The Evaluation of Radiation Dose to Embryo/Fetus and the Design of Shielding in the Treatment of Brain Tumors

Purpose : To estimate the dose to the embryo/fetus of a pregnant patient with brain tumors, and to design an shielding device to keep the embryo/fetus dose under acceptable levels Materials and Methods : A shielding wall with the dimension of 1.55 m height, 0.9 m width, and 30 m thickness is fabricated with 4 trolleys under the wall. It is placed between a Patient and the treatment head of a linear accelerator to attenuate the leakage radiation effectively from the treatment head, and is placed 1 cm below the lower margin of the treatment field in order to minimize the dose to a patient from the treatment head. An anti-patient scattering neck supporters with 2 cm thick Cerrobend metal is designed to minimize the scattered radiation from the treatment fields, and it is divided into 2 section. They are installed around the patient neck by attach from right and left sides. A shielding bridge for anti-room scattered radiation is utilized to place 2 sheets of 3 mm lead plates above the abdomen to setup three detectors under the lead sheets. Humanoid phantom is irradiated with the same treatment parameters, and with and without shielding devices using TLD, and ionization chambers with and without a build-up cap. Results : The dose to the embryo/fetus without shielding was 3.20, 3.21, 1.44, 0.90 cGy at off-field distances of 30, 40, 50, and 60 cm. With shielding, the dose to embryo/fetus was reduced to 0.88, 0.60, 0.35, 0.25 cGy, and the ratio of the shielding effect varied from 70% to 80%. TLD results were 1.8, 1.2, 0.8, 1.2, and 0.8 cGy. The dose measured by the survey meter was 10.9 mR/h at the patient's surface of abdomen. The dose to the embryo/fetus was estimated to be about 1 cGy during the entire treatment. Conclusion : According to the AAPM Report No 50 regarding the dose limit of the embryo/fetus during the pregnancy, the dose to the embryo/fetus with little risk is less than 5 cGy. Our measurements satisfy the recommended values. Our shielding technique was proven to be acceptable.

임산부의 전뇌 방사선 치료에 있어서의 태아의 방사선량 측정 및 차폐 구조의 설계

목적 : 전뇌 방사선 치료를 받는 임산부의 태아가 받을 선량을 측정하고, 태아의 제한 선량을 적합하게 만족시키기 위한 방사선 차폐 구조물을 설계하고자 한다. 재료 및 방법 : 먼저 4개의 바퀴가 부착된 폭 0.9 m, 높이 1.55 m, 두께 3 cm의 남 차폐 벽을 이용하였다. 남 차폐 벽을 환자와 선형가속기의 갠트리 상부 사이에서, 치료 조사야 경계로부터 1 cm 정도 떨어진 부분에 설치하여, 선형가속기의 갠트리 상부에서 방출되는 누설방사선과, 방사선 조사야 경계부근의 산란 방사선을 효과적으로 차폐하도록 하였다. 환자의 조사야 내의 치료부위로부터 산란되어 전달되는 산란 방사선을 최소로 하기 위하여, 약 2 cm 두께의 세로 벤드(cerrobend)를 이용하여 특수한 구조의 목 차폐대(anti-patient scattering neck supporters)를 성형하였다. 목 차폐대는 목에서부터 어깨와 가슴 상부 전체를 포함하여 차폐할 수 있는 크기로 제작되었으며, 목 부분을 기준으로 두 개로 분리되어 설치 및 운반이 용이하게 제작되었다. 마지막으로 치료실 내부의 구조물에서 산란되어서 들어오는 누설 방사선이 태아에 도달하는 것을 최소한으로 하기 위하여, 환자의 흥부와 복부 전체를 덮어씌우기 위한 3 mm 두께의 납 판 2장을 이용하였으며, 남 판의 무게를 지지하기 위하여 특수하게 고안된 차폐용 교각구조물이 아크릴로 제작되었다. 차폐의 효과를 검증하기 위하여, 먼저 실제 치료상황과 같은 조건에서 인간형 팬톰과 전리함(ionization chamber), 열형광선량계(TLD)를 이용하여 방사선량을 측정하였다. 각 측정은 우선차폐 구조물들이 있는 경우와 없는 경우 각각에 대하여 수행되었고, 각각의 경우는 다시 빌드업캡(build-up cap)이 있는 경우와 없는 경우로 분류하여 측정이 수행되었다. 실제 환자 치료시에는 최종 검증을 위하여 차폐구조물을 설치한 후에 전리함과 서베이메터(Survey meter)를 이용하여 태아선량을 측정하였다. 결과 : 차폐 구조물들을 설치하지 않았을 경우, 조사야로부터 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm 떨어진 지점의 방사선량은 전리함의 경우 각각 3.20, 3.21, 1.44, 0.90 cGy로 측정되었다. 차폐 구조물들을 설치하였을 경우에는 각 지점의 방사선량은 0.88, 0.60, 0.35, 0.25 cGy로 감소하였으며, 감쇄효율은 약 $70%\sim80%$로 계산되었다. 열형광선량계로 측정된 방사선량은 각각 1.8, 1.2, 0.8, 1.2, 0.8 (70 cm 거리) cGy로 측정되었으며, 환자의 복부 표면에서의 서베이메터를 이용한 측정량은 10.9 mR/h였다. 차폐구조물의 사용 시 전체 치료 동안에 태아선량은 약 1 cGy 정도로 평가되었다. 결론 : AAPM Report No.50의 자료에 따르면, 임산부의 방사선 치료 시 태아의 방사선 피폭선량은 5 cGy 이하일 경우에 방사선 피폭에 따른 태아의 위험이 거의 없는 것으로 제시되고 있다. 본원에서 차폐 구조물을 설치하였을 경우에 측정된 태아선량은 약 1 cGy로 측정되었고, 고안된 차폐구조물은 태아에 도달하는 방사선량을 감소시키기에 적합한 설계임이 입증되었다.