방사선 치료는 호흡으로 인한 장기의 움직임을 고려하여 정상조직의 방사선 조사를 최소화하여야 한다. 따라서 최근 연구는 정상조직의 피해를 줄이기 위해 호흡동기방사선치료(respiratory gated radiation therapy), 호흡조절 방사선치료(respiratory breath-holding radiation therapy), 그리고 동적 병소추적 방사선치료(dynamic tumor tracking)등과 같은 방사선치료가 활발히 진행되고 있다.
본 연구에서는 호흡 운동으로 인해 움직이는 장기 및 종양에 방사선량이 정확하게 전달되는지를 검증해보기 위해 3차원적 선량 측정이 가능한 중합체 겔 선량계를 이용하였다. 그리고 비교 선량계로는 가프크로믹 EBT2 필름(Gafchromic EBT2 film, International Specialty Products; ISP, USA)을 사용하였다. 겔 선량계는 증류수, 젤라틴, 메타크릴산, 히트로퀴논, 테트라키스를 첨가하여 합성되었다. 만들어진 겔 선량계는 구동을 하였을 때의 반음영 영역을 고려하여 제작한 아크릴 팬텀에 채웠다.
중합체 겔 선량계와 가프크로믹 EBT2 필름은 코발트-60(Theratron 780, Canada) 감마선을 이용하여 5, 8, 10 Gy 만큼 조사하였고, 조사 면적은 5 × 5 cm2, 선원-표면까지의 거리(source to surface distance, SSD)는 80 cm, 움직임 상태에서의 움직인 거리는 ±1.5 cm이었다. 조사된 중합체 겔 선량계는 자기공명장치를 이용하여 영상을 획득하였다. 그리고 가프크로믹 EBT2 필름은 필름 스캐너를 이용하여 영상을 획득하였다. 획득한 두 영상을 통해 선량 프로파일(dose profile)과 반음영 영역(penumbra width)에 대해 분석 및 비교하였다.
이온 전리함과 10 Gy가 조사된 중합체 겔 선량계는 심부선량 백분율(percent depth dose, PDD)을 비교하였다.
이온 챔버를 기준으로 정지 상태일 때 7.1%, 움직임 상태일 때 10.9%의 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
선량 프로파일은 평탄도와 대칭도를 구할 수 있었다. 평탄도의 경우 정지상태일 때 중합체 겔 선량계와 필름은 5 Gy와 10 Gy에서 오차 범위인 3%이내에서 일치함을 보였지만, 8 Gy에서는 오차 범위를 초과하였다. 움직임 상태일 때에는 모든 선량에서 오차 범위를 초과하였다. 대칭도는 정지상태일 때 선량 5, 8, 10 Gy에서 중합체 겔 선량계와 필름은 9.2%, 34.4%, 11.7%의 차이를 보였으며, 움직임 상태일 때는 12.3%, 7%, 24.4%의 차이를 보였다.
선량 분포는 정지 상태일 때 5 Gy에서 필름이 1.6 mm 작게 나왔으나, 8 Gy와 10 Gy에서 각각 3.0 mm, 2.8 mm로 중합체 겔 선량계의 반음영이 작게 나왔다. 움직임 상태에서도 5 Gy에서 2.6 mm 필름이 작게 나왔고, 8 Gy와 10 Gy에서 각각 2.7 mm, 2.0 mm로 중합체 겔 선량계의 반음영이 작게 나타난 것을 확인 할 수 있었다. 움직임 상태일 때 반음영은 정지 상태보다 중합체 겔 선량계에서 평균 76.7%, 필름에서는 57.0% 더 크게 나타나는 것을 확인 할 수 있었다.
본 연구의 결과 타겟의 위치가 깊고 크기가 클 때 반음영 효과는 치료 계획시에 고려해야 할 중요한 요소이며, 방사선 조사 시 아크릴 팬텀의 두께가 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 문제점만 해결된다면 3차원적 선량계로서 유용할 것으로 평가된다.