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4-, 6-, 10-MV X-선원에서 공기동이 흡수선량에 미치는 효과 : 후두모형

Air Cavity Effects on the Absorbed Dose for 4-, 6- and 10-MV X-ray Beams : Larynx Model

대한치료방사선과학회지 1997년 15권 4호 p.393 ~ 402
김창선 ( Kim Chang-Seon ) - 고려대학교 의과대학 방사선종양학교실

양대식 ( Yang Dae-Sik ) - 고려대학교 의과대학 방사선종양학교실
김철용 ( Kim Chul-Yong ) - 고려대학교 의과대학 방사선종양학교실
최명선 ( Choi Myung-Sun ) - 고려대학교 의과대학 방사선종양학교실

Abstract

목 적: 공기동을 포함한 병소 부위에 X-선원을 조사할 경우 공동과 근접한 영역에서의 저흡수선량 효과는 잘 알려져 있다. 공기-연조직 사이의 불균질면의 한 예로 후두 모형 즉, 조직 등가물질과 그 사이에 삽입되어 있는 공기동을 만들었다. 본 연구에서는 방사선의 선질·조사면의 크기·공기동의 크기에 따른 공동 가까이에서의 흡수선량의 변화를 살펴보았다.

대상 및 방법: 4-, 6-, 10-MV X-선원을 이용하여 2cm(폭)×L(cm, 길이)×2cm(높이)인 공기동을 포함한 후두 모형의 아크릴 팬톰에 대하여 흡수선량을 측정하였다. 흡수선량의 측정장비로 평행판전리함과 전리계를 이용하였다. 제작한 후두의 기하학적 치수는 상부 연조직·공기동·하부 연조직의 두께가 각각 4-, 2-, 4-cm이었다. 공기동이 없이 균일한 연조직 팬톰에 대한 공기동이 있는 경우의 흡수선량의 비(O/E)를 공기 공동-연조직의 경계로부터 거리를 변화시키면서 측정하였다. 표준화된 증강곡선과 최대흡수선량에 대한 입사면 반대쪽 표면에서의 흡수선량의 비를 조사면의 크기를 변화시키면서 측정하였다. 공기동의 크기에 따른 효과를 알기 위하여 여러 가지 조사면에 대하여 투영된 크기가 4cm(폭)×L인 공기동의 높이(Z)를 변화시켜서 측정하였다.

결 과: 4-MV선원에서 5cm×5cm 이상의 조사면에서는 저흡수선량 효과가 없었다. 6-이나10-MV선원에서 작은 조사야 즉, 4cm×4cm와 5cm×5cm에서는 후두에 저흡수선량 부위가 나타났으며 6cm×6cm 이상의 조사면에서는 이 효과가 관찰되지 않았다. 선원의 선질이 증가할수록 저흡수선량인 조직층이 증가하였고 이때 표면 흡수선량의 크기는 변하지 않았다. 조사면의 크기가 4cm×4cm에서 8cm×8cm로 증가할 때 최대흡수선량에 대한 입사면 반대쪽의 공기동의 표면선량은 4-, 6-, 10-MV 선원에서 각각 0.95, 0.92, 0.91에서 0.99로 증가하였다. 6-이나 10-MV선원에서 공기동 표면에서의 흡수선량은 5cm×5cm 조사면에 있어서 예상값보다 각각 2-, 3-퍼센트의 감소가 있었고 또 4-MV에서는 감소효과를 발견할 수 없었다. 4cm×L×Z 공기동에서 그 높이(Z)를 0.6에서 4.8cm까지 변화시켰을 때 조사면의 크기가 8cm×8cm에서 공동의 크기에 무관하게 O/E>1.0이 관찰되었다.

결 론: 조사면내 공기동에 의한 저흡수선량 효과는 방사선의 선질·조사면의 크기·공기동의 크기에 의존된다. 이상의 연구 결과에서 고선질 선원이 공동을 포함한 병소 특히, 종양이 공기동의 표면까지 미치는 부위에 조사될 때 특별한 주의가 필요함을 알 수 있다. 이 경우 가능하면 조사되는 부위가 저선량이 되지않도록 저선질의 선원(예를 들면, 4-MV)을 쓰고 또 조사면을 넓혀야 한다. 6-이나 10-MV 등의 고선질의 X-선을 쓰는 경우에는 조사면의 부위에 저선량 부위가 생기므로 한번의 추가 조사를 더 시행할 필요가 있다.

Purpose: When an x-ray beam of small field size is irradiated to target area containing an air cavity, such as larynx, the underdosing effect is observed in the region near the interfaces of air and soft tissue. With a larynx model, air cavity embedded in tissue-equivalent material, this study is intended for examining parameters, such as beam quality, field size, and cavity size, to affect the dose distribution near the air cavity.

Materials and Methods: Three x-ray beams, 4-, 6- and 10-MV, were employed to perform a measurement using a 2cm (width)×L (length in cm, one side of x-ray field used)×2cm (height) air cavity in the simulated larynx. A thin window parallel-plate chamber connected to an electrometer was used for a dosimetry system. A ratio of the dose at various distances from the cavity-tissue interface to the dose at the same points in a homogeneous phantom (observed/expected ratio, O/E), normalized buildup curves, and ratio of distal surface dose to dose at the maximum buildup depth were examined for various field sizes. Measurement for cavity size effect was performed by varying the height (Z) of the air cavity with the width kept constant for several field sizes.

Results: No underdosing effect for 4-MV beam for fields larger than 5cm×5cm was found. For both 6- and 10-MV beams, the underdosing portion of the larynx at the distal surface was seen to occur for small fields, 4cm×4cm and 5cm×5cm. The underdosed tissue was increased in its volume with beam energy even for similar surface doses. The relative distal surface dose to maximum dose was changed to 0.99 from 0.95, 0.92, and 0.91 for 4-, 6-, and 10-MV, respectively, with increasing field size, 4cm×4cm to 8cm×8cm. For 6- and 10-MV beams, the dose at the surface of the cavity is measured less than the predicted by about two and three percent, respectively, but decrease was found for 4-MV beam for 5cm×5cm field. For the 4cm×L×Z (height in cm), varying depth from 0.6 to 4.8cm, cavity, O/E>1.0 was observed regardless of the cavity size for any field larger than about 8cm×8cm.

Conclusion: The magnitude of underdosing depends on beam energy, field size, and cavity size for the larynx model. Based on the result of the study, caution must be used when a small field of a high quality x-ray beam is irradiated to regions including air cavities, and especially the region where the tumor extends to the surface. Low quality beam, such as, 4-MV x-ray, and larger fields can be used preferably to reduce the risk of underdosing, local failure. In the case of high quality beams such as 6- and 10-MV x-rays, however, an additional boost field is recommended to add for the compensation of the underdosing region when a typically used treatment field, 5cm×5cm, is employed.

키워드

Electronic nonequilibrium;Interface dosimetry;Photon beams;Air cavity;Larynx
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