원 저 ISSN 2093-9272일산병원학술지 2018;17(2):80-85

80 Korean Journal of National Health Insurance Service Ilsan Hospital

서 론

효과적인 방사선치료란 악성 종양에는 최대한 많은 방사선을

집중조사하면서 주변 정상 조직에는 최소한의 선량이 조사되도

록 하는 것이다 고선량율. (High-Dose-Rate: HDR) 근접방사선

치료 는 밀봉된 소형의 방사성 동위원소 선원(Brachytherapy)

을 이용하여 악성 종양을 포함한 표적 용적(Target Volume:

에 방사선을 집중조사하는 동시에 정상 조직에는 선량을 급TV)

속히 감소시킬 수 있는 매우 좋은 치료 방법으로 임상적으로는

자궁궁경부암 환자에서 강내 방사선치료법으로 가장 많이 시행

되고 있다.1-3

하지만 근접방사선치료는 외부방사선치료(External Beam

에 비하여 치료기구를 신체 내부에 삽입해야 하Radiotherapy)

고 치료 단계가 복잡하여 매 치료의 재현성과 정확성이 떨어질 가

능성이 크다 자궁경부암의 강내 방사선치료시 사용되는 기구인 .

과 를 환자의 자궁과 질 속에 직접 Tandem Ovoid Applicator 삽

입시킬 때의 고통과 어려움 매 치료시 신체 내 기구 위치의 미세한 ,

고선량율 근접방사선치료 의 (High Dose Rate Brachytherapy)

체내 방사선량 검증을 위한 측정방법에 관한 연구

국민건강보험 일산병원 방사선종양학과

정은지 백태성,

Feasibility Study on the Measurement for In-Vivo Dose Verification in High-Dose-Rate Brachytherapy

Eun Ji Chung, Tae Seong Baek

Department of Radiation Oncology,National Health Insurance Service Ilsan Hospital, Goyang, Korea

Background: The purpose of this study was to evaluate the accuracy of dwell time and dwell position of the source with a 2D

diode array (Mapcheck) in high dose rate (HDR) brachytherapy.

Method: During HDR brachytherapy, the activity of the source was measured in an appilcator inserted into the patient's body to

monitor the source in real time with the naked eye. The accuracy of the dwell position was analyzed by checking the distance

(5 cm) between two points representing the largest pixel value of each signal measured. The accuracy of dwell time over time was

also measured.

Result: Using Mapcheck, the movements of the source can be monitored in real time with the naked eye; accuracy of measured

and analyzed dwell position using Mapcheck and Film was 5 cm by each method. Error in dwell time at two points according to time

variation (2s, 6s, 10s, 17s, 25s) was 6.95 ± 0.011%, 2.77 ± 0.012%, 1.34 ± 0.012%, 1.15 ± 0.007%, 0.46 ± 0.007%, respectively.

Conclusion: This experiment was judged to be sufficient to assess the accuracy of dwell time and dwell position of the source

in HDR brachytherapy. Dwell time and dwell position of the source inserted inside the patient can be monitored in real time to

prevent patient radiation accidents due to positioning error.

Key Words: High Dose Rate Brachytherapy, Dwell time, Dwell position

책임저자 정은지: 경기도 고양시 일산동구 일산로 10444 100국민건강보험 일산병원 방사선종양학과

전화 팩스: (031)900-0460, : 0303-3448-7107E-mail : ejchung@nhimc.or.kr

본 연구는 국민건강보험 일산병원의 연구비 지원으로 이루어졌음* (NHIMC 2017CR028).

정은지 외 고선량율 근접방사선치료시 이동선원의 정확한 측정에 관한 정도관리 .

Volume 17 Number 2 December 2018 81

변화로 인한 선량의 변동 등의 문제가 발생한다 특히 고선량율 .

근접방사선치료는 치료의 범위와 거리가 짧고 고선량이 조사되는

영역의 선량 기울기가 심하기 때문에 정확한 선량 전달이 어려워

각별한 주의를 요하고 있다.4-6 고선량율 근접방사선치료에서 선

량 전달 의 정확도는 악성 종양에 고선량을 조사(Dose Delivery)

하면서 정상 조직의 위해를 줄여주는데 결정적인 역할을 한다 정.

확한 선량 전달을 위해서는 방사성 선원의 정확한 강도(Activity)

측정 삽입 기구를 따라 이동하는 선원 거주 시간 의 , (Dwell Time)

정확성 선원이 정확한 위치에 위치하도록 하는 선원 거주 위치,

의 일치성 등이 반드시 보증되어야만 한다(Dwell Position) .7-10

국제방사선단위위원회(International Commission on Ra-

에서는 근접 방사선치diation Unit and Measurement: ICRU)

료 환자에게 투여되는 선량이 처음 계획된 선량의 오차 범위 5%

이내로 전달되는 것을 권고하고 있다 이에 본 연구에서는 자궁경.

부암 환자에서 시행되는 고선량율 강내 방사선치료시 자궁 강내

삽입기구를 따라 이동하는 방사선 선원의 강도를 측정하고 또한 ,

선원 거주 시간의 정확성과 선원 거주 위치의 일치성 등을 측정

분석하여 계획된 선량이 허용 오차 범위 내로 정확하게 전달되는

지 평가해 보고자 한다.

대상 및 방법

대상1.

본 연구에서 근접방사선치료시 선원의 실제 이동의 정확성을 확

인하기 위하여 기반의 2D diode array Mapcheck device (Sun

를 사용하여 측정하였다Nuclear, Melbourne, USA) . Mapcheck

는 개의 다이오드 가 내장되어 있으며device 1,527 (Diode) , 32 ×

26 cm2의 범위 내에서 간격으로 배치되어 있다 각 7.07mm . 검출

기의 활성 표면적은 0.8 × 0.8 cm2 를 나타내고 있다 선원 . Ir-192

을 이용하는 본원의 근접 방사선치료장치(Necletron, Stokholm,

를 사용하여 미리 방사선 치료계획시스템Sweden) (Treatment

에서 계획한 선원의 실제 움직임을 측정Planning System: TPS)

하여 정확도를 확인하였다.

방법2.

치료중 실시간 선원의 움직임 관찰1)

환자의 근접방사선 치료시 선원이 치료계획시스템에서 계획한

대로 환자 몸속에 삽입되어 있는 기구 안에서 실제로 이동하게 되

어 있다 하지만 치료 중에 환자의 몸속에서 선원이 정확하게 이.

동하는지를 확인할 수는 없으므로 본 연구에서는 Mapcheck

를 선원이 이동하는 기구 아래에 설치하여 선원의 실제 움device

직임이 측정 되는지를 확인하였다 그리고 치료 장치에서 (Fig. 1).

실제 계획된 선원의 움직임을 확인 할 수 있는 치료 제어 화면

과 화면을 이(Treatment Consol Monitor) Mapcheck device

용하여 기구 안에서 이동하는 선원의 경로를 육안으로 관찰하여

실시간 선원 이동의 정확성을 비교 확인하였다(Fig. 2).

선원의 거주 위치 확인 2) (Dwell Position Check)

선원의 위치를 지정된 위치 에서 간격으로 (P1~P5) 5cm 이동

하도록 치료계획을 수립한 후 실제로 선원을 이동시키면서 각 ,

지점에서 와 을 이용하여 측정하였다Mapcheck device Film .

분석은 분석 프로그램RIT 113(Ver 5.2) (Radiological Imaging

을 이용하여 측정된 각 Technology, Colorado Springs, USA) ,

지점에서의 가장 큰 세기를 나타내는 신호 의 픽셀값(Signal) (Pixel

을 이용하여 두 지점 간의 거리를 분석하였다 또Value) (Fig. 3).

한 거주 시간에 변화 초 초 초 를 주어 시간의 변화에 따라(1 , 3 , 5 )

서 분석값에 어떤 영향을 미치는지를 확인하였다.

선원의 거주 시간 확인 3) (Dwell Time Check)

선원의 실제 거주 시간을 확인해 보기 위하여 두 지점(D1, D2)

에서의 각 시간에 대한 기울기 그래프를 구(Time Signal Slope)

하였다 또한 이 기울기 그래프를 이용하여 시간 변화 초 초. (1 , 3 ,

초 초 초 초 초 에 따른 두 지점에서의 거주 시간의 5 , 7 , 10 , 15 , 20 )

정확성을 확인하였다.

Fig. 1. Measurement of source using Mapcheck

EJ Chung et al. Quality Assurance on Accurate Measurement of Moving Source in High Dose Rate Brachytherapy

82 Korean Journal of National Health Insurance Service Ilsan Hospital

Treatment Consol monitor Mapcheck monitor

P1

(A) Real time monitoring in source position P1

P2

(B) Real time monitoring in source position P2

P3

(C) Real time monitoring in source position P3

P4

(D) Real time monitoring in source position P4

P5

(E) Real time monitoring in source position P5

P6

(F) Real time monitoring in source position P6

Fig. 2. Real time monitoring of source movement using Mapcheck

P1

P2

P3

P4

P5

P1

P2

Fig. 3. Check the distance between two points representing the largest pixel value for each signal measured

정은지 외 고선량율 근접방사선치료시 이동선원의 정확한 측정에 관한 정도관리 .

Volume 17 Number 2 December 2018 83

결 과

신체에 삽입된 기구 안에서 이동하는 선원의 움직임을 실시간

관찰해 보기 위하여 실시한 실험에서는 에서 보는 것과 같Fig. 2

이 를 이용하여 선원의 강도 를 실시Mapcheck device (Activity)

간 측정함에 따라 선원의 움직임을 치료 중 육안으로 실시간 관찰

하는 것이 가능함을 확인하였다.

또한 거주 위치의 정확성을 확인해 보기 위하여 간격의 5 cm

거주 위치 에서 와 을 이용하여 (P1~P5) Mapcheck device Film

측정하고 분석한 실험에서는 각 거리간 모두 를 나타내어 거5 cm

주 위치가 일치함을 확인하였다 또한 거주 시간 변화 초 초. (1 , 3 , 5

초 에 따른 추가 실험에서도 거주 위치의 정확성에는 별 영향이 )

없음을 확인하였다(Table 1).

거주 시간의 정확성을 확인하기 위하여 측정한 두 지점 (D1,

에서 각 시간에 대한 신호의 세기를 구하여 이 값을 표준값으D2)

로 변환하였다 또한 이 값을 기준으로 하여 두 지점(Table 2, 3).

에서의 각 시간에 대한 기울기 그래프를 구(Time Signal Slope)

하였다 지점에서의 기울기 값은 이었고 결. D1 0.9279±0.0014

정계수 의 값은 이었다 또한 지점에서의 (r-square) 0.99998 . D2

기울기 값은 이었고 결정계수 의 값0.9871±0.0031 (r-square)

은 이었다 두 지점의 시간에 대한 기울기 그0.99993 (Fig. 4, 5).

래프를 이용하여 시간 변화에 대한 두 지점에서의 거주 시간의 정

확도를 확인할 수 있었다 두 지점간 주어진 시간 변화 초 초. (2 , 6 ,

초 초 초 에 대한 거주 시간의 오차와 표준 편차는 각각 10 , 17 , 25 )

6.95±0.011%, 2.77±0.012%, 1.34±0.012%, 1.15±0.007%,

를 나타내었다0.46±0.007% (Table 4).

고 찰

근접방사선치료는 종양에는 고선량을 국소적으로 조사하면서

주변 정상 조직에는 선량을 감소시킬 수 있는 효율적인 치료법이

Dwell time(s) DeviceSource moving distance (cm)

P1~P2 P2~P3 P3~P4 P4~P5

1 Mapcheck 5.0 5.0 5.0 5.0

Film 5.0 5.0 5.0 5.0

3 Mapcheck 5.0 5.0 5.0 5.0

Film 5.0 5.0 5.0 5.0

5 Mapcheck 5.0 5.0 5.0 5.0

Film 5.0 5.0 5.0 5.0

S:second(s)

Table 1. Comparison of analysis values of Dwell position (P1~P5) according to Dwell time changes (1s, 3s, 5s) using Mapcheck and Film

Time(s) Signal Normalized signal

0 0 0

1 324.69 1

3 925.12 2.85

5 1527.83 4.71

7 2124.05 6.54

10 3030.91 9.34

15 4537.69 13.98

20 6036.70 18.59

S:second(s)

Table 2. Measured time signal value and normalized signal value at point D1

Time(s) Signal Normalized signal

0 0 0

1 322.44 1

3 962.47 2.99

5 1582.19 4.91

7 2226.99 6.91

10 3181.47 9.87

15 4737.54 14.69

20 6390.34 19.82

S:second(s)

Table 3. Measured time signal value and normalized signal value at point D2

EJ Chung et al. Quality Assurance on Accurate Measurement of Moving Source in High Dose Rate Brachytherapy

84 Korean Journal of National Health Insurance Service Ilsan Hospital

지만 정확한 선량을 조사하기 위하여서는 치료계획에 따른 선원 ,

거주 위치와 거주 시간의 정확성이 보증되어야 한다 그러나 현재.

는 근접방사선치료의 치료계획에 대하여 위와 같은 사항들을 임

상적으로 층분히 검증 할 수 있는 정도 관리(Quality Assurance:

가 부족한 실정이다QA) .11,12

첫 번째로 이번 실험을 통하여서 근접방사선치료 에러를 예방

하기 위하여 치료 중에 환자 몸속에서 이동하는 선원의 실제 움,

직임을 육안으로 실시간 관찰할 수 있는 시스템을 만들기 위하여

를 이용한 실험을 진행하였고 실제 선원의 Mapcheck device ,

움직임을 치료 계획된 선원의 이동 경로와 비교하여 실시간 관찰

할 수 있음을 확인하였다 이와 같은 방법을 실제 근접치료 중인 .

환자에게 적용하면 기계적인 결함 삽입 기구의 이탈 환자의 움, , ,

직임 등으로 발생할 수 있는 선원의 이동 경로 오류에 대한 실시

간 검증이 가능할 것이며 이로 인하여 환자에게 치명적인 방사선 ,

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Sig

na

l (a

rbitra

ry u

nit)

Time (s)

Mapcheck (Diode)

Fitting Line

D2

D1

Slope: 0.9279±0.0014

R-squared: 0.99998

Fig. 4. Time signal slope at point D1

D1

D2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Sig

na

l (a

rbitra

ry u

nit)

Time (s)

Mapcheck (Diode)

Fitting Line

Slope: 0.98701±0.0031

R-squared: 0.99993

Fig. 5. Time signal slope at point D2

Time (s) Signal D1 Signal D2 Time D1 (s) Time D2 (s) Average Time (s) Error rate ±SD(%)

2 657.196 659.068 2.128 2.149 2.139 6.95 ±0.011

6 1870.167 1864.243 6.154 6.178 6.166 2.77 ±0.012

10 3065.766 3051.673 10.122 10.146 10.134 1.34 ±0.012

17 5194.485 5162.278 17.188 17.201 17.195 1.15 ±0.007

25 7580.938 7531.506 25.109 25.123 25.116 0.46 ±0.007

Table 4. Analysis result of signal measurement at point D1, D2 with the change of time

정은지 외 고선량율 근접방사선치료시 이동선원의 정확한 측정에 관한 정도관리 .

Volume 17 Number 2 December 2018 85

피해 사고 등을 예방할 수 있을 것이다.

두 번째로 와 을 이용하여서 치료 계획Mapcheck device Film

된 선원 거주 위치의 정확성을 실제로 확인하였으며 임상에서 실,

제 환자 치료 전에 치료계획을 이용하여 위와 같은 방법으로 선원

의 거주 위치 정확성을 미리 검증해 볼 수 있을 것으로 생각한다.

세 번째로 선원 거주 시간의 정확성을 확인하기 위한 실험에서

는 거주 시간이 작을수록 오차가 증가함을 나타내었고 거주 시간,

이 증가할수록 오차가 감소함을 보여주었다 이런 오차가 발생한 .

원인은 선원이 삽입 기구로 들어가고 나가는 과(entrance), (exit)

정에서 발생하는 누설 선량의 영향을 받기 때문인 것으(leakage)

로 보인다 선원의 거주 시간이 길어질수록 선원의 누적 강도.

가 크기 때문에 누설 선량의 미치는 영향이 적게 나타(Activity)

났으며 거주 시간이 짧을수록 선원의 누적 강도가 작기 때문에 ,

누설 선량의 미치는 영향이 크게 나타나 오차가 증가하였다고 생

각한다.

본 연구결과를 통하여 임상에서 치료 환자의 선원 거주 시간을

결정할 때에 거주 시간에 따른 오차의 값을 미리 확인할 수 있으

므로 오차를 줄일 수 있는 적절한 거주 시간의 값을 제안할 수 있,

었다(Table 4).

근접방사선치료는 외부 방사선치료보다 선량 오차로 인하여

큰 문제가 발생할 가능성이 더 크므로 다소 번거롭더라도 치료 시

작 전에 준비된 치료계획에 대하여 본 연구에서 보인 방법 등을

이용한 정확한 검증과 정도 관리 방법(Quality Assurance; QA)

이 임상적으로 널리 시행되어야 할 것으로 생각한다.

본 연구와 더불어 향후 실제 환자의 근접치료계획을 이용한 추

가적인 연구가 진행된다면 임상에서 고선량율 근접방사선치료시 ,

계획한 선량이 정확하게 환자에게 전달되도록 검증할 수 있는 임

상에서 사용하기 편리한 선량 정도 관리 방법으로 사용될 수 (QA)

있다고 생각한다.

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