I.서 론
전신방사선조사(Total body irradiation, TBI)는 1923년 에 Chaoul과 Lange에 의하여 처음 소개되었다. 광자선에 의 한 전신방사선조사는 신경아세포종, 윌름스씨종양(Wilms’ tumor), 유잉육종(Ewing’s sarcoma) 등의 환자에 효과적 인 치료방법으로 이용되고 있다. 또한 소아백혈병환자에게 건강한 조혈모세포를 이식하기 전에 암세포의 근절과 면역 억제를 위하여 흔히 사용된다1-5).
전신방사선조사를 이용한 전처치는 항암제에 비해 투여 자체가 어렵지 않으며 경제적이고 교차 내성이 없으며 혈류 량과 관계없이 전신에 균일하게 조사할 수 있어 항암제처럼 침투가 어려운 조직이나 기관이 없다는 장점이 있다. 또한 항암제 사용 후 잔존해 있는 백혈병 세포, 골수세포 및 림프 계 세포들은 다른 정상조직 세포들과 달리 방사선에 대해 감수성이 매우 높기 때문에 전신방사선조사를 이용한 치료 에 있어서 표적세포가 된다6-8).
전신방사선조사의 경우 상용의 치료 때 와 달리 치료거리 가 멀어지고 대형조사면을 사용하므로 체내에서의 선량분 포가 확실하지 않고 방사선피폭으로 인한 합병증 등이 나타 나게 된다. 특히 소아에서는 발달 중인 신체 장기로서 더욱 심각한 합병증을 초래 할 수 있다9-11). 이를 극복하기 위 해서 인체 내에 균등한 선량분포를 이루기 위해 조직보상체 를 사용하고 있으며, 흡수선량의 정량적인 평가를 위해 소 형의 검출기 및 상용화되어 있는 모의피폭체 등을 이용하여 평가하고 있다. 그러나 전신방사선조사 후 조직에서의 균등 한 선량분포에 대한 정해진 기준이 따로 없으며, 흡수선량 측정에 있어서도 조직등가물질 및 소형의 검출기를 사용한 다는 점에서 매질에 대한 특성, 에너지 의존성, 방향의존성 등에 의해 평가 결과 값이 일정하지 않는 단점이 있다12-14).
이에 본 연구는 소아용 수학적 모의피폭체를 이용하여, 전 신방사선조사 시행 시 사용되는 조직보상체의 조건에 대하여 물성과 두께 그리고 환자와의 거리등을 변화시켜 피부선량은 물론 인체 내의 장기에 대한 선량을 평가하고자 한다.
II.대상 및 방법
1.모의실험 및 모의피폭체
본 연구는 가상의 공간에서 컴퓨터를 이용한 모의실험을 진행하였다. 사용한 모의실험 프로그램은 몬테칼로 기법을 바탕으로 한 MCNPX 프로그램(Ver.2.5.0)을 사용하였다15).
사용한 모의피폭체는 MIRD(Medical Internal Radiation Dose committee; MIRD)형 모의피폭체로 플로리다대학에 서 개발한 것이다. 기존의 ORNL(Oak Ridge National Laboratory; ORNL) 모의피폭체에서 표현한 인체 장기인 머리, 뇌, 신장, 곧창자에서 결장 그리고 폐외의 기도를 포 함한 것은 물론 침샘과 인두하 기도를 표현하였으며, 방광, 소화기계의 점막하층까지 더 세분화 하여 표현하였다16). 인 체를 구성하는 물질의 요소와 질량 그리고 밀도는 국제방사 선방호위원회(International Commission on Radiological Protection; ICRP) 8917), 국제 방사선 단위 측정 위원회 (International Commission on Radiation Units and Measurements; ICRU) 4618)을 바탕으로 표현하였다16).
2.실험방법
모의피폭체는 현재 인체와 가장 유사한 UF-Rivised에서 소아백혈병이 가장 많이 발생하는 5세용 모의피폭체이며, 키 는 110 cm, 몸무게는 18 kg 이다. 기본적으로 TBI 방법 중 전 후 이문대향법에서 전후방향에 대하여 실험하였다. 광자의 에 너지는 6 MV, SSD(Source to Skin Distance; SSD) 300 cm 으로 설정하였다. 사용한 조직보상체는 현재 각 병원에서 사 용하고 있는 플렉시글라스(Plexiglass; C5O2H8, 밀도 1.16 g/cm2), 플렉시글라스와 원자번호와 밀도가 유사하나 밀도가 높은 알루미늄(Aluminum; Al, 밀도 2.7 g/cm2) 그리고 원자번 호와 밀도가 모두 높은 구리(Copper; Cu, 밀도 8.94 g/cm2), 납(Lead; Pb, 밀도 11.34 g/cm2) 총 네 가지를 설정하였으며, 조직보상체와 환자와의 거리에 관한 기존의 이론19)은 환자에 가능한 한 가깝게 위치하기를 권고하고 있으나 현실적으로 어 느 정도 이격될 수밖에 없다. 그래서 본 연구에서는 10, 20, 30, 40, 50 cm로 설정하였다. 마지막으로 조직보상체의 두께 는 예비실험 결과 원자번호와 밀도의 차이로 인한 선량차이가 발생하여 4개의 조직보상체를 서로 비교할 수 있는 두께를 선 택적으로 사용하였다. 이에 Plexiglass의 경우 0.5 cm, 1 cm, 1.5 cm Al의 경우 0.3 cm, 0.5 cm, 1 cm Cu와 Pb의 경우 0.1 cm, 0.2 cm, 0.3 cm 설정하였다. 이를 바탕으로 각각 실험을 진행하여 피부선량과 심부장기선량을 평가하였다.
III.실험결과
광자의 에너지는 6 MV, SSD는 300 cm으로 고정하고 조 직보상체 Al, Plexiglass, Cu, Pb 네 가지 종류에 대하여 조 직보상체의 두께와 환자와의 거리에 따른 선량을 세로축은 선량, 가로축은 조직보상체와 환자와의 거리로 설정하여 분 당 흡수선량률로 표현하였으며, 전신방사선조사에서 중요 한 피부선량과 그 외의 인체 심부장기는 폐, 소화기계, 머 리, 신장, 생식기, 갑상선 6개로 나누어 나타내었다. 이를 세부적으로 살펴보면 아래와 같다.
1.피부선량 평가
먼저 피부선량 분석결과는 전체적으로 Plexiglass, Al, Cu, Pb 의 순으로 선량이 많이 나온 것을 볼 수 있었으며, Plexiglass의 경우 평균 74.60 mGy/min, Al의 경우 평균 73.96 mGy/min, Cu의 경우 평균 72.26 mGy/min, Pb의 경우 평균 67.90 mGy/min를 나타내었다(Fig. 1).
2.심부장기선량 평가
다음은 심부선량 평가결과 Fig. 2와 같다. 심부장기선량 역시 전체적으로 Plexiglass, Al, Cu, Pb 의 순으로 선량이 많이 나온 것을 볼 수 있었다. 또한 갑상선, 생식선, 소화기 계, 머리, 폐, 신장의 순으로 선량이 많이 나온 것을 볼 수 있 었다. 각 장기별 평균선량은 갑상선 40.10 mGy/min, 생식기 31.81 mGy/min, 소화기계 32.30 mGy/ min, 머리 32.16 mGy/min, 폐 31.49 mGy/min, 신장 26.87 mGy/min으로 나타났다. 또한 조직보상체의 재질에 따른 평균 선량은 Plexiglass 33.49 mGy/min, Al 33.20 mGy/min, Cu 32.36 mGy/min, Pb 30.76 mGy/min으로 나타났다. 장기선량 중 갑상선에서 Al을 사용하여 조직보상체와 환자와의 거리가 30 cm일 때 44.73 mGy/min으로 가장 높은 선량을 보였으며, 신 장에서 Pb를 사용하고 조직보상체와 환자와의 거리가 10 cm 일 때 23.65 mGy/min으로 가장 낮은 선량을 보였다.
IV.고 찰
본 연구는 전신방사선조사시 사용되는 조직보상체의 재 질과 두께 그리고 조직보상체와 환자와의 거리에 따라 변하 는 피부선량과 각 심부장기선량에 대하여 연구하였다.
그 결과 피부선량, 갑상선, 생식선, 소화기계, 머리, 폐, 신장의 순으로 선량이 많이 나온 것을 확인할 수 있었다. 이 는 전신방사선조사 시 치료 중심을 배꼽을 중심으로 시행을 하는 것과 장기들의 위치와 질량이 각각 다르기 때문에 선 량차이가 난 것으로 사료된다.
조직보상체의 재질에 따른 선량은 피부선량과 심부장기 선량 모두 Plexiglass, Al, Cu, Pb 순으로 선량이 많이 나온 것을 볼 수 있었다. 이는 각 물질의 원자번호와 밀도에 의해 일어나는 광자와의 상호작용이 다르기 때문인 것으로 판단 된다. 또한 기존의 논문20)에서 X-선을 조사하였을 때 Cu의 두께가 Al의 두께의 약 1/3정도 하였을 때 투과한 후의 선량 이 비슷하게 나온 결과와 유사하였다.
다음으로 조직보상체의 재질에 관계없이 두께가 두꺼워 질수록 선량이 낮게 나온 것을 볼 수 있었다. 이는 두께가 두꺼울수록 광자와 조직보상체사이에 상호작용이 일어나는 확률이 증가하므로 선량이 낮게 나온 것으로 사료된다19).
조직보상체와 환자와의 거리에 따른 선량은 피부선량의 경우 50cm를 이격시켰을 경우 가장 높은 선량을 보였다. 이 는 산란판과 조직등가고체팬텀사이의 거리가 50 ～ 60 cm일 때 가장 높은 선량이 측정되는 결과를 보인 2007년 최종환 등21)의 연구결과와 유사한 경향을 보였다.
V.결 론
모의실험을 통해 소아전신방사선조사에 따른 조직보상체 의 조건인 물성, 두께 및 환자와의 최적의 거리를 파악하고 자 한 본 연구의 결론은 첫째, Al의 경우 두께를 Plexiglass 의 약 1/2정도, Cu 와 Pb의 경우 약 1/6정도의 두께를 선택 하는 것이 타당하다고 판단된다. 둘째, 조직보상체와 환자 와의 거리는 50 cm 이상 이격을 하는 것이 가장 이상적인 것 으로 판단된다.
끝으로 본 연구는 가상의 공간에서 에너지와 SSD를 고정 하고 조직보상체의 물성과 두께, 조직보상체와 환자와의 거 리를 변화시켜 모의실험을 진행하였다. 하지만 실제 TBI 시 행 시 머리와 폐, 신장 부분을 차폐를 하고 진행되며 또한 사용하는 에너지도 다를 것으로 생각된다. 이에 본 연구를 바탕으로 차폐와 에너지부분까지 변수를 더하여 모의실험 을 한다면 더욱 정량적인 선량평가를 할 수 있을 것으로 생 각된다.
