고에너지 전자선 치료 시 폴리머-텅스텐 복합재의 차폐성능 평가 = Evaluation of Shielding Performance of Polymer-Tungsten Composites in High-Energy Electron Beam Therapy

국문 초록 (Abstract)

안구의 고에너지 전자선 치료에서 기존 텅스텐 차폐체와 저용융점 납 합금을 대체할 수 있는 폴리머 복합재의 임상적 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 몬테카를로 전산모사를 이용하여 안구 부속기관별 차폐율 평가 결과, PLA+W 복합재는 6 MeV 전자선에서 4 mm, 9 MeV 전자선에서 6 mm 이상의 두께에서 기존 텅스텐 및 저용융점 납 합금과 유사한 차폐 성능을 보였다. PMMA+W 복합재는 6 MeV 전자선에서 2 mm 두께로도 저용융점 납 합금보다 높은 차폐율을 보였으며, 수정체의 민감 영역에서 90.3%의 차폐율로 텅스텐 차폐체와 유사한 성능을 나타내었다. 9 MeV 전자선에서는 2 mm 두께에서 다소 낮은 차폐율을 나타내었으나, 4 mm 두께에서는 텅스텐 차폐체와 동등한 차폐율을 보였다. 폴리머 복합재는 전자선 에너지에 따른 혼합물질의 비율과 두께 조정을 통해 기존 차폐체를 대체할 수 있을 것이며, 효과적인 차폐 재료로서 환자 맞춤형 차폐기구 제작으로도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to evaluate the clinical applicability of polymer composites as potential substitutes for conventional tungsten shields and low-melting-point lead alloys in high-energy electron beam therapy for the eye. Using monte carlo simulation, the shielding effectiveness of ocular adnexa was assessed. The results showed that PLA+W composites achieved shielding performance comparable to tungsten and lead alloys at thicknesses of 4 mm for 6 MeV electron beams and 6 mm for 9 MeV electron beams. PMMA+W composites demonstrated higher shielding effectiveness than lead alloys at 2 mm thickness for 6 MeV electron beams, achieving a shielding rate of 90.3% in the sensitive volume of the lens, comparable to that of tungsten shields. For 9 MeV electron beams, PMMA+W composites exhibited slightly lower shielding effectiveness at 2 mm thickness but achieved equivalent performance to tungsten shields at 4 mm thickness. Polymer composites, through adjustments in material composition and thickness according to electron beam energy, are considered viable alternatives to conventional shielding materials. Additionally, they hold potential for the development of patient-specific shielding devices as effective radiation protection materials.