[논문]유방전절제술 후 방사선치료를 위한 조직보상체 개발 및 3차원 치료계획을 통한 유용성 분석

조재호; 조광환; 금기창; 한영이; 김용배; 추성실; 서창옥

유방전절제술 후 방사선치료를 위한 조직보상체 개발 및 3차원 치료계획을 통한 유용성 분석
The Benefit of Individualized Custom Bolus in the Postmastectomy Radiation Therapy : Numerical Analysis with 3-D Treatment Planning 원문보기

대한방사선종양학회지 = The Journal of the Korean soceity for therapeutic radiology and oncology, v.21 no.1, 2003년, pp.82 - 93

조재호 (연세대학교 의과대학 연세암센터 방사선종양학교실) , 조광환 (연세대학교 의과대학 연세암센터 방사선종양학교실) , 금기창 (연세대학교 의과대학 연세암센터 방사선종양학교실) , 한영이 (연세대학교 의과대학 연세암센터 방사선종양학교실) , 김용배 (연세대학교 의과대학 연세암센터 방사선종양학교실) , 추성실 (연세대학교 의과대학 연세암센터 방사선종양학교실) , 서창옥 (연세대학교 의과대학 연세암센터 방사선종양학교실)

초록
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목적 : 유방암의 수술 후 방사선조사 시 폐나 심장 등 정상 증기에 대한 합병증을 줄이고자 흉벽에 대한 전자선 치료 시 조사야 내 전체 흉벽 두께를 균일하도록 보상할 수 있는 개별화된 조직보상체를 제작하였으며, 3차원 입체조형치료계획을 통하여 유용성을 평가하고자 하였다. 대상 및 방법 :유방전절제술 후 방사선치료를 받는 10명의 환자를 대상으로 하였다 우측 유방암 환자가 3명, 좌측유방암 환자가 7명이었다. 모든 환자는 조사야를 결정하기 위한 모의치료를 시행한 후 치료계획용 컴퓨터단층촬영을 하였으며, 이를 바탕으로 1 cm$^{2}$ 간격으로 흉벽 두께를 세밀히 측정하였다. 이후 주로 내유방림프절 근방인 가장 두꺼운 흉벽 부위를 기준으로 그 곳의 전방 흉막면에 80% 선량이 조사될 수 있는 방사선에너지를 설정하고, 이 부위를 기준으로 보다 얇은 흉벽을 보상하기 위한 개별화된 조직보상체를 제작하였으며, 제작된 조직보상체를 적용하여 다시 치료계획용 컴퓨터단층촬영을 시행하였다. 이후 각 환자의 영상자료를 이용하여 3차원 치료계획용 프로그램으로 설계하였다. 매 환자에서 조직보상체 적용 전후로 등선량곡선 분포 및 선량체적히스토그램을 비교하였고, 정상조직합병증발생률(normal tissue complication probability, NTCP)의 변화 및 기타 선량통계값도 분석 비교하였다. 결과 : 조직보상체를 적용하였을 때 모든 예에서 처방선량의 80% 등선량곡선의 깊이가 흉벽 두께와 거의 일치하였다. 조직보상체를 사용하지 않았을 때는 90% 이상의 등선량 곡선이 전방 흉막면을 지나 폐 실질 부위에 깊이 걸쳐 있는 경우가 많았으며, 특히 좌측 유방암의 경우에는 심장에도 불필요하게 높은 선량이 조사됨을 관찰할 수 있었다. 선량체적히스토그램을 조직보상체 적용 전후로 동측 폐, 반대측 폐 및 심장에 대하여 각각 비교하였는데 모든 예에서 조직보상체를 사용하였을 때 동측 폐의 선량체적히스토그램이 크게 향상된 소견을 보였으만 심장의 경우 좌측 유방암 환자에서 특히 두드러진 향상을 보였다. 동측 페의 경우 조직보상체를 적용하지 않았을 때 평균NTCP 값이 80.2${\pm}$3.43%이고, 조직보상체를 사용한 경우에는 평균 NTCP 값이 47.7${\pm}$4.61%로 개별화된 조직보상체의 사용으로 24.5~40.5%의 정상조직합병증발생률을 줄일 수 있었다. 동측 폐와 심장에 대해서 평균 선량, V$_{50}$ (처방선량 50% 이상의 선량이 조사되는 체적의 백분율), V$_{95}$ (처방선량 95% 이상의 선량이 조사되는 체적의 백분율), 최대 선량, 최소 선량 등을 구하여 보았을 때 평균 선량, V$_{50}$, V$_{95}$은 조직보상체 적용 전후에 두드러진 변화를 보였으나 최대선량 및 최소 선량값은 별다른 차이를 보이지 않았다. 결론 : 조직보상체를 적용하였을 때 적용하지 않은 경우에 비해 등선량곡선분포, 선량체적히스토그램, Lymankutcher 모델에 의한 정상조직합병증발생률 및 기타 선량통계값 등 모든 면에 있어서 우월성을 확인할 수 있었다. 향후 이러한 결과가 임상에서 실질적인 합병증 발생률 감소와 잘 연계되는지 계속적인 추적관찰 및 연구가 필요할것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose : To reduce the Irradiation dose to the lungs and heart in the case of chest wail irradiation using an oppositional electron beam, we used an Individualized custom bolus, which was precisely designed to compensate for the differences In chest wall thickness. The benefits were evaluated by comparing the normal tissue complication probablilties (NTCPS) and dose statistics both with and without boluses. Materials and Methods : Boluses were made, and their effects evaluated in ten patients treated using the reverse hockey-stick technique. The electron beam energy was determined so as to administer 80% of the irradiation prescription dose to the deepest lung-chest wall border, which was usually located at the internal mammary lymph node chain. An individualized custom bolus was prepared to compensate for a chest wall thinner than the prescription depth by meticulously measuring the chest wall thickness at 1 emf intervals on the planning CT Images. A second planning CT was obtained overlying the individuailzed custom bolus for each patient's chest wall. 3-D treatment planning was peformed using ADAC-Pinnacle$^{3}$ for all patients with and without bolus. NTCPS based on 'the Lyman-Kutcher' model were analyzed and the mean, maximum, minimum doses, V$_{50}$ and V$_{95}$ for 4he heari and lungs were computed. Results .The average NTCPS in the ipsliateral lung showed a statistically significant reduction (p<0.01), from 80.2${\pm}$3.43% to 47.7${\pm}$4.61%, with the use of the individualized custom boluses. The mean lung irradiation dose to the ipsilateral iung was also significantly reduced by about 430 cGy, Trom 2757 cGy to 2,327 cGy (p<0.01). The V$_{50}$ and V$_{95}$ in the ipsilateral lung markedly decreased from the averages of 54.5 and 17.4% to 45.3 and 11.0%, respectively. The V$_{50}$ and V$_{95}$ In the heart also decreased from the averages of 16.8 and 6.1% to 9.8% and 2.2%, respectively. The NTCP In the contralateral lung and the heart were 0%, even for the cases with no bolus because of the small effective mean radiation volume values of 4.4 and 7.1%, respectively Conclusion : The use of an Individualized custom bolus in the radiotherapy of postrnastectorny chest wall reduced the NTCP of the ipsilateral lung by about 24.5 to 40.5%, which can improve the complication free cure probability of breast cancer patients.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

상기 연구 배경을 바탕으로 본 연구에서는 치료계획용 컴퓨터단층촬영 영상을 근거로 유방암의 수술 후 흉벽에 대한전자선 치료를 위하여 제작된 입체적인 조직보상체의 유용성을 평가하기 위하여 10명의 환자를 대상으로 3차원 치료계획을 시행하여 실제적인 선량분포를 확인하고 나아가서 정상 장기인 폐나 심장에 대한 합병증 발생률 측면에 있어서도 이 보상체를 적용한 경우 어느 정도의 효과가 있는지 생물리학적 지표를 이용한 수치적 분석을 하고자 하였다. 아울러 방사선 폐렴과 유관하다고 보고되고 있는 평균 폐선량이나 기타 선량통계값 등도 계산 및 분석하였다.
Archambeau 등피은 Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, Bronx Veterans Administration Hospital, Chicago University 등재에서 먼저 시작된 연구의 연장선상에서 본 연구에서와 흡사하게 균일하지 못한 흉벽 두께를 세밀히 보상하는 variable thickness bolus (VTB) 라는 조직보상체의 제작과 이의 임상적용에 대해서 보고한 바 있다. 이 연구에서 VTB는 흉벽에는 적정한 선량을 조사하면서도 후방에 위치한 폐의 적산선량(integral dose)을 감소시킨다고 하였으며 VTB를 이용한 전자선 치료의 경우 광자선을 이용한 접사면 조사법에 비해 처방선량의 80% 이상의 방사선이 조사되는 폐의 체적이 더 적음을 보고하였다.

제안 방법

매 환자에서 선량체적 히스토그램을 얻고, 이를 바탕으로 각 장기의 최대선량값, 최소선량값, 평균선량값, V50 (처방선량 50% 이상의 선량이 조사되는 체적의 백분율), V95 (처방선량 95% 이상의 선량이 조사되는 체적의 백분율) 등의 선량 통계값들을 구하고, 정상 조직 합병증 발생률은 현재 가장 널리 쓰이고 있는 방법인 Lyman-Kutcher 모델에 근거하여 계산되었다. 10명의 환자 모두에서 상기 절차를 통해서 조직보상체 적용 전후로 변화되는 방사선 등 선량 곡선을 비교하여 조직보상체를 사용한 경우 전방 흉막 부위에 처방선량의 80%에 해당하는 등선량 곡선이 일치하여 흉벽 두께 보상이 보다 잘 되는지를 시상면과 횡단면에서 각각 관찰하였다. 선량 통계값과 정상조직 합병증률에 있어서 보상체를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 차이에 대한 통계적 유의성은 paired t-test를 통해 검증하였다.
2차원 모의치료조준실에서와 동일한 자세로 치료계획용 컴퓨터단층촬영(PQ 5000, Philips Medical System, Ohio, USA)을 시행하였다. 이후 이 영상 자료를 필름으로 출력하여 실제 치료 중심부위와의 관계 좌표를 정한 다음 환자의 흉벽 두께를 1 cnf 간격으로 측정하였으며, 이 측정값을 보상체제작지에 같은 위치의 좌표에 맞게 옮겨 기입하였다.
있다.30) 본 연구에서는 최대선량(Dg), 최소선량(02, 평균선량(Dmean), Vd (volume % which receives a dose >d%) 등을 분석하였다. Kwa 등10)은 540명의 많은 환자를 대상으로 방사선폐렴과 연관된 인자를 분석해 본 결과 평균 폐선량이 밀접하게 관련됨을 보고하였다.
3차원 치료계획 프로그램상에서 정확한 치료 재현이 이루어진 다음에는 이 환자의 방사선 흡수 선량을 계산하였다. Pinnacle3 프로그램 내의 선량계산도구에서 불균등 밀도(heter- ogeneous density) 교정 방식을 지정하고, 광자선의 경우 Collapsed Cone Convolution 방식의, 전자선은 pencil beam 방식의계산 알고리듬을 사용하였다.
광자선과 전자선 조사야의 피부 경계선은 정확한 재현을 위한 뚜렷한 주변 해부학적 구조가 없으므로 2차원 모의치료조준실에서 환자의 몸에 펜으로 그려진 피부경계선에 카테터를 대어서 컴퓨터단층촬영을 하고, 몸에 부착된 이 카테터를 하나의 구조물로서 지정하여 그리고, 이를 3차원적으로 재구성해 차폐물 경계선으로 삼아 정확한 재현을 할 수 있었다. 광자선 에너지는 모든 환자들에서 6 MV를 사용하였고 전자선은 환자의 흉벽 두께에 따라 9, 12, 16 MeV를 사용하였다.
쇄골상부림프절 부위 내측에서 식도를 치료 조사야에서 제외시키고, 광자선과 전자선 조사야와의 피부 접선 직하방에서 고선량지점(hot spot)을 줄이기 위해 갠트리를 10도 반대측으로 돌렸다. 광자선과 전자선이 만나는 경계선을 치료 중간에 한번 이동(Junction mov-ing)함으로써 부분적인 고선량지점 혹은 저선량지점(cold spot)을 피하였다.
3차원 치료계획용 컴퓨터로 옮겨진 매 환자의 영상은 60~80개 정도의 횡단면 영상 파일로 구성되어 있으며 이것은 3차원 입체조형치료 컴퓨터프로그램ADAC-Phi- nacle3)에 의해서 3차원적 영상으로 재구성 (digital reconstruc- tion)할 수가 있었다. 따라서 매 환자마다 컴퓨터 화면으로 그 영상 자료를 불러 마우스를 이용해 60~80개의 전체 횡단면을 지나가면서 순차적으로 폐, 심장 등의 정상장기의 외측 경계를 그렸다. 장기 그리기가 끝나면 실제적으로 이 환자들이 치료를 받는 2차원 치료에서와 똑같은 에너지와 치료 범위 등을 적용하여 3차원 치료계획 프로그램에서 그대로 재현하는 작업을 하였다.
Pinnacle3 프로그램 내의 선량계산도구에서 불균등 밀도(heter- ogeneous density) 교정 방식을 지정하고, 광자선의 경우 Collapsed Cone Convolution 방식의, 전자선은 pencil beam 방식의계산 알고리듬을 사용하였다. 매 환자마다 조직보상체를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우인 두 가지의 치료계획에 대해서 계산을 시행하였다. 매 환자에서 선량체적 히스토그램을 얻고, 이를 바탕으로 각 장기의 최대선량값, 최소선량값, 평균선량값, V50 (처방선량 50% 이상의 선량이 조사되는 체적의 백분율), V95 (처방선량 95% 이상의 선량이 조사되는 체적의 백분율) 등의 선량 통계값들을 구하고, 정상 조직 합병증 발생률은 현재 가장 널리 쓰이고 있는 방법인 Lyman-Kutcher 모델에 근거하여 계산되었다.
매 환자에서 조직보상체 적용 전후로 폐조직의 손상 정도를 수치화하는 NTCP 값을 계산하였다CTable 1). 동측 폐의 경우 조직보상체를 적용하지 않았을 때 평균 NTCP 값이 80.
매 환자의 조직보상체 적용 전후의 선량체적 히스토그램을 각각의 정상 장기(동측 폐, 반대측 폐, 심장)에 대해서 비교관찰하였다. 모든 환자에서 조직보상체를 사용한 경우 동 측 폐의 선량체적히스토그램은 크게 향상된 소견을 보였으며, 심장의 경우 좌측 유방암 환자에서 우측 유방암 환자에 비해 두드러진 향상을 보였다.
반대측 폐에 대한 방사선 조사 영향은 앞서 선량체적 히스토그램에 보이듯이 매우 적으므로 동측 폐와 심장에 대해서 각각의 평균 선량, V50, V95, 최대 선량, 최소 선량 등을 구하였다Qable 2). 선량 통계 값에 있어서 조직보상체 적용 전후에 두드러진 변화를 보인 것은 평균 선량, V50, V95이었다 최대 선량 및 최소선량 값은 별다른 차이를 보이지 않았다.
이런 문제점을 해결하기 위해 내유방림프절과 흉벽을 다른 에너지의 전자선으로 치료하기도 하고, 흉벽이 얇은 곳을 보상하는 조직보상체를 사용하기도 하며, 접사면 기법으로 치료하기도 한다. 본 연구에서는 폐나 심장의 정상 장기에 대한 합병증을 줄이고자 흉벽에 대한 전자선 치료 시 매 환자의 흉벽 두께를 1 간격으로 세밀히 측정하여 조사야 내 전체 흉벽 두께를 균일하도록 보상할 수 있는 개별화된 조직보상체(individualized custom bolus)를 제작하였다.
광자선 조사야는 쇄골상부림프절, 액와 림프절, 외측 흉벽을 포함하며 전자선 조사야는 내측 흉벽과 내유림프절을 포함하였다(Fi& 1). 쇄골상부림프절 부위 내측에서 식도를 치료 조사야에서 제외시키고, 광자선과 전자선 조사야와의 피부 접선 직하방에서 고선량지점(hot spot)을 줄이기 위해 갠트리를 10도 반대측으로 돌렸다. 광자선과 전자선이 만나는 경계선을 치료 중간에 한번 이동(Junction mov-ing)함으로써 부분적인 고선량지점 혹은 저선량지점(cold spot)을 피하였다.
아울러 방사선 폐렴과 유관하다고 보고되고 있는 평균 폐선량이나 기타 선량통계값 등도 계산 및 분석하였다.
이 조직보상체를 해당 환자의 몸에 적용한 후 두번째 치료계획용 컴퓨터단층촬영을 시행하였고 얻어진 각 환자의 보상체 적용 전후의 영상자료를 3차원 치료계획용 컴퓨터로 전송하였다. 3차원 치료계획용 컴퓨터로 옮겨진 매 환자의 영상은 60~80개 정도의 횡단면 영상 파일로 구성되어 있으며 이것은 3차원 입체조형치료 컴퓨터프로그램ADAC-Phi- nacle3)에 의해서 3차원적 영상으로 재구성 (digital reconstruc- tion)할 수가 있었다.
01 이하로 통계적으로 유의하였다. 이상의 값은 실제 치료와 동일하게 광자선과 전자선 조사야 두 가지를 동시에 고려한 합병증 예측치이고 조직보상체는 실제 치료에 있어서 전자선 조사에서만 적용되므로 광자선과 전자선을 별도로 생각하여 각각의 조사야만 시행될 경우에 예상되는 합병증 발생률에 대하여서도 비교 분석하여 보았다. 하지만, 이와 같이 광자선 및 전자선 단독 조사를 가정할 경우에는 조직보상체 적용 유무와 무관하게 유효체적(Veff, effective volume)이 적어서 각각의 NTCP 값은 0%에 가까웠다.
모의치료조준실에서와 동일한 자세로 치료계획용 컴퓨터단층촬영(PQ 5000, Philips Medical System, Ohio, USA)을 시행하였다. 이후 이 영상 자료를 필름으로 출력하여 실제 치료 중심부위와의 관계 좌표를 정한 다음 환자의 흉벽 두께를 1 cnf 간격으로 측정하였으며, 이 측정값을 보상체제작지에 같은 위치의 좌표에 맞게 옮겨 기입하였다. 이후 주로 내유림프절 근방인 가장 두꺼운 흉벽 부위를 기준으로 그 곳의 전방 흉막면에 80% 선량이 조사될 수 있는 방사선 에너지를 설정하고 이곳보다 얇은 곳에 보충해야 할 보상체 두께를 1 cm² 간격으로 환산하여 전자선이 조사되는 전체 흉벽의 두께가 균일해지도록 조직보상체를 제작하였다(Fig.
이후 이 영상 자료를 필름으로 출력하여 실제 치료 중심부위와의 관계 좌표를 정한 다음 환자의 흉벽 두께를 1 cnf 간격으로 측정하였으며, 이 측정값을 보상체제작지에 같은 위치의 좌표에 맞게 옮겨 기입하였다. 이후 주로 내유림프절 근방인 가장 두꺼운 흉벽 부위를 기준으로 그 곳의 전방 흉막면에 80% 선량이 조사될 수 있는 방사선 에너지를 설정하고 이곳보다 얇은 곳에 보충해야 할 보상체 두께를 1 cm² 간격으로 환산하여 전자선이 조사되는 전체 흉벽의 두께가 균일해지도록 조직보상체를 제작하였다(Fig. 2).
18)우선 2차원 모의치료조준실에서 편평 테이블에 환자의 전방 흉벽이 수평이 되게 하는 경사등받이 (inclined board)를 올린 후 환자를 앙와위로 눕히고 동측 팔은 치료 때와 같이 위로 든다. 환자의 자세를 설정한 다음에는 광자선과 전자선 조사야를 정하였다. 광자선 조사야는 쇄골상부림프절, 액와 림프절, 외측 흉벽을 포함하며 전자선 조사야는 내측 흉벽과 내유림프절을 포함하였다(Fi& 1).

대상 데이터

국소진행성 유방암으로 근치적 유방절제술 후 방사선치료를 받는 10명의 환자를 대상으로 하였다. 모든 환자에서 본연구에 대한 목적과 절차를 설명한 후 각 개인마다 2회의 치료계획용 컴퓨터 단층 촬영을 시행함에 대한 동의를 얻었다.
모든 환자에서 본연구에 대한 목적과 절차를 설명한 후 각 개인마다 2회의 치료계획용 컴퓨터 단층 촬영을 시행함에 대한 동의를 얻었다. 좌측 유방암 환자가 7명, 우측 유방암 환자가 3명이었다.

데이터처리

5%의 정상조직합병증발생률을 감소시킬 수 있었다. 각 환자의 NTCP 값을 paired t-test를 이용하여 그 차이를 분석해 본 결과 p-value 0.01 이하로 통계적으로 유의하였다. 이상의 값은 실제 치료와 동일하게 광자선과 전자선 조사야 두 가지를 동시에 고려한 합병증 예측치이고 조직보상체는 실제 치료에 있어서 전자선 조사에서만 적용되므로 광자선과 전자선을 별도로 생각하여 각각의 조사야만 시행될 경우에 예상되는 합병증 발생률에 대하여서도 비교 분석하여 보았다.
10명의 환자 모두에서 상기 절차를 통해서 조직보상체 적용 전후로 변화되는 방사선 등 선량 곡선을 비교하여 조직보상체를 사용한 경우 전방 흉막 부위에 처방선량의 80%에 해당하는 등선량 곡선이 일치하여 흉벽 두께 보상이 보다 잘 되는지를 시상면과 횡단면에서 각각 관찰하였다. 선량 통계값과 정상조직 합병증률에 있어서 보상체를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 차이에 대한 통계적 유의성은 paired t-test를 통해 검증하였다.

이론/모형

계산하였다. Pinnacle3 프로그램 내의 선량계산도구에서 불균등 밀도(heter- ogeneous density) 교정 방식을 지정하고, 광자선의 경우 Collapsed Cone Convolution 방식의, 전자선은 pencil beam 방식의계산 알고리듬을 사용하였다. 매 환자마다 조직보상체를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우인 두 가지의 치료계획에 대해서 계산을 시행하였다.
국소진행성 유방암의 근치절제술 후 흔히 시행하는 방사선 치료기법 중 하나는 reverse hockey-stick 기법이며, 본 연구의 대상 환자들은 모두 이 기법을 이용한 치료설계를 하였다.18)우선 2차원 모의치료조준실에서 편평 테이블에 환자의 전방 흉벽이 수평이 되게 하는 경사등받이 (inclined board)를 올린 후 환자를 앙와위로 눕히고 동측 팔은 치료 때와 같이 위로 든다.
매 환자마다 조직보상체를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우인 두 가지의 치료계획에 대해서 계산을 시행하였다. 매 환자에서 선량체적 히스토그램을 얻고, 이를 바탕으로 각 장기의 최대선량값, 최소선량값, 평균선량값, V50 (처방선량 50% 이상의 선량이 조사되는 체적의 백분율), V95 (처방선량 95% 이상의 선량이 조사되는 체적의 백분율) 등의 선량 통계값들을 구하고, 정상 조직 합병증 발생률은 현재 가장 널리 쓰이고 있는 방법인 Lyman-Kutcher 모델에 근거하여 계산되었다. 10명의 환자 모두에서 상기 절차를 통해서 조직보상체 적용 전후로 변화되는 방사선 등 선량 곡선을 비교하여 조직보상체를 사용한 경우 전방 흉막 부위에 처방선량의 80%에 해당하는 등선량 곡선이 일치하여 흉벽 두께 보상이 보다 잘 되는지를 시상면과 횡단면에서 각각 관찰하였다.
Lyman 모델에 Kutchei.의 histogram reduction method를 도입하여 형성된 경험적 모델인 Lyman-Kutcher 모델이 현재로서 가장 널리 사용되고 있는 NTCP 모델인데 본 연구에서도 이 모델을 이용하여 NTCP 값을 계산하였다.

성능/효과

심장의 평균선량 값은 893 cGy에서 729 cGy로 감소하였다. V50 값은 조직보상체를 적용하지 않은 경우 동측 폐와 심장에서 각각 평균 54.5%와 16.8%였는데, 적용한 경우 45.3 %와 9.8%로 크게 감소하였으며, V95 값은 동측 폐에서 평균 17.4%에서 11.0%로 심장에서 6.1%에서 2.2%로 감소하였다. 우측 유방암을 가진 환자들의 V5o 및 V95는 1예가 조직 보상체를 적용하지 않았을 때 6.
장기 그리기가 끝나면 실제적으로 이 환자들이 치료를 받는 2차원 치료에서와 똑같은 에너지와 치료 범위 등을 적용하여 3차원 치료계획 프로그램에서 그대로 재현하는 작업을 하였다. 광자선과 전자선 조사야의 피부 경계선은 정확한 재현을 위한 뚜렷한 주변 해부학적 구조가 없으므로 2차원 모의치료조준실에서 환자의 몸에 펜으로 그려진 피부경계선에 카테터를 대어서 컴퓨터단층촬영을 하고, 몸에 부착된 이 카테터를 하나의 구조물로서 지정하여 그리고, 이를 3차원적으로 재구성해 차폐물 경계선으로 삼아 정확한 재현을 할 수 있었다. 광자선 에너지는 모든 환자들에서 6 MV를 사용하였고 전자선은 환자의 흉벽 두께에 따라 9, 12, 16 MeV를 사용하였다.
수치화하는 NTCP 값을 계산하였다CTable 1). 동측 폐의 경우 조직보상체를 적용하지 않았을 때 평균 NTCP 값이 80.2±3.43%이었으며, 조직보상체를 사용하였을 때에는 평균 NTCP 값이 47.7±4.61%로 현저하게 감소하였다. 따라서 개별화된 조직보상체의 사용으로 전체 10명의 환자에서 24.
61%로 현저하게 감소하였다. 따라서 개별화된 조직보상체의 사용으로 전체 10명의 환자에서 24.5 ~ 40.5%의 정상조직합병증발생률을 감소시킬 수 있었다. 각 환자의 NTCP 값을 paired t-test를 이용하여 그 차이를 분석해 본 결과 p-value 0.
이때 기울기가 급격하게 변하는 경사 지역의 선량과 체적 영역이 방사선에 대한 합병증률이 가장 민감하게 증감하는 영역인데, 이보다 낮은 선량과 체적 영역에서는 합병증 발생률 변화가 미미하고 역시 이보다 높은 선량과 체적 영역에서도 발생률 변화가 완만하다. 따라서 보상체 적용 전후로 전체 10명의 평균 정상조직합병증발생률이 80.2%에서 47.7%로 감소된 것은 커다란 변화이고 이 변화를 초래한 방사선 선량과 체적 영역이 바로 S-자형 선량 반응곡선의 가장 기울기가 큰 영역, 즉 합병증 발생률이 가장 민감하게 증감하는 영역이라고 유추할 수 있다. 따라서 유방암의 전자선 흉벽 치료에 있어서 조직보상체의 적용은 합병증 발생률이 가장 민감한 영역의 선량과 체적을 감소시켜 NTCP의 커다란 감소를 야기할 수 있는 의미 있는 치료법이라고 말할 수 있을 것이다.
7%로 감소된 것은 커다란 변화이고 이 변화를 초래한 방사선 선량과 체적 영역이 바로 S-자형 선량 반응곡선의 가장 기울기가 큰 영역, 즉 합병증 발생률이 가장 민감하게 증감하는 영역이라고 유추할 수 있다. 따라서 유방암의 전자선 흉벽 치료에 있어서 조직보상체의 적용은 합병증 발생률이 가장 민감한 영역의 선량과 체적을 감소시켜 NTCP의 커다란 감소를 야기할 수 있는 의미 있는 치료법이라고 말할 수 있을 것이다. 전자선과 광자선 각각의 단독 기여에 의한 합병증률이 거의 0%에 가까운 값을 보인 것도 선량 반응곡선의 S-자형 특성 때문으로 이해된다.
받는 10명의 환자를 대상으로 하였다. 모든 환자에서 본연구에 대한 목적과 절차를 설명한 후 각 개인마다 2회의 치료계획용 컴퓨터 단층 촬영을 시행함에 대한 동의를 얻었다. 좌측 유방암 환자가 7명, 우측 유방암 환자가 3명이었다.
정상 장기(동측 폐, 반대측 폐, 심장)에 대해서 비교관찰하였다. 모든 환자에서 조직보상체를 사용한 경우 동 측 폐의 선량체적히스토그램은 크게 향상된 소견을 보였으며, 심장의 경우 좌측 유방암 환자에서 우측 유방암 환자에 비해 두드러진 향상을 보였다. 우측 유방암 환자와 좌측 유방암 환자 각 1예의 선량체적히스토그램을 보면 동측 폐의 경우 조직보상체를 사용함으로서 15-40 Gy 선량 영역에서 두드러지게 피폭선량감소현상이 나타남을 확인할 수 있었다.
2, 3) 좌측유방암 환자에서는 심장에 조사되는 방사선 선량이 조직 보상체를 적용하였을 때 적용하지 않은 경우에 비해 80% 이상의 고선량 방사선이 훨씬 적은 체적에 조사됨을 한 눈에 볼 수 있다. 반대로 우측 유방암 환자에서는 흉벽 후방에 심장이 없으므로 곧 바로 폐의 전방에 방사선이 영향을 미치게 되는데, 여기에서도 보상체를 적용한 경우에 있어서 훨씬 더 적은 선량의 방사선이 조사됨을 알 수 있으며, 전방 흉막면(anterior pleural surface)에 처방선량의 80% 등선량 곡선이 잘 걸치는 것을 볼 수 있었다. 나머지 9명의 환자들에서도 이와 비슷한 양상의 등선량 곡선의 차이를 보여 주었다.
31) 따라서 3차원 입체조형 치료에서의 중요한 치료계획 평가로서의 인자 중 NTCP의 역할이 현재로서는 큰 비중을 차지한다고 생각된다. 본 연구에서는 유방암의 수술 후 방사선 치료로 전자선을 이용한 흉벽치료에 있어서 방사선치료 기술을 Lyman-Kutcher 모델에 근거한 NTCP를 사용하여 평가하였으며 전자선 조사야에서 흉벽의 두께를 균일하도록 보상한 개별화된 조직보상체의 적용으로 그 NTCP 값이 거의 반(50%)으로 감소하여 이의 유용성이 크다는 것을 증명할 수 있었다.
2). 선량 통계 값에 있어서 조직보상체 적용 전후에 두드러진 변화를 보인 것은 평균 선량, V50, V95이었다 최대 선량 및 최소선량 값은 별다른 차이를 보이지 않았다. 일부 문헌에서 임상적으로 방사선폐렴 발생 빈도와 통계적으로 의미 있는 연관성이 있다고 보고되는 동측 폐의 평균 선량 값은 평균 2, 757 cGy에서 2, 327 cGy로 감소하였다(P,0.
시각적으로 확인된 뚜렷한 향상을 객관적이고 수치적인 방법으로 증명하기 위하여 선량체적히스토그램을 조직 보상체 적용 전후로 각 장기별로 비교하였을 때 조직보상체 적용을 한 경우에 있어서 훨씬 더 나은 분포를 보임을 알 수 있었다. 정상조직합병증발생률은 장기에 조사되는 방사선 선량과 체적에 따라서 변하는데, 이것은 S-자형 선량 반응곡선을 그리게 된다.
모든 환자에서 조직보상체를 사용한 경우 동 측 폐의 선량체적히스토그램은 크게 향상된 소견을 보였으며, 심장의 경우 좌측 유방암 환자에서 우측 유방암 환자에 비해 두드러진 향상을 보였다. 우측 유방암 환자와 좌측 유방암 환자 각 1예의 선량체적히스토그램을 보면 동측 폐의 경우 조직보상체를 사용함으로서 15-40 Gy 선량 영역에서 두드러지게 피폭선량감소현상이 나타남을 확인할 수 있었다. 그러나 반대측 폐의 경우 선량체적히스토그램은 조직 보상 체적용 전후로 거의 변화가 없었다(Fig.
선량 통계 값에 있어서 조직보상체 적용 전후에 두드러진 변화를 보인 것은 평균 선량, V50, V95이었다 최대 선량 및 최소선량 값은 별다른 차이를 보이지 않았다. 일부 문헌에서 임상적으로 방사선폐렴 발생 빈도와 통계적으로 의미 있는 연관성이 있다고 보고되는 동측 폐의 평균 선량 값은 평균 2, 757 cGy에서 2, 327 cGy로 감소하였다(P,0.01). 심장의 평균선량 값은 893 cGy에서 729 cGy로 감소하였다.
관찰할 수 있었다. 조직보상체를 적용한 경우는 모든 환자에서 처방선량의 80% 등선량 곡선이 흉벽 두께와 일치하여 만족할 만한 등선량 곡선 분포를 보였으나, 조직 보상체를 사용하지 않은 경우는 90% 이상의 등선량 곡선이 전방 흉막 부위를 지나 폐 실질 부위에 깊이 걸쳐 있는 경우가 많았으며, 특히 좌측 유방암의 경우에는 심장에도 불필요하게 높은 선량이 조사됨을 관찰할 수 있었다(Fig. 3, 4).

후속연구

결론적으로 전자선을 이용한 흉벽 치료에 개별화된 조직보상체가 합병증 감소에 매우 유용함이 확인됨으로써 이의 확대 적용이 적극 권장되어야 할 것이며 향후 임상에서 이러한 결과가 실질적인 합병증 발생률 감소와 잘 연계되는지 계속적인 추적관찰 및 연구가 필요할 것으로 생각된다.
이는 또한 기존의 선량체적히스토그램은 폐나 각 장기의 모든 복셀들이 같은 생물학적 기능(biological function)을 가진다는 가정 하에 유추하고 있다. 앞으로는 치료 전 장기의 기능과 연관한 인자, 생물학적 표지자 및 단일광자방출 전산화단층촬영 (single photon emission computed tomography, SPECT) 등을 고려한 기능성 선량체적히스토그램(functional DVH)으로부터 보다 정확한 NTCP 값을 얻을 수 있도록 하는 연구가 진행되어야 할 것이다. 하지만 현재 NTCP는 앞서 기술한대로 경쟁 치료계획의 비교 평가에 있어서는 분명한 의미가 있는 것으로 인정되고 있고,32) 최근의 전향적 연구에서도 흉부 방사선치료 후 치료와 연관된 증상에 대한 예측에 가장 중요한 인자로 NTCP를 꼽았다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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