양성자치료용 보상체의 영상기반 정도 관리 기반 프로그램 개발

Image Based Quality Assurance of Range Compensator for Proton Beam Therapy

양성자치료는 양성자의 물리적 특성으로 인해 인체 내의 특정범위에 모든 에너지를 전달하고 감쇠되어 타겟조직 뒤에 존재하는 정상조직에는 방사선이 조사되지 않는 큰 장점을 가진 치료법이다. 이 방법은 인체 내의 암 조직을 타겟으로 했을 때, 빔 방향에서의 타겟의 2차원적인 모양은 황동으로 제작된 블럭을 통해 정상조직에 들어가는 방사선을 차폐하고 마진을 주어서 GTV (eross Tumor Volume)에 90% 이상의 선량이 전달되도록 조절한다. 그리고, 양성자 빔의 날줄방향 (longitudinal)에서의 타겟의 3차원적인 모양을 고려하여 PMMA로 이루어진 보상체(compensator)를 밀링머신으로 조각하여 타겟에 방사선이 정확하게 분포되도록 한다. 이러한 보상체의 정확한 정도 관리를 위해 현재 사용되는 수동적인 방법을 보완하여 X선 영상으로 해당하는 보상체의 영상을 획득하여 이 영상을 기반으로 정도관리를 할 수 있는 방법을 제안하였고, 제안한 방법으로 보상체의 각각의 깎여진 평면의 모양과 두께를 정성적으로 비교 및 평가할 수 있었으며 두 영상의 차이가 80% 이상 맞는 것으로 확인되었다. 이를 바탕으로 영상을 이용한 정도관리 프로그램을 보완하여 추후 실제 양성자치료 정도관리에 사용될 예정이다.

The main benefit of proton therapy over photon beam radiotherapy is the absence of exit dose, which offers the opportunity for highly conformal dose distributions to target volume while simultaneously irradiating less normal tissue. For proton beam therapy two patient specific beam modifying devices are used. The aperture is used to shape the transverse extension of the proton beam to the shape of the tumor target and a patient-specific compensator attached to the block aperture when required and used to modify the beam range as required by the treatment plan for the patient. A block of range shifting material, shaped on one face in such a way that the distal end of the proton field in the patient takes the shape of the distal end of the target volume. The mechanical quality assurance of range compensator is an essential procedure to confirm the 3 dimensional patient-specific dose distributions. We proposed a new quality assurance method for range compensator based on image processing using X-ray tube of proton therapy treatment room. The depth information, boundaries of each depth of plan compensatorfile and x-ray image of compensator were analyzed and presented over 80% matching results with proposed QA program.