Heidelberg ion beam therapy center started treatment using helium ions for the first time in 2021, and Korea is also constructed helium ion therapy center in Busan. Helium ion therapy is relatively less studied than proton and carbon ion therapy. Therefore, many studies on helium ion therapy are needed. One of the most important equipment in particle therapy, ripple filter, is not used in proton therapy or uses one, and two in carbon ion therapy. Research on which ripple filter is used in helium ion treatment has not yet been conducted. In this study, simulation was conducted on the optimization of the structure, material, and thickness of ripple filter when treating uveal melanoma, a cancer with low incidence but high metastasis. A total of 20 types of ripple filters were designed by referring to the geometries of ripple filters used in CNAO, HIT, and NIRS. Spread-Out Bragg peak (SOBP) was calculated with the designed ripple filter, and 10 types of ripple filters were selected with uniformity within 2.5% of the SOBP plateau satisfying the clinical criteria. As a result of comparing DVH after irradiating selected SOBP to eye phantom, the smallest dose was delivered to the optic nerve and lens at 25% and 3%, respectively, when using a triangle 3 mm x 3 mm aluminum ripple filter.
Heidelberg ion beam therapy center 에서 2021 년 처음으로 헬륨이온을 이용한 치료를시작하였고, 우리나라 또한 부산 기장에 헬륨치료시설을 건설 중에 있다. 헬륨이온치료는 양성자와탄소이온 치료보다 연구가 상대적으로 덜 되어 있다. 그렇기 때문에 헬륨이온치료 연구가 많이필요하다. 입자치료에서 가장 중요한 장비 중 하나인 ripple filter는 양성자 치료에서는 사용하지않거나 1개를 사용하고, 탄소치료에서는 2개를 사용한다. 헬륨이온 치료에서는 어떠한 ripple filter를 사용하는지에 대한 연구가 아직 진행되지 않았거나 진행 중일 것으로 생각된다. 이연구에서는 낮은 발병률을 갖지만 전이율이 높아 위험한 암인 uveal melanoma를 치료할 때ripple filter의 구조, 물질과 두께의 최적화에 대한 시뮬레이션을 진행하였다. CNAO, Heidelberg, NIRS에서 사용하는 ripple filter의 geometry들을 참고하여 총 20 종류의 리플필터를 설계하였다.설계한 ripple filter를 두고 각각 Spread-Out Bragg peak(SOBP)를 계산하였고, 그 중 SOBP plateau 부분이 임상적 기준을 만족하는 2.5 % 이내의 uniformity를 갖는 10 종류의 ripple filter를 선정하였다. 이를 눈 팬텀에 조사한 후 DVH를 비교한 결과, 삼각형 모양의 3 mm x 3 mm알루미늄 ripple filter를 사용하였을 때 시신경과 수정체에 각각 25%, 3%으로 가장 적은 선량을전달하였다.
