Carbon Fiber as Material for Radiation Fixation on Device : A comparative study with acrylic

Radiation absorption parameters of carbon fiber panel were measured in comparison to acrylic panel. $30{\times}30cm$ sized 2mm thick carbon fiber panel and identical sized 6mm thick acrylic panel were placed in tray holder position and 0cm, 5cm, 10cm from surface of phantom. Radiation field size was $10{\times}10cm$. 50MU of 4MV photon was irradiated to the phantom with dose rate of 300MU/min. Source-to-phantom distance was 120cm. Radiation dose was measured with 0.6cc Farmer-type ionization chamber with 1cm build-up. Measurement was repeated thrice and normalization was done to the dose of the open field. Radiation transmission rate of carbon fiber panel is approximately 1% lower than acrylic panel of equivalent thickness. However, considering the strength of the material, transmission rate is higher for carbon fiber panel. Although carbon fiber panel increases the radiation dose when attached to the surface for about 2%, it normalizes the radiation dose to 97-99% of irradiated dose which could have been lowered to as much as 5-7.5% with acrylic panel. As carbon fiber panel is stronger than acrylic panel, radiation fixation device could be made thinner and thus lighter and furthermore, with increased radiation transmission. This in turn makes carbon fiber more ideal material for radiation fixation device over conventionally used acrylic.

고정기구 재질로써 탄소 섬유와 아크릴의 방사선량 감쇄 영향 비교

방사선치료용 고정기구 재질로 사용되는 아크릴을 탄소 섬유로 대체할 목적으로 양 재질의 특성을 방사선량 감쇄와 모의촬영 및 고에너지 확인 영상 측면에서 비교 분석하였다. $30{\times}30cm$ 크기의 2mm 두께의 탄소 섬유판과 6mm 두께의 아크릴판을 선형가속기의 차폐 선반 위치 및 폴리스티렌 팬톰 표면에서 0cm, 5cm, 10cm에 위치시키고, 0.6cc Farmer형 이온전리함으로 측정을 시행하였다. $10{\times}10cm$ 조사야에 4W 광자선을 이용하여 선량을 300MU/min로 50MU를 조사하였다. 선원-팬톰 거리는 120cm였으며, 선량보강은 1cm이었다. 각각의 위치에서 각 재질을 두께를 달리하는 중침 조건에서 3회 반복측정 하였으며, 각각의 경우 대조군인 개방 조사야에 대한 투과율을 얻었다. 영상소견은 통상적 모의촬영조건에서 비교하였다. 동일 두께의 탄소 섬유는 아크릴 보다 방사선 감쇄율이 약 1% 정도 높으나, 동일 강도에서는 방사선 감쇄율이 낮았다. 탄소 섬유는 아크릴과 비교하여 팬톰 표면에 밀착된 경우 선량을 약 2%정도 증가시키나, 표면에서 떨어져있는 경우에는 아크릴에 의하여 작게는 $2{\sim}3%$ 많게는 $5{\sim}7.5%$ 정도 감소된 체내 방사선량 분포를 $97{\sim}99%$ 정상화시켰다. 임상적으로 아크릴판 20 mm 판 2장이 중첩된 고정기구 부분을 방사선이 통과하는 상황이 존재하며, 이 경우 탄소 섬유 8 mm의 방사선 투과율은 폴리스티렌 팬톰 표면 0, 5, 10 cm에서 각각 1.008, 0.991, 0.976이며 아크릴 40mm는 각각 0.916, 0.855, 0.815으로, 아크릴에 의해 $8{\sim}18.5%$ 정도 감소된 체내 방사선량 분포를 2.4% 이내 감소로 호전시켜 $87{\sim}100%$ 정상화시킴을 확인하였다. 탄소 섬유의 모의촬영 영상이 통상 영상소견에 주는 악영향은 없었다. 탄소 섬유는 아크릴에 비하여 고정기구 재질로서의 두께 및 무게 감소, 강도유지, 체내 방사선량 감쇄 측면에서 월등하므로 향후 적극 이용되어야 하겠다.