A New Trend of Dosimetry with Photons and Electrons with High Energy

Kang, Wee-Saing Korean Society of Medical Physics 1990 의학물리 Vol.1 No.1

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Dose Distribution of Co-60 Photon Beam in Total Body Irradiation

Kang, Wee-Saing Korean Society of Medical Physics 1991 의학물리 Vol.2 No.2

골수이식을 받게 될 환자의 이상 골수를 완전히 죽이기 위해 MV 정도의 선질의 광자선에 의한 전신방사선요법이 시행되고 있다. 국소방사선요법에 이용되고 있는 방사선치료장치에 의한 일상적인 방법으로 환자의 전선에 걸쳐 방사선을 조사하기에는 조사면의 크기가 훨씬 미치지 못한다. 그래서 환자의 전선에 걸쳐 방사선을 조사할 수 있는 방법이 개발되어야 한다. 방사선 전신조사를 위한 여건이 병원에 따라 다를 것이기 때문에 병원에 따라 독특한 방법이 개발될 수 있다. 서울대학교병원에서는 코발트치료기 만이 두부를 기울일 수 있어서 전신조사에 이용될 수 있다. 코발트치료기의 두부를 밖으로 90$^{\circ}$ 기울일 때 선축은 수평이고 또한 맞은편 벽과 직각이 된다. 이 때 선원에서 맞은편 벽가지 거리는 319cm 이였다. 벽에서 환자의 중앙시상면까지 간격을 40cm라고 가정할 때, 중앙시상면에서 명목상 최대 조사면 크기가 122cm$\times$122em 이였고, 조사선량 분포를 측정한 결과로는 130cm$\times$129cm 이였으며 상하방향에서는 대칭이 아니였다. 환자가 쭈그리고 앉은 자세를 취한다면 조사면의 크기는 전신조사를 시행할 수 있을 정도로 충분히 크다. 환자 좌우폭의 평균을 30cm 라고 가정하고, 중앙시상면에서 선원쪽 15cm 위치에 기준표면 (SSD는 264cm, 명목상 조사면 크기 115.5cm$\times$155.5cm)을 두고 단면의 크기가 25cm$\times$25cm이고 두께가 30cm 인 폴리스티렌 팬톰에서 평판형 전리함으로 PDD를 측정하였다. 최대선량점의 깊이는 0.3cm 이였고 표면선량율은 82%, 50% 깊이는 16.9cm였다. 대향조사시 선축상 선량분포는 중점의 선량에서 10%이내로 일치하였다. SCD를 279cm. 최대 조사면, 기준깊이 15cm 에 대한 TPR 을 폴리스티렌 팬톰에서 깊이 10cm 에서 20cm 에 걸쳐 측정하였다 . 측정범위에서 TPR 은 직선성을 보였다. 인체팬톰의 최대 전단면(coronal plane) 에 있는 각 구멍에 TLD 조각을 넣고, 코발트 선원에서 팬톰의 시상면까지 거리를 279cm 되게 하고 선축은 팬톰의 27번 절편과 28번 절편의 접변과 최대 전단면의 교차선과 일치시켜 양방향에서 15분씩 조사하여 전단면에서 선량을 측정하였다. 팬톰내 선축상 중앙점의 선량을 기준으로 다른 부위의 선량을 비교하였다. 두경부와 복부, 폐의 하반에서 선량의 차이는 $\pm$ 10% 이내였고, 폐의 상반과 어깨와 골반 부위에서 선량은 10%이상 저선량을 보였다. 특히 어깨부위에는 30%이상 저선량을 보였다. 이로부터 서울대병원과 유사한 조건에서 코발트로 전신조사하는 경우에는 폐나 두경부에 대응하는 조직보상체를 이용하기보다는 어깨부위에 선량을 추가하는 것이 바람직할 것이라고 생각한다. Total body irradiation is operated to irradicate malignant cells of bone marrow of patients to be treated with bone marrow transplantation. Field size of a linear accelerator or cobalt teletherapy unit with normal geometry for routine technique is too small to cover whole body of a patient. So, any special method to cover patient whole body must be developed. Because such environments as room conditions and machine design are not universal, some characteristic method of TBI for each hospital could be developed. At Seoul National University Hospital, at present, only a cobalt unit is available for TBI because source head of the unit could be tilted. When the head is tilted outward by 90$^{\circ}$, beam direction is horizontal and perpendicular to opposite wall. Then, the distance from cobalt source to the wall was 319 cm. Provided that the distance from the wall to midsagittal plane of a patient is 40cm, nominal field size at the plane(SCD 279cm) is 122cm$\times$122cm but field size by measurement of exposure profile was 130cm$\times$129cm and vertical profile was not symmetric. That field size is large enough to cover total body of a patient when he rests on a couch in a squatting posture. Assuming that average lateral width of patients is 30cm, percent depth dose for SSD 264cm and nominal field size 115.5cm$\times$115.5cm was measured with a plane-parallel chamber in a polystyrene phantom and was linear over depth range 10~20cm. An anthropomorphic phantom of size 25cm wide and 30cm deep. Depth of dose maximum, surface dose and depth of 50% dose were 0.3cm, 82% and 16.9cm, respectively. A dose profile on beam axis for two opposing beams was uniform within 10% for mid-depth dose. Tissue phantom ratio with reference depth 15cm for maximum field size at SCD 279cm was measured in a small polystyrene phantom and was linear over depth range 10~20cm. An anthropomorphic phantom with TLD chips inserted in holes on the largest coronal plane was bilaterally irradiated by 15 minute in each direction by cobalt beam aixs in line with the cross line of the coronal plane and contact surface of sections No. 27 and 28. When doses were normalized with dose at mid-depth on beam axis, doses in head/neck, abdomen and lower lung region were close to reference dose within $\pm$ 10% but doses in upper lung, shoulder and pelvis region were lower than 10% from reference dose. Particulaly, doses in shoulder region were lower than 30%. On this result, the conclusion such that under a geometric condition for TBI with cobalt beam as SNUH radiotherapy departement, compensators for head/neck and lung shielding are not required but boost irradiation to shoulder is required could be induced.

A Study on Electron Dose Distribution of Cones for Intraoperative Radiation Therapy

Kang, Wee-Saing,Ha, Sung-Whan,Yun, Hyong-Geun Korean Society of Medical Physics 1992 의학물리 Vol.3 No.2

전자선을 이용한 수술중 방사선치료를 위해서는 수술중에 드러내 놓은 종양에 고선량의 방사선을 조사하되 주변 정상 조직을 보존하기 위하여 cone 장치를 개발할 필요가 있으며, 임상에 필요한 자료를 얻는 것 뿐만아니라 콜리메이터에 의한 적정 X-선 창 크기도 정할 필요가 있다. holder와 cone으로 이루어진 알루미늄제 결합형 cone장치를 개발하였다. 광자선의 SSD 100cm에서 조사면 크기가 직경 4~9cm이면서 lcm씩 차이가 있는 28cm 길이의 원통형 cone을 만들였으며, holder는 cone의 직경이 7cm이상인 것과 미만인을 것을 접속시키기 위해 따로 두 개를 만들었다. holder의 측면에는 조사부위를 관찰하기 위한 거울과 조명등을 삽입할 수 있는 개구부를 두었다. cone에 의한 조사면 크기와 콜리메이터에 의한 X선 창의 크기의 여러 가지 결합에 대하여 수중의 전자선의 깊이선량분포독선 및 측방선량분포곡선, 선량분포를 1차원 물팬톰 장치로 조종하는 p-형 실리콘 검출기로 측정하였다. 출력계수도 p-형 실리콘 검출기로 수중에서 측정하였다. 전자선의 에너지와 cone의 크기의 결합이 일정할지라도 콜리메이터에 의한 X-선 창의 크기는 표면선량 및 최대신량점의 깊이, 80% 선량점의 깊이, 측방선량분포, 출력계수에 영향을 미쳤다. 그중, 출력계수의 변화가 가장 현저하였다. 예로서 9 MeV 전자선의 출력계수는 0.637과 1.549의 범위에 있었다. 콜리메이터에 의한 X-선 창의 크기는 수술중 전자선치료용 cone 장치의 벽으로 향하는 산란 전자의 양에 영향을 미치고, cone장치에서 다시 산란된 전자는 출력계수 뿐만 아니라 선량분포도 바꿀 것으로 생각된다. 따라서 수술중 전자선치료용 cone장치에 대한 선량분포 측정은 임상에서 선량의 불확정도를 최소화하기 위해 필수적이다.능적으로 평가되어야 하므로 앞으로 이에 대한 연구가 요구된다.수 있었다. 즉, $a^{*}$ / $b^{*}$ 의 비값이 1이상 흑은 1에 가까울 때는 미숙기, 0.8 부근 일때는 적숙기, 0.8보다 작아 질수록 적숙기에서 과숙기로 점차 옮아감을 알 수 있었다.지해줄 수 있는 문헌들이 충분히 고찰되지 못하였고, 이론적배경 또한 횡문화 이론과의 관련성이 적었다. 또한 횡 문화 연구에 기초가 되는 연구대상자의 사회 인구학적 특성과 역사적 배경은 잘 나타났으나, 이론적 연구와 경험적 연구 간에 괴리가 있었다. 3. 표본추출방법은 문화에 기반을 둔 대상자를 선정한다는 점에서 한계성 이 있었다. 4. 방법론적 이유로는 대상자와의 면담시간이 구체적으로 기술되지 않았으며, 고유한 언어를 통역하는 과정에서 의미론적 문제에 대한 고려가 부족하였다. 면접과 기록과정에서 보면 자료의 기록과정과 분류 및 분석과정이 명시되어 있지 않았다. 참여관찰과 면접방법을 사용시 이에 대한 자세한 기술이 되어 있지 않았다. 5. 연구결과의 적용 및 이에 대한 논의는 상당히 제한되어 있었는데, 수편의 연구만이 방법론 문제점과 앞으로의 연구분야에 대한 전망을 제시하였으며, 특이한 것은 어 떤 연구자도 이른 개발을 위한 적용 및 임상실무적 차원에서 간호에 대한 제언을 하지 않았다.유모델변수들은 유입-유출 자료들로부터 평가할 수 있으며, 이를 위해서 본 논문에서는 Gauss-Newton 방법을 이용한 Bard 알고리즘을 사용하였다. 서울 구로구 시흥동 산사태 발생 지역의 산사면에 대하여 개발된 모델을 적용하여 예제 해석을 수행함으로써, 지하수 흐름 모델이 산사태 For intraoperative radiation therapy using electron beams, a cone system to deliver a large dose to the tumor during surgical operation and to save the surrounding normal tissue should be developed and dosimetry for the cone system is necessary to find proper X-ray collimator setting as well as to get useful data for clinical use. We developed a docking type of a cone system consisting of two parts made of aluminum: holder and cone. The cones which range from 4cm to 9cm with 1cm step at 100cm SSD of photon beam are 28cm long circular tubular cylinders. The system has two 26cm long holders: one for the cones larger than or equal to 7cm diamter and another for the smaller ones than 7cm. On the side of the holder is an aperture for insertion of a lamp and mirror to observe treatment field. Depth dose curve. dose profile and output factor at dept of dose maximum. and dose distribution in water for each cone size were measured with a p-type silicone detector controlled by a linear scanner for several extra opening of X-ray collimators. For a combination of electron energy and cone size, the opening of the X-ray collimator was caused to the surface dose, depths of dose maximum and 80%, dose profile and output factor. The variation of the output factor was the most remarkable. The output factors of 9MeV electron, as an example, range from 0.637 to 1.549. The opening of X-ray collimators would cause the quantity of scattered electrons coming to the IORT cone system. which in turn would change the dose distribution as well as the output factor. Dosimetry for an IORT cone system is inevitable to minimize uncertainty in the clinical use.

腦廓의 電子線 照射時 線量分布에 關한 硏究

姜渭生(Wee Saing Kang) 대한방사선종양학회 1983 Radiation Oncology Journal Vol.1 No.1

Comparison of Electron Beam Dosimetries by Means of Several Kinds of Dosimeters

강위생(Wee Saing Kang) 대한방사선종양학회 1989 Radiation Oncology Journal Vol.7 No.1

전자선의 선량을 측정하기 위하여 수종의 측정기와 팬톰의 조합에 대해서 실험 및 결과를 분석하였다. 전자선의 선축상 선량분포가 조사면의 크기에 좌우되는지를 알기 위하여 실리콘 PN 접합형 다이오드를 사용하였다. 50 및 80, 90% 선량점의 깊이가 작은 조사면에 대해서는 조사면의 크기에 따라 증가하지만, 큰 조사면에 대해서는 거의 일정했다. 그러나 그 깊이가 일정한 경우 최소 조사면의 크기가 뚜렷하지는 않으나 전자선의 에너지가 증가함에 따라 증가하였다. 6~18MeV의 전자선에 대해 조사면의 크기가 10x10cm² 이상인 경우 그 깊이 가 어느 에너지에 대해서도 조사면의 크기에 무관함이 측정치에서 관찰되었다. 그래서 수종의 측정기와 팬톰의 결합에 따른 전자선의 선축상 선량분포의 차이점을 관찰하고자 하는 실험에서 조사면의 크기로 10x10cm²을 선택하였다. 원주형 전리함과 평판형 전리함, 필름은 폴리스티렌 팬톰과 함께, 실리콘다이오드는 물팬톤과 함께 선량측정에 이용되었다. 원주형 전리함은 표면선량이나 6MeV처럼 낮은 에너지의 선량증가 영역에서 선량을 측정할 수 없었다. 몇 가지를 제외하고는 측정된 변수들은 서로 다른 측정기 및 팬톰의 결합에 관계없이 거의 동일하였다. 어떤 에너지에서는 서로 다른 측정기에 의한 표면선량이 4% 정도 차이가 났으며, 에너지가 증가함에 따라 그 대소가 반전되기도 하였다. 18MeV의 경우 필름에 의한 80 및 90% 선량점의 깊이가 다른 측정기에 의한 것보다 꽤 얕았다. 평판형 전리함과 실리콘 다이오드는 전자선의 선량분포측정에 사용될 수 있겠으나 평판형 전리함은 큰 조사면에서만 사용하는 것이 바람직할 것이다. 표면선량 측정이나 저 에너지 전자선의 선량증가 부분에서 선량측정에는 원주형 전리함을 사용하지 않는 것이 바람직할 것이다. 18 MeV와 같이 높은 에너지의 전자선의 선량분포 측정에 필름이 사용되어도 좋을지 의심스럽다. Several combinations of measuring devices and phantoms were studied to measure electron beams. Silicon PN junction diode was used to find the dependence of depth dose profile on field size on axis of electron beam Depths of 50, 80 and 90% doses increased with the field size for small fields. For some larger fields, they were nearly constant. The smallest of field sizes over which the parameters were constant was enlarged with increase of the energy of electron beams. Depth dose distributions on axis of electron beam of 10x10cm² field were studied with several combinations of measuring devices and phantoms. Cylindrical ion chamber could not be used for measurement of surface dose, and was not convenient for measurement of near surface region of 6MeV electron. With some exceptions, parameters agreed well with those studied by different devices and phantoms. Surface dose in some energies showed 4% difference between maximum and minimum. For 18MeV, depths of 80 and 90% doses were considerably shallower by film than by others. Parallel-plate ion chamber with polystyrene phamtom and silicon PN junction would be recommended for measurement of central axis depth dose of electron beams with considerably large field size. It is desirable not to use cylindrical ion chamber for the purpose of measurement of surface dose or near surface region for lower energy electron beam. It is questionable that film would be recommended for measurement of dose distribution of electron with high energy like as 18MeV.

A Study on Dose Distribution around Fletcher-Suit Colpostat Containing 137Cs Source

강위생(Wee-Saing Kang) 대한방사선종양학회 1988 Radiation Oncology Journal Vol.6 No.2

137Cs 선원을 내포한 Fletcher-Suit Colpostat 주위의 물에서 선량 분포와 내부의 납차폐물에 의한 차폐 효과가 본 논문에 기술된다. 미리 포장된 필름을 이용하여 세슘선원을 내포한 콜포스타트 주위의 선량 분포를 측정하였다. 골포스타트의 한 방향에 9매의 필름을 아크릴 틀을 이용하여 평행하게 고정시키고 세슘튜브를 이용하여 조사하였다. 콜포스타트의 내측과 외측은 동시에 조사하였으며, 전방은 따로 조사하였다. 콜포스타트의 종축이 포함된 내외 횡단면과 윗쪽 표면 밖 0.5㎝ 떨어진 단면에서 성량분포를 얻었다. 차폐효율은 콜포스타트의 상부측이 하부측보다 컸으며, 상부측에서는 종축에서 내측으로 30°정도의 선과 하부측에서는 50°정도의 선에서 차폐효율이 각각 가장 큰 것으로 나타났다. 콜포스타트의 중심에서 반경 7㎝ 범위내에서 차폐효율은 상부 30°에서는 0.26-0.42, 하부 50°에서는 0.23-0.35였으며 거리가 멀어짐에 따라 감소하였다. 콜포스타트 상부표면에서 0.5㎝ 떨어진 단면에서 대략 3㎝ 반경의 원내에서는 차폐효과가 있었지만 그 밖에서는 거의 없었다. This paper presents dose distributions in water around Fletcher-Suit colpostat containing 137Cs tube, and shielding effect of internal lead shield. Using ready packed film, author measured dose distribution in water around the colpostat containing cesium source. Nine sheets of films on one side of the colpostat are packed with acryl frames cut out so as to fill water, and irradiated in water by cesium source in the colpostat. Dose distributions on transverse plane and upper plane 0.5㎝ from upper surface of the colpostat were measured. Shielding effect was greater in upper medial direction than in lower medial direction. And that was the greatest around 30° from the axis of the colpostat on upper side and around 50° on lower side. In the region 7㎝ from the center of the colpostat, shielding efficiency was 0.23 to 0.35 on the lower 50° and 0.26 to 0.42 on the upper 30°, and decreased with increase of distance.

A Study on the Effect of Field shaping on Dose Distribution of Electron Beams

강위생(Wee Saing Kang),조문준(Moon June Cho) 대한방사선종양학회 1986 Radiation Oncology Journal Vol.4 No.2

전자선 치료시에 납판이나 저융점 합금이 조사면의 형태의 변형을 위하여 사용되고 있다. 콜리메이팅 장치와 마찬가지로 조사면 변형을 위한 물질도 전자선의 출력에 영향을 미친다. 저자들은 폴리스티렌 팬톰에 삽입된 Farmer형 전리함을 이용하여 Clinac-18의 전자선의 변형된 조사면에 대한 출력율을 측정하고 출력율에 영향을 미치는 요인들에 관해 분석했다. 전자선의 출력율은 전자선의 초기 에너지, 콜리메이팅 장치뿐만 아니라 조사면 크기에도 좌우되었다. 변형된 조사면에 대하여 잔자선의 에너지에 관계없이 X-선 콜리메이터와 전자선 어플리케이터의 조합이 고정되면 조사면의 크기 대 출력율은 A/P로 표시된 등가조사면의 크기에 따라 변하지만 조사면의 형태에 대해서는 무시할 수 있었다. 그러나 개조사면에 대한 출력율은 변형조사면의 출력율로부터 예상될 수 없고, 그것들만의 독립적인 관계를 가지고 있었다. 어플리케이터와 콜리메이터의 조합이 고정된 경우에 한해서 판자선의 변형조사면에 대한 출력율은 A/P로서 표시된 등가 조사면 방법에 의하여 구할 수 있다. In electron therapy, lead cutout or low-melting alloy block is used for shaping the field. Material for shaping electron field affects the output factor as wet 1 as the collimation system. The authors measured the output factors of electron beams for shaped fields from Clinac-18 using ionization chamber of Farmer type in polystyrene phantom. They analyzed the parameters that affect the output factors. The output factors of electron beams depend on the incident energy, collimation system and size of shaped field. For shaped field the variation of output factor for the field size (A/P) has appearence of a smooth curve for all energy and all applicator collimator combination. The output factors for open field deviate from the curves for shaped fields. An output factor for a given field can be calculated by equivalent field method such as A/P method, if a combination of applicator and collimator is fixed.

유암수술후 방사선치료시 60Co g 선과 전자선 조사야 접합부 선량분포에 관한 연구

강위생(Wee Saing Kang) 대한방사선종양학회 1984 Radiation Oncology Journal Vol.2 No.1

A Study on the Effects of Wedge Filter in Peripheral Dose Distribution

강위생(Wee Saing Kang),김일한(Il Han Kim),박찬일(Charn Il Park) 대한방사선종양학회 1985 Radiation Oncology Journal Vol.3 No.2

The peripheral dose distributions of wedge fields of Co-60 gamma-ray and 10MV x-ray were measured by the solid state detector controlled by means of semiautomatic water phentom system. The measurements were made on the principal plane parallel to the cross section of wedge filter (blade and ridge direction). For parallel motion of the detector to the beam axis the distance from the margin of radiation field at surface were 3, 5 and 10cm. For tranverse motion the depth of measurement were dm, 5, 10 and 15cm. The followings were drawn from the measurement. 1. The peripheral dose of the blade side of wedges was generally higher than that of the ridge side at symmetric point about beam axis. 2. In the superficial region phenomena of dose build-up appeared. 3. For Co-60 gamma-ray field, the peripheral dose did not monotonously decrease with the distance from the field margin but increase in some range, consequently showing a peak dose. 4. The peripheral dose did not only depend on radiation quality and field size, but also on wedge angle and wedge direction. Wedge filter를 사용할 때 60Co gamma선과 10MV X-선의 주변선량분포를 반자동식 물팬톰장치에 의해 제어되는 고체 방사선검출기로 측정하였다. wedge filter의 날과 등의 방향을 잇는 주단면상에서 주변선량을 측정하였다. 방사선의 투과력과 wedge 각, wedge에 대한 방향, 조사면의 변화에 대하여 주변선량의 면화를 고찰하였다. 선축에 수직인 방향의 측정은 깊이 dm, 5cm, 10cm, 15cm에서 선측과 평행인 방향에서는 조사면 경계에서 3cm, 5cm, 10cm 떨어진 위치에서 측정이 이루어졌다. 측정으로부터 wedge가 사용되는 조사면에 대한 주변선량분포가 아래와 같음을 볼 수 있었다. 1. wedge filter의 날의 방향의 주변선량이 등의 방향의 주변선량보다 높았다. 2. 표면근처에서는 깊이가 깊어짐에 따라 선량이 감소하였다. 3. 60Co gamma선의 경우 어떤 깊이에서는 조사면의 경계로부터 거리가 떨어짐에 따라 주변선량이 단조감소하지 않고 다시 증가하는 영역이 있었다. 4. wedge를 사용하는 경우 주변선량은 방사선의 투과력이나 조사면의 크기뿐만 아니라 wedge의 각과 방향에도 영향을 받는다.

큰 차폐면을 갖는 Co-60 조사면에 대한 선량분포에 관한 연구

강위생 최신의학사 1980 最新醫學 Vol.23 No.1