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  • [Med Phys.] Remote afterloading patient-specific brachytherapy with liquid radioisotope for irradiation of extensive scalp lesions: A Monte Carlo study.

    [Med Phys.] Remote afterloading patient-specific brachytherapy with liquid radioisotope for irradiation of extensive scalp lesions: A Monte Carlo study.

    서울의대 / 류동민, 박종민*

  • 출처
    Med Phys.
  • 등재일
    2019 Jul
  • 저널이슈번호
    46(7):3227-3234. doi: 10.1002/mp.13561. Epub 2019 Jun 1.
  • 내용

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    그림1 . 시스템 개요도. 시스템은 액상 방사성동위원소, 3D 프린팅 환자맞춤형 어플리케이터, 액상 방사성동위원소가 머무르는 유연한 파우치, 그리고 파우치에 연결된 튜브로 구성됨. 액상 방사성동위원소는 튜브를 통하여 파우치 안에 위치하게 되고, 파우치는 딱딱한 재질의 환자맞춤형 어플리케이터에 의하여 환자 피부에 밀착됨. 또한, 액상 동위원소는 환자맞춤형 어플리케이터에 의해 환자 피부로부터 일정한 두께를 유지할 수 있음. 처방선량이 전달될 때까지 액상 동위원소는 파우치에 머무르고, 이후, 액상 동위원소는 피부를 통하여 회수됨. 액상 동위원소가 환자와 직접적인 접촉이 없고 원격으로 동위원소의 주입 및 회수가 가능한 시스템임.

     

    Abstract
    PURPOSE:
    The aim of this study is to propose a remote afterloading patient-specific brachytherapy technique for total scalp irradiation by utilizing liquid radioisotope as well as a three-dimensional (3D) printer and to find an optimal radioisotope for the suggested technique.

    METHODS:
    We designed a brachytherapy device composed of liquid radioisotope tank, tube, patient-specific applicator, and a thin flexible pouch. The liquid radioisotope tank, tube, and the flexible pouch are interconnected one another to constitute a closed loop system. The pouch is located inside the solid patient-specific applicator; therefore, when the liquid radioisotope is injected into the pouch, the pouch is inflated and fills the space inside the applicator. The 3D-printed patient-specific applicator keeps the uniform thickness of the liquid radioisotope conforming patient's contour. To investigate an optimum condition for the suggested system, we performed Monte Carlo simulation with the GEANT4 simulation toolkit. To find the optimal radioisotope, percent depth doses (PDDs) of P-32, Sr-89, Y-90, and I-125 solutions were acquired in a rectangular parallelepiped phantom. For the selected radiation source, PDDs as well as dose rates in spherical phantoms with radii of 7.7 cm (infant head size) and 9.1 cm (adult head size) were acquired.

    RESULTS:
    To deliver prescription doses at 4-mm depth regions (scalp region), 1-mm-thick Y-90 and 5-mm-thick I-125 in liquid form were found to be feasible for the suggested technique. For both spherical phantoms with radii of 7.7 and 9.1 cm, when delivering 2 Gy at the 4-mm depth region with the 1-mm-thick Y-90 and 5-mm-thick I-125 sources, 53.3 and 3.8 Gy were delivered at the surface regions, respectively (delivery time = 111.1 and 3.5 min with 1 GBq/ml solutions). The PDDs of Y-90 and I-125 became less than 1% at depths greater than 8 and 50 mm, respectively.

    CONCLUSIONS:
    The remote afterloading patient-patient specific brachytherapy with I-125 or Y-90 in liquid form seems feasible for total scalp irradiation.

     


    Author information

    Ryu D1, Kim JI2,3,4, Lee S1, Ye SJ1, Park JM2,3,4,5.
    1
    Program in Biomedical Radiation Sciences, Department of Transdisciplinary Studies, Seoul National University Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul, 16229, Republic of Korea.
    2
    Department of Radiation Oncology, Seoul National University Hospital, Seoul, 03080, Republic of Korea.
    3
    Institute of Radiation Medicine, Seoul National University Medical Research Center, Seoul, 03080, Republic of Korea.
    4
    Biomedical Research Institute, Seoul National University Hospital, Seoul, 03080, Republic of Korea.
    5
    Robotics Research Laboratory for Extreme Environments, Advanced Institutes of Convergence Technology, Suwon, 16229, Republic of Korea.

  • 연구소개
    광범위하게 혹은 다발성으로 발병한 피부암 치료를 위한 새로운 개념의 방사선치료기 개발에 관한 연구입니다. 액상 동위원소 및 3D 프린팅 기술을 이용하여, 피부암 병변에만 균질한 처방선량을 전달할 수 있는 시스템 개발을 위하여 몬테카를로 전산모사를 수행했습니다. 근거리에 선량을 전달할 수 있는 베타선원(P-32, Sr-89, and Y-90)과 에너지가 낮은 감마선원(I-125)을 이용하여 몬테카를로 전산모사를 수행했습니다. 전산모사 결과, Y-90 액상 선원은 8 mm 보다 깊은 영역, I-125 액상 선원은 5 cm 보다 깊은 영역에 처방선량의 1% 이내 선량을 전달하는 것을 확인할 수 있었습니다. 제안 시스템을 이용하여 피부암 치료 시, 심부에 위치한 정상조직 피폭을 획기적으로 줄일 수 있음을 확인했습니다.
  • 편집위원

    Liquid Isotope을 이용하여 Scalp 치료를 하는 것은 새로운 시도로 보여서 추천 드립니다.

    2019-08-30 10:04:15

  • 편집위원2

    근접방사선치료에서 액상 선원을 이용하는 것이 참신하고 피부 표면 근방을 치료하는 데 있어서 매우 효과적일 것으로 생각된다. 3D프린팅 기술과 접목하여 환자 전용 어플리케이터를 개발하고 이를 이용하여 특수한 부위의 치료에 응용하는 연구로 흥미로웠다.

    2019-08-30 10:04:49

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