MedPhy Jinsung2009. 7. 27. 11:13

대학 4년때였다.
우연히 개설된 강의로 인해 나의 삶은 많은 방향을 바꾸게 되었다.

처음 접한 의학물리학. 
방사선치료할 때 의사말고 물리학자라는 사람들이 필요하다는 것.
충남대 조문준 선생님과, 그 당시 삼성서울병원의 여인환 박사님.
두 분의 길지 않은 강의로 인해 나의 삶은 원자력 본연의 에너지와는.
조금 거리가 있는 병원쪽의 일들을 시작하게 되었다. 

석사 1년차. 삼성서울병원 치료방사선과.
석사 2년차. 미국 Mallinkote Institute of Radiology 연구소의 연구원
박사 1~4년. Computer Aided Diagnosis 연구로 졸업.
포닥 1년. 국립암센터 양성자치료센터.

병원과의 일들을 시작하였고 진행하면서 많은 것을 배우고 있다.
물론 의사라는 위치가 절대적인 의학분야에서 염려를 해주시는 분들도 있다.

하지만. 
내게 주신 이 일은 어떤 위치로서의 만족을 떠나.
사람의 치료를 도울 수 있는 길에 있으며. 멋지다. 
물론 업무적인 면에서는 답답함도 있다. ^^.

내가 가는 길에 항상 함께 하시는 분이 있고.
그 분으로 인해. 나는 즐거이 어떠한 길도 갈 수 있다.
그래서 더욱 이 일이 즐겁기도 하다.

아직 모자란 부분이 많지만.
조금씩 내가 하는 일들을 적어보련다.

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Posted by jinsung
MedPhy Jinsung2009. 7. 27. 11:12

현재 2008년 1월 9일 새벽 1시 46분.

암센터 지하 2층. 2번 Gantry 룸에서 난 MCR(가속기조정실)의 현상헌 선생과 밤을 지새고 있다.

현재하고 있는 일은 'XXX'환자의 Field Calibration.

쉽게 설명하면 환자에게 방사선을 전달해야하는데.
우리가 원하는 치료효과를 얻으려면 얼마의 방사선을 주어야하는지.
그 정확한 양을 결정하게 되는 작업이라고 할 수 있다.

보통의 선형가속기로 치료하는 경우는 이러한 field calibration을 계산해낼 수가 있다.
양성자는 그것을 매 환자마다 결정을 해줘야하는데.
그 이유는 양성자빔을 생성하는 조건들이 환자들마다 다르기 때문이다.
더 정확히 이야기하면 
환자 몸안에 있는 암조직이 피부에서 얼마만큼 떨어져있는지 하는 깊이(Range)와 
방사선을 균일하게 받아야하는 암조직의 두께(SOBP)가 다르기 때문이라고 할 수 있다.

선형가속기와 비교하면.
선형가속기에서 사용하는 보통 X-ray는 매질(보통 물)을 통과할 때.
깊이에 따라 항상 동일한 형태를 보인다. 이것을 PDD (Percent Depth Dose) Curve라 한다.
PDD가 항상 동일하다는 것은 이것을 바탕으로 역으로 계산할 수 있다는 이야기가 된다.
그러나 양성자는 환자에 따라 양성자빔이 다르게 생성이 되어서 
물을 통과할 때 깊이에 따라 다른 빔의 특성들이 나타나게 된다.

즉, 방사선이 개인의 조건에 따라 다른 특성을 가지고 있기 때문에.
어떤 일반적인 계산식으로 정확한 방사선량을 결정하기가 어려운 점이 존재한다.
따라서 환자별로 계획된 양성자빔을 생성해서 조사해보고
그 특성을 파악해서 정확한 방사선량을 결정해야한다. 라는 이야기가 되는 셈이다.

-

두가지 과정으로 요약된다.
첫번째, 일단 환자에게 조사되는 빔을 생성해서 물에 쏘면서 PDD를 측정한다.
이것은 기본적으로 환자의 암조직의 깊이(range)와 
두께(SOBP, Spread-Out Bragg Peak)를 고려한 커브가 제대로 나오는지 파악하기 위함이다.

사용자 삽입 이미지

양성자빔의 PDD

PDD를 측정하면 위와 같은 커브가 나오게 되고, 
Range, SOBP는 maximun의 90%가 되는 양쪽의 부분을 기준으로 판단한다.
PDD 측정에 대해 더 자세한 부분이 있지만 중략! ㅋ

-

PDD측정이 끝나면 가장 중요한 output factor 결정을 위한 측정을 한다.
실제 방사선량을 얼마줄 것인가. 기계 세팅에 있어서 MU(Monitor Unit)을 얼마로 정할 것인가.!
사실 간단한 컨셉인데.
보통 사용하는 방사선의 단위는 Gy(그레이)인데, 
예를 들어 환자의 암조직에 2Gy를 주려면 기계에서 얼마동안 주어야하는지(MU)를 결정하는 것!.
이것은 컴퓨터계획에서 reference 포인트를 결정한 뒤(자동으로 결정된다)
그 포인트의 방사선량(Gy)을 알고, 미리 정한 방사선량(200MU)을 주어 
그 포인트에서 교정된 ion chamber로 이온화된 current를 측정해서
우리가 원하는 Gy를 주기 위해 몇 MU를 주어야하는지 역으로 계산해주는 방법으로 진행된다. 

-

보통 한 환자당 기본적으로 2 field를 사용한다.
조금 많을 경우는 3 field, 특이한 케이스(CSI)경우는 12 field를 사용하기도 한다. 
한 field를 calibration하는데 대략 1시간정도의 시간이 소모된다. 

오늘은 한 환자만 QA하면 되는데, 
이 환자는 3 field이지만 Boost가 있어서 총 6개의 field를 사용하는 셈이다.
이제 거의 끝나가는데 새벽 4시 30분경에는 끝날 듯.

낮에는 환자치료를 위해 양성자가속기가 사용되며.
환자의 field calibration은 밤 or 주말에 이루어지는 것이 일상적인 일이고 그럴 수 밖에 없다.
피곤하기도 하고. 때론 버겁기도 하지만, 
밤을 새어가며 이런 작업을 해야할 때가 종종 있는 것이다. ^^.

-

시간이 지나 많은 데이터가 쌓이게 되면.
이러한 과정을 생략할 수 있을 것이라 예상한다. 
언제쯤이 될지 모르지만 그 때가 오면 지금의 이 시절이 가끔 생각날 것이다.
"아.. 그 때 그랬지~" 하면서 말이다.. ㅋ

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Posted by jinsung
MedPhy Jinsung2009. 7. 27. 11:06
2008년 1월 10일.
국립암센터에서.. 

오늘 반나절 걸려서 만든 그림들이다. ㅋ.ㅋ
처음에 2시간 동안 그래프를 그리거나 얻으려고 했다가.
실제 측정한 Beam data가 있다는 사실을 알았을 때의 그 기쁨과 허무함이란... ㅋ

그래도.. 괜찮아 보인다. ㅋㅋ.
널리 사용되기를 바라며.. ^^. 



Photon vs Proton. Bragg Peak이 이런 것!

양성자치료의 근본원리가 되는 Bragg Peak! 기존 X선과는 다르게 인체 깊숙히 들어가서 에너지를 전달하는 특성을 가지고 있다.



X-ray, Proton, SOBP

양성자를 통해 SOBP를 만들면 우리가 원하는 두께만큼을 일정한 에너지를 전달할 수 있게 만들 수 있다. 그 영역을 SOBP라고 부르게 되며 여러 개의 Bragg Peak가 모여서 만들어진다. 실제 양성자치료할 때 환자의 암조직의 두께에 따라 다르게 생성이 된다.

X-ray와 비교하기 위한 그림.

환자의 암조직은 보통 피부 가까운데 존재하지 않고 깊은 곳에 발병한다. 따라서 인체의 깊숙한 곳에 있는 암조직에 X-선과 양성자가 같은 효과를 내도록 한다면 양성자의 경우에는 암조직을 제외한 다른 조직에 많은 방사선을 전달하지 않지만, X-선의 경우에는 암조직에 이르기까지의 모든 조직에 영향을 주며 심지어 암조직 이후에 있는 조직에도 방사선을 전달하게 된다. 이것이 바로 양성자의 최대장점인 것이다.

Electron, Photon, Proton, SOBP

Electron, Photon, Proton, SOBP를 모두 비교한 그래프, 종양조직에 100%의 방사선을 주기 위해서는 X선은 양성자에 비해 270%의 선량을 주어야한다는 결론을 가지게 된다. 전자선은 깊이 투과할 수 없기 때문에 비교할 수가 없다.

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