A Study on the Evaluation of 3D Dose Distribution using Normoxic Polymer Gel

정상산소 중합체 겔 선량계를 이용한 3차원 방사선량 평가에 관한 연구

Purpose: As increasing complexity of modern radiotherapy technique, more developing dosimetry is required. Polymer gel dosimeters offer a wide range of potential applications with high resolution and assured quality in the thee-dimensional verification of complex dose distribution such as intensity-modulated radiotherapy (IMRT). The purpose of this study is to find the most sensitive and suitable gel as a dosimeter by varying its composition ratio and its condition such as temperature during manufacturing. Materials and Methods: Each polymer gel with various ratio of composition was irradiated with the same amount of photon beam accordingly. Various polymer gels were analyzed and compared using a dedicated software written in visual C++ which converts TE images to R2 map images. Their sensitivities to the photon beam depending on their composition ratio were investigated. Results: There is no dependence on beam energy nor dose rate, and calibration curve is linear. Conclusion: The polymer gel dosimeter developed by using anti-oxidant in this study proved to be suitable for dosimetry.

목 적: 최신 방사선 치료에서는 환자 치료계획 시 종양체적에 분포한 3차원 공간적 선량분포의 검증이 중요시 되고 있는 추세이다. 기존의 선량계로는 공간상의 선량분포를 알 수 없어 이러한 문제점을 극복하고자 조직등가 겔 내에서 방사선에 의해 변화된 화학적 변화를 자기공명영상을 이용하여 3차원적 선량 분석을 시행하는 겔 선량계를 개발하고자 하였다. 대상 및 방법: 겔 합성 시료의 조성비에 따른 정상산소 중합체 겔의 특성 연구를 위해 다섯 개 조합의 중합체 겔을 합성하였다. 이후 방사선량과 자기공명영상의 횡이완 시간과의 상관관계를 구하기 위해 겔로 채워진 후 밀봉된 선량측정용 바이알을 제작하였고, 방사선을 조사하였다. 그리고 방사선 조사 후 선량측정용 바이알의 자기공명영상을 획득하였다. 선량특성 평가 항목으로는 자기공명영상과 R2 지도, 조성비 별 선량-R2 반응곡선 및 선량분포 등의 인자를 분석, 평가하였다. 결 과: 각 조성비 별 정상산소 중합체 겔의 선량-R2 반응 곡선에서 set 1, 3, 4, 5 의 기울기는 각각 0.60, 0.775, 0.683, 0.954이며 절편은 각각 0.322, 0.473, 0.611, 1.032이었다. Set 3의 경우 선형성도 다른 조합보다 비교적 우수한 0.9491이며 선량 반응이 일어나는 문턱 값 또한 0.473으로 0.5 Gy 정도에서 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 결 론: 본 연구에서는 임상에서 실용적으로 사용할 수 있는 정상산소 중합체 겔(normoxic gel)을 항산화제를 사용하여 정상산소 조건에서 합성하였고, 이상적인 조성비를 얻을 수 있었다.