감마 나이프 방사선 수술시 필름 선량 측정에 의한 조직 불균일성에 대한 연구

Evaluation of Tissue Inhomogeneity for Gamma-knife Radiosurgery Using Film Dosimetry

목적 : 감마 나이프에 사용되고 있는 코발트-60의 골에 의한 흡수 선량 감소는 -3.5$\%$이다. 그러나 모든 방사선 수술 치료 계획 시스템은 치료 부위를 단위밀도 (unit density)로 가정하여 계산을 시행하므로 조직 불균일성에 대한 고려를 하지않고 있다. 중두개와 (mid cranial fossa) 부위는 여러 두께의 골로 구성되어 있기 때문에 감마 나이프를 이용한 방사선 조사시 중두개와에 위치한 병변인 뇌하수체 종양 지점이나 청신경 초종 지점의 치료시 흡수되는 방사선량은 방사선 수술 계획 시스템에 의하여 계산한 값과 차이가 날 가능성이 있다. 이 연구는 이러한 중두개와에 위치한 병변의 치료시 골에 의한 흡수 선량의 감소에 대한 검증을 위하여 시행하였다. 대상 및 방법 : Alderson Rando phantom (이하 인체 모형 판톰-human phantom-이라 명명)의 두개골 부위에 4개의 핀에 의해 Leksell stereotactoc frame을 고정시키고 뇌단층 촬영을 시행하였다. 뇌 단층 촬영 상에 뇌하수체 종양과 청신경 초종(acoustic neurimona)에 해당되는 각각의 지점을 정한 후 먼저 뇌하수체 지점에 인체 모형 판톰의 모양에 맞게 자른 코닥 X-omat V 필름을 사이에 넣고 인체 모형 판톰을 잘 고정한 후에 14 mm 조준기 (collimator)를 부착하여 방사선을 조사하였다. 한 지점당 3회 반복 시행하였다. 18 mm 조준기를 이용하여 동일한 방법으로 3회 반복 시행하였다. 두 번째 지점인 청신경 초종 지점에 필름을 넣은 뒤 첫 번째와 동일한 방법으로 14 mm 조준기와 18 mm 조준기를 사용하여 각각 3회 반복 시행하였다. 동일한 실험 조건으로 균일한 밀도로 이루어진 16 cm 지름의 구형 폴리스티렌 판톰 내에 폴리스티렌 카세트에 맞는 필름을 삽입하여 14 mm, 18 mm 조준기 각각에 대하여 방사선 조사를 시행하였으며 이 과정을 3회 반복 시행하였다. 이후 필름들을 현상하여 VXR-12 필름 광학 측정기를 이용하여 등선량 곡선을 얻는다. 여기서 얻어진 등선량 곡선 (isodose curve)을 기초로 하여 off axis ratio 곡선을 얻었다. 결과 : 중두개와에 위치한 병소에 대하여 감마 나이프를 이용한 방사선 조사를 시행할 때 골에 의한 흡수 선량 감소는 뇌하수체 종양 지점이 청신경 초종 지점보다 많이 나타났으며 (0.2-3.0 mm vs. 0.1-1.3 mm) 조준기 크기에 따라 14 mm 조준기일 경우가 18 mm 조준기보다 더 많은 흡수 선량 감소 (0.4-3.0 mm vs. 0.2-2.2 mm)를 보였다. 결론 : 흡수 전량 감소가 실제 임상에서 치료 계획을 세우는데 있어서는 큰 영향을 미치지 않는 범위 내 (1 mm)에서 일어남으로 골에 의한 흡수 선량 감소를 고려하여 치료계획을 조정해야 할 필요는 없을 것으로 생각된다.

Purpose : Since the mid cranial fossa is composed of various thickness of bone, the tissue inhomogeneity caused by bone would produce dose attenuation in cobalt-60 gamma knife irradiation. The correction factor for bone attenuation of cobalt-60 which is used for gamma knife source is -3.5$\%$. More importantly, nearly all the radiosurgery treatment planning systems assume a treatment volume of unit density: any perturbation due to tissue inhomogeneity is neglected, This study was performed to confirm the bone attenuation in mid cranial fossa using gamma knife. Materials and Methods : Computed tomography was performed after Leksell stereotactic frame had been liked to the Alderson Rando Phantom (human phantom) skull area. Kodak X-omat V film was inserted into two sites of pituitary adenoma point and acoustic neurinoma point, and irradiated by gamma knife with 14mm and 18mm collimator. An automatic scanning densitometer with a 1mm aperture is used to measure the dose profile along the x and y axis. Results : Isodose curve constriction in mid cranial fossa is observed with various ranges. Pituitary tumor point is greater than acoustic neurinoma point (0.2-3.0 mm vs 0.1-1.3 mm) and generally 14 mm collimator is greater than 18mm collimator (0.4-3.0 mm vs. 0.2-2.2 mm) Even though the isodose constriction is found, constriction of 50$\%$ isodose curve which is used for treatment reference line does not exceed 1 mm. This range is too small to influence the treatment planning and treatment results. Conclusion : Radiosurgery planning system of gamma knife does not show significant error to be corrected without consideration of bone attenuation.