Dose Verification Using Pelvic Phantom in High Dose Rate (HDR) Brachytherapy

자궁경부암용 팬톰을 이용한 HDR (High dose rate) 근접치료의 선량 평가

High dose rate (HDR) brachytherapy for treating a cervix carcinoma has become popular, because it eliminates many of the problems associated with conventional brachytherapy. In order to improve the clinical effectiveness with HDR brachytherapy, a dose calculation algorithm, optimization procedures, and image registrations need to be verified by comparing the dose distributions from a planning computer and those from a phantom. In this study, the phantom was fabricated in order to verify the absolute doses and the relative dose distributions. The measured doses from the phantom were then compared with the treatment planning system for the dose verification. The phantom needs to be designed such that the dose distributions can be quantitatively evaluated by utilizing the dosimeters with a high spatial resolution. Therefore, the small size of the thermoluminescent dosimeter (TLD) chips with a dimension of <1/8"and film dosimetry with a spatial resolution of <1mm used to measure the radiation dosages in the phantom. The phantom called a pelvic phantom was made from water and the tissue-equivalent acrylic plates. In order to firmly hold the HDR applicators in the water phantom, the applicators were inserted into the grooves of the applicator holder. The dose distributions around the applicators, such as Point A and B, were measured by placing a series of TLD chips (TLD-to-TLD distance: 5mm) in the three TLD holders, and placing three verification films in the orthogonal planes. This study used a Nucletron Plato treatment planning system and a Microselectron Ir-192 source unit. The results showed good agreement between the treatment plan and measurement. The comparisons of the absolute dose showed agreement within $\pm$4.0 % of the dose at point A and B, and the bladder and rectum point. In addition, the relative dose distributions by film dosimetry and those calculated by the planning computer show good agreement. This pelvic phantom could be a useful to verify the dose calculation algorithm and the accuracy of the image localization algorithm in the high dose rate (HDR) planning computer. The dose verification with film dosimetry and TLD as quality assurance (QA) tools are currently being undertaken in the Catholic University, Seoul, Korea.

HDR (High dose rate) 근접 치료는 기존의 LDR (Low dose rate) 근접 치료에서 야기되었던 치료 시간이나 선량 최적화 등의 문제점을 해결하였기 때문에 자궁경부암 치료에 많이 사용되고 있다. 그러나, 단시간에 고선량이 조사되는 HDR 근접치료에서 치료 효과를 극대화시키기 위해서는 선량 계산 알고리즘, 위치 계산 알고리즘, 최적화 알고리즘이 정확하게 검증되어야 한다. 이를 위해서는 인체 등가 팬톰과 치료 계획 컴퓨터의 선량 분포 곡선을 비교함으로써 검증할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 검증이 가능하도록 자궁경부암용 팬톰을 설계, 제작하여 HDR 치료 계획 컴퓨터와 팬톰과의 선량을 비교, 평가하는 것이다 이 자궁경부암용 팬톰은 높은 해상도를 가진 선량 측정기를 사용하여 정량적인 평가가 가능하도록 제작되었고, 인체 등가물질인 물과 아크릴을 사용하여 제작하였다 또한, 팬톰 내의 방사선량 측정을 위해서 $\frac{1}{8}$ 인치 TLD (Thermoluminescent dosimeters) 칩과 공간 해상도가 1 mm 이내인 필름을 사용하였다. 이 자궁경부암용 팬톰는 HDR applicator의 고정을 위해 applicator 홀더의 홈 안에 HDR applicator가 삽입되게 제작하였고 세 개의 TLD 홀더에는 TLD 칩(TLD 간의 거리는 5 mm)이 정렬되게 제작하여 A점이나 B점 같은 특정 점의 절대 선량을 측정할 수 있게 제작하였다 필름은 3개의 직교(orthogonal) 평면에 삽입되도록 제작하여 상대 선량 측정이 가능하게 하였다. 사용된 치료 계획 시스템은 Nucletron Plato system이고, Microselectron Ir-192 소스를 사용하였다. 선량 평가 결과, TLD 선량의 경우 A, B point를 포함하여 직장과 방광 선량이 $\pm$4% 이내로 치료계획 컴퓨터(Plato, Nucletron)와 일치하였고, 필름의 경우 선량 분포 곡선이 치료계획 컴퓨터의 선량 분포 곡선 패턴과 거의 일치하는 우수한 결과를 보였다. 제작된 자궁경부암용 팬톰은 HDR 치료 계획 컴퓨터의 선량 계산 알고리즘의 평가 및 검증에 유용하게 사용될 것이고, 이 팬톰은 강남성모병원 치료방사선과 HDR 근접치료 기기의 선량과 위치확인의 QA(quality assurance) 도구로써 사용하려고 추진 중에 있다.