선량분포를 정확히 표현하기에는 매우 어렵다. 전자선분포를 계산하는 데는 심부율과 평면분포율등 여러방법이 제시되고 있었으나 수학적 모형을 이용하는 것이 가장 신속하고 다양한 계산을 수행할수 있는 수단으로 알려져 왔으며 컴퓨터의 발달과 병행하여 실요화 되고 있다. 저자들은 연령확산방정식을 기초로한 수식적 모델을 도입하고 연세암센터에 설치된 선형가속기에서 측정된 전자선의 분포를 이용하여 실험식의 상수인자를 결정 삽입하므로서 조직내 어떤 깊이 어느 지점에서도 정확한 선량이 계산될 수 있는 실험식을 완성하였다. 사용자는 연령확산 실험식에서 전자선의 에너지와 조사면 그리고 선원간의 거리만 입력하면 조직내 전자선의 심부율과 등선량곡선을 정확히 예측할 수가 있고 고선량부위에서는 위축되고 저선량부위에서는 확산되는 등선량곡선의 모양을 정확히 기술할 수 있으며 컴퓨터에 의한 선량계획은 어떤 입상상태에서도 간단하고 신속하게 표시할 수 있었다. 전자선의 에너지 6-20MeV 에서 심부율의 정확도는 섬부율 50%이상일 때는 2% 이내이며 낮은 심부율 부위에서는 5%의 오차를 가졌고 조사면 6$\times$6$cm^2$에서 25$\times$25$cm^2$에 대한 심부율 오차는 3% 이내이며 확산오차는 3mm 이하로서 정확성이 비교적 높았다.

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