방사선 근접치료에 있어서 핵자기공명영상을 이용한 3차원 방사선 선량분포도의 가시화를 위한 polymer 젤의 이용

The Use of Polymer Gel for the Visualization of 3-D Dose Distribution in Brachytherapy Using Magnetic Resonance Imaging

방사선의 측정방법으로 현재까지 여러 방법들이 쓰여져 왔다. 여기에는 필름을 이용하는 방법, TLD를 이용하는 방법, 전리함(ion chamber)을 이용하는 방법 등이 대체로 가장 많이 쓰여지는 방법이다. 그러나 본 연구에서는 새로운 방사선측정 방법이 시도되었다. 고분자 젤과 핵자기공명영상 (MRI)을 이용한 방법이 그 것이다. 본 연구의 목적은 방사선 측정을 위한 고분자 젤을 합성하고 합성된 젤을 사용하여 젤의 방사선 흡수선량과의 관계를 MRI 영상으로부터 구해서, 이 결과를 근접치료에 쓰이는 seed 선원의 선량분포를 측정하여 가시화 시키는데 있다. 이를 위해 지름 12 cm 원통형 팬텀에 젤을 합성하고, 이 젤을 뇌정위 방사선수술에 쓰이는 30 mm 콜리메이터를 이용하여 여러 단계의 선량을 젤에 조사하였다. 이렇게 조사된 젤은 MRI 을 촬영하였고 이렇게 촬영된 MRI 영상으로부터 젤팬텀의 각 위치의 횡이완시간 (T$_2$ time)을 영상분석 소프트웨어를 이용하여 계산하였다. 그 결과 젤의 홉수선량과 횡이완시간과는 17 Gy 근처까지는 거의 반비례 ($R^2$=0.993)하는 것을 알 수 있었으며, 이 보다 높은 흡수선량에 대해서는 또 다른 관계가 있음을 알 수 있었다. 또 이것을 이용하여 HDR afterloading system 의 Ir-192 seed 선원에 의한 선량분포와 2 mCi Ir-192 seed 선원에 의한 선량분포를 측정하였다. 그리고 이 것을 각각 치료계획컴퓨터에 의한 선량분포곡선과 비교하였다. 본 연구의 결과로는 고분자 젤을 이용한 방사선의 측정방법을 시도하여 홉수선량과 젤의 특성과의 관계를 밝혔으며, 실제로 그접치료에 쓰이는 seed 선원에 의한 선량분포 곡선을 얻는데 적용하였다.

There have been many radiation measurement methods so far among which film dosimetry, TLD, and ion chamber are the most frequently used methods. But this study describes a new radiation measurement method which uses polymer gel and magnetic resonance imaging(MRI). The objective of this study is to fabricate a polymer gel sensitive to radiation and to generate a dose to MRI contrast relationship, and to apply this results to the radiation measurement for the brachytherapy. To do this, 12 cm diameter cylindrical gel phantom was made, and the phantom was irradiated using the 30 mm diameter circular collimator which was used for radiosurgery. And this irradiated phantom was scanned with MRI. To find out the relationship between the radiation dose and the transversal relaxation time, an image processing software(IDL) was used. From this study it is found out that the radiation dose showed linear relationship to the transversal relaxation time of the gel up to 17 Gy($R^2$=0.993) and they had a different relationship above 17 Gy. The dose distributions were calculated using these results for the Ir-192 sources, one for the HDR afterloading system and the other for a 2 mCi seed source. And these calculated dose distributions were compared to the ones from the treatment planning computers. From this study the dose to the irradiated gel's transversal relaxation time relationship was examined, and this result was tried for the measurement of the brachytherapy.