근접치료용 방사성 동위원소의 선량분포 확인을 위한 디지털 반도체 센서의 제작 및 평가 = Evaluation of Fabricated Semiconductor sensor for Verification of γ-ray Distribution in Brachytherapy

국문 초록 (Abstract)

방사선 치료분야 중 근접치료는 자연적으로 방사선을 계속 방출하는 방사성 동위원소를 체 내에 직접 삽입하여 병변세포를 사멸시키는 치료법으로써 주로 고선량률 치료가 시행되고 있다. 하지만 방사선 조사 제어나 선량을 조절할 수 있는 외부 조사법에 비해 근접치료는 방사성 동위원소의 선량만을 확인하거나 Film/Screen 시스템을 통해 선량 분포를 확인한 후 즉시 치료를 시행하고 있다. Film/Screen 시스템으로 선량분포를 확인 시 산란선에 의한 음영 또한 함께 나타나 치료계획과의 선량 분포 일치성을 눈으로 확인하기 힘든 단점이 있다. 본 연구에서는 방사선 근접치료 시 치료계획과 동 일한 선량 분포 여부를 확인하는 시스템을 개발하고자 기초 연구로써 반도체 검출센서를 제작하였고, Ir-192 선원의 γ -선을 조사해 실제 근접치료 환경에서 적용 가능성을 평가하였다. 반도체 검출물질은 원자번호가 높고 일함수가 다른 물 질에 비해 상대적으로 적은 HgI2를 이용하였다. 신호 수집을 위한 하부전극은 ITO glass를 이용하였고 하부전극에 Mask 를 넓이 1.5 cm × 1.5 cm로 두께 600 μm부터 단계적으로 1.6mm까지 각각 형성하였다. HgI2는 Particles In Binder(PIB)법으로 제작한 후 Screen Printing하였고 검출물질 상부에 넓이 1 cm × 1 cm로 금을 진공 증착하여 상부전극을 형성하였다. 완성된 각 두께별 센서의 Ir-192 선원에 대한 민감도를 비교하여 최적의 두께를 선정하였으며 선정한 센서로 동일 조사조건에 대한 재현성 평가와 선원과 검출기 간의 거리를 증가시키며 신호 수집량을 평가하였다. 상부전극에는 Electrometer를 이용하여 전압을 인가했으며 센서 내에서 수집된 신호는 Oscilloscope를 통해 파형으로 얻어 ACQ Program으로 분석하였다. 실험 결과, 1.1 mm두께에서 안정적인 신호 수집량을 확인하였고, 재현성 실험 결과 민감도의 오차 범위는 2% 이내였다. 또한 선원과 검출센서와의 거리 증가 시의 민감도 차이를 확인하여 근접치료 선원의 선량 분포 확인 시스템에 본 연구에서 제작한 센서가 적용 가능하다는 결론을 얻었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A brachytherapy, one of the radiation therapy fields, is a treatment that kills lesion cells by inserting a radioisotope that keeps naturally releasing radiation into the body. A high-dose-rate radiotherapy is being conducted in general. Compared to an external irradiation, however, that can restrict irradiation and control dose, the brachytherapy, performs immediate therapy after checking dose of radioisotope only or checking dose distribution through Film/Screen system. When checking the dose distribution using film/screen system, it is hard to observe a correspondency between treatment plan and dose distribution as shades due to scattered rays appear. In this research, we produced a semiconductor detecting sensor as a basic research in order to develop a system that checks a presence of dose distribution corresponding to the treatment plan during brachytherapy. We also appraised applicability of it in an actual brachytherapy environment by irradiating γ-ray of a radiation source of Ir-192. We used HgI2 as the semiconductor detecting material since it has a high atomic number and a function work is relatively less compared with other materials. We used ITO glass as lower electrode potential for signal collection, and formed masks to that in an area of 1.5 cm × 1.5 cm, and the thickness of it increased gradually from 600 μm to 1.6mm by forming separate masks. HgI2 was produced by Particles In Binder(PIB) method and then went though screen printing. We carried out vacuum metalization of gold in an area of 1 cm × 1 cm onto un upper part of the detecting material in order to form the upper electrode. We compared sensitivity of each completed sensor with different thickness onto the radiation source of Ir-192. We, then, selected the optimal thickness. We also assessed reproducibility about an identical irradiation condition and signal collection amount by increasing distance between the radiation source and irradiator. We granted voltages onto the upper electrode through electrometer. The collected signals from the inside of sensor were received as waveform through Oscilloscope and were analyzed by ACQ program. As a result of the experiment, we confirmed a stable signal collection amount where the thickness was 1.1 mm. An error range of the sensitivity was within 2% as a result of the reproducibility experiment. We found that there is difference in the sensitivity when distance between radiation source and detecting sensor being increased. Hence, we concluded that the sensor produced in this experiment can be used for the dose distribution checking system of brachytherapy.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. INTRODUCTION
• Ⅱ. MATERIAL AND METHOD
• Ⅲ. RESULT AND DISCUSSION
• Ⅳ. CONCLUSION