수술 중 방사선치료 시 in vivo dosimetry와 환자 맞춤형 정도 관리의 유용성 평가

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Intraoperative radiotherapy (IORT) has the limitation that pretreatment planning and patient-specific quality assurance (PSQA) are impossible because the volume and area of tumors removed during surgery cannot be predicted in advance. It aims to confirm the usefulness of 3D printing-based PSQA to ensure IORT stability and precise treatment. As a quality assurance purpose, optically stimulated luminescence dosimeter (OSLD) is clinically used to measure the dose of the skin when performing IORT with 50 kV X-ray, so it aims to evaluate the dose characteristics of OSLD in the low energy range.
In our experiments, the device used for dose measurement was Intrabeam™ system. Using body phantoms of 5 breast cancer patients created by 3D printing, a 10 Gy prescription dose based on a spherical applicator surface was delivered and the dose was measured via EBT3 film. Using self-manufactured OSLD dose-calibrated phantoms, 80 OSLDs were irradiated and the results were analyzed in terms of radiation sensitivity, linearity, and reproducibility as well as changes in sensitivity after irradiation with high radiation dose.
As a result of measuring the dose prescribed on the surface of five patients’ body phantoms, the dose irradiated on the applicator surface showed -0.4% of the average difference between the measured dose and the prescribed dose. As a result of measuring the vertical depth dose, the difference at the depth of 5 mm was 4.4% and 27% at 10 mm, respectively. The radiation sensitivity range of 80 OSLDs was between 0.92 and 1.04, with an average of -2.1% sensitivity. As a result of the reproducibility of the OSLD measurement, the sensitivity was reduced through the repeated measurement of the OSLD and the average decrease in sensitivity was about 6%. After irradiating a high radiation dose, evaluation of the reproducibility showed changes of the sensitivity with average 2.9%.
It is expected that PSQA using a body phantom similar to the actual patient breast structure is feasible to verify the dose through comparison between the expected depth dose in planning treatment and the EBT3-based depth dose measurement. Proper dose evaluations for OSLDs can increase treatment accuracy. Applying a correction factor to each OSLD is expected to increase the accuracy of the dose measured on the skin by IORT and treatment stability.

국문 초록 (Abstract)

IORT는 수술 경과에 따라 달라지는 적출된 종양 부피와 부위로 인해 IORT 시행 전 사전 예측이 어려워 방사선 치료 계획과 환자별 정도 관리(Patient-specific Quality Assurance)가 불가하다는 한계를 가지고 있다. IORT의 안정성을 확보하고 정확한 치료를 위한 정도 관리로 3D 프린트로 제작한 환자 맞춤형 정도 관리 시행 방법을 고안하여 정도 관리의 유용성을 확인하고자 한다. 또한, IORT 시행 시 피부 선량 측정 목적으로 사용되는 OSLD를 IORT에 사용되는 저 에너지 영역의 50 kV X-선으로 교정 측정하여 OSLD의 선량 특성을 평가하고자 한다.
본 연구에 사용된 장비는 Intrabeam™ system이다. 3D 프린트로 제작한 5명의 유방암 환자의 신체 모의 팬텀을 이용하여 구형 어플리케이터(Spherical applicator) 표면을 기준으로 10 Gy 처방 선량을 전달하여 EBT3 필름을 통해 선량 측정하였다. 자체 제작한 OSLD 선량 교정 팬텀을 이용하여 80개의 OSLD 소자의 방사선 민감도, 선형성, 재현성과 고 방사선량 조사 후 민감도 변화를 측정하였다.
5명의 신체 모의 팬텀을 통한 표면 처방 선량 측정 결과 어플리케이터 표면에 조사된 선량은 처방 선량과의 측정된 평균값 차이는 -0.4%의 결과값을 나타냈다. 수직 깊이 선량 측정 결과 5 mm 깊이에서는 4.4%, 10 mm 깊이에서는 27%의 차이를 보였다. 80개의 OSLD 소자들의 방사선 민감도 범위는 0.92에서 1.04로 나타났으며, 평균 -2.1%의 만감도를 보였다. OSLD 측정 재현성을 알아본 결과 OSLD 소자들의 반복 측정에 의해 민감도 감소 경향을 나타냈으며 약 6%의 민감도 감소를 나타냈다. 고 방사선량 조사 후 측정한 재현성 평가는 평균 2.9%의 민감도 변화를 나타냈다.
실제 치료 환자의 유방 구조와 유사하게 제작된 신체 모의 팬텀을 이용한 선량 정도 관리는 깊이 선량 측정을 통하여 처방 선량 및 치료 계획 시 처방 선량 값과 비교를 통한 선량 검증이 가능할 것으로 판단된다. 치료 선량에 평가에 이용되는 OSLD에 대한 적절한 선량 평가는 치료의 정확도를 높일 수 있다. OSLD 각 소자에 대한 보정 계수 적용은 IORT 피부 선량 측정치에 대한 높은 정밀도와 치료의 안정성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.