X-ray acoustic based dosimetry

Abstract

방사선 치료는 X선을 조사하여 암 세포의 DNA에 장해를 일으킴으로써 이를 제거하는 방법으로, X선의 뛰어난 투과성을 이용하여 체내 깊은 곳에 위치한 암 조직의 비침습적 치료가 가능한 장점이 있지만, 암세포뿐만 아니라 주변 정상 세포와 조직에도 영향을 미칠 수 있다. 이러한 부작용을 줄이기 위하여 세기 조절 방사선 치료 기법, 영상 유도 방사선 치료 기법 등의 연구가 활발히 이루어지고있으나, 방사선 치료 시 실시간으로 방사선량 분포를 제공하지 못하기 때문에 치료하고자 하는 병변에 계획된 선량이 전달되는지 여부를 확인할 수 없다. 이 석사논문은 초점형 초음파 트랜스듀서와 의료용 선형 가속기를 조합한 X선 음향 선량측정 시스템을 제시한다. 다양한 샘플의 X선 음향 신호를 얻었으며, 측정된 X선 음향 신호는 통상의 선량측정방법으로 측정한 물 선량흡수 지표와 좋은 연관성을 보였다. 납 샘플을 초점형 초음파 트랜스듀서로 스캐닝하여 선량 흡수 분포도를 얻었다. 또한 X선 음향 신호의 신호대잡음비가 물 속 깊은 곳까지 유지됨을 확인함으로써 체내에서도 신호를 볼 수 있을 가능성을 확인하였다. 이에 따라 제시한 시스템은 방사선 조사시에 그에 따른 선량 분포를 실시간으로 측정할 수 있으므로 치료 도중 선량 측정에 사용할 수 가능성을 보유하고 있다. 이를 통해 방사선 치료시 환자의 치료효과를 최대화하고, 오피폭을 최소화할 수 있을 것으로 기대된다.

Radiation therapy uses X-ray radiation to damage the DNA of cancer cells. Because the penetrability of X-ray is extraordinary, it can cure cancer cells deep inside the body without invasive methods. However, high-dose irradiation can cause side effects due to dose exposure of surrounding normal tissues. It is extremely important to monitor the dose distribution during radiation therapy to irradiate a precise X-ray dose to diseased areas while minimizing the radiation exposure of adjacent healthy tissues. The thesis presents an X-ray acoustic dosimetry system consists of focused ultrasound transducer and medical linear accelerator. The measured X-ray acoustic signal was correlated well with the water-absorbed dose measured using conventional dosimetry. The X-ray dose distribution map for a lead sample was acquired by mechanically scanning it with the focused ultrasound transducer. The X-ray acoustic signal’s signal-to-noise ratio was maintained to a penetration depth of 100 mm, while that of a laser-driven photoacoustic signal decreased exponentially. With these advantages, the system could potentially be utilized in clinical radiation therapy as an intratherapy dosimetry tool. It could check the X-ray dose distribution in real-time, so it will maximize the remedial value of radiation therapy and minimize side effects.