[논문]자궁경부암의 3D-CRT와 IMRT시 소장전위장치의 소장 선량에 대한 영향

강민규; 허승재; 한영이; 박 원; 주상규; 김경주; 이정은; 박영제; 남희림; 임도훈; 안용찬

자궁경부암의 3D-CRT와 IMRT시 소장전위장치의 소장 선량에 대한 영향
Small Bowel Sparing Effect of Small Bowel Displacement System in 3D-CRT and IMRT for Cervix Cancer 원문보기

대한방사선종양학회지 = The Journal of the Korean soceity for therapeutic radiology and oncology, v.22 no.2, 2004년, pp.130 - 137

초록
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목적 : 자궁경부암의 방사선치료 시 3차원입체조형방사선치료(3D-CRT)와 세기조절방사선치료(IMRT)는 소장의 방사선 조사선량을 감소시킬 수 있으며, 소장전위장치(SBDS)는 골반강 내의 소장 용적을 감소시킬 수 있다고 알려져 있다. 본 연구는 SBDS를 사용한 3D-CRT와 IMRT 계획을 SBDS를 사용하지 않은 계획과 비교하여, SBDS의 소장 조사선량에 대한 영향을 평가하였다 대상 및 방법 : 자궁경부암으로 근치적 방사선치료를 받은 10명의 환자를 대상으로 하였다. 각 환자에 대하여 스티로폼 압박기구와 환자에게 개별적으로 제작되는 고정기구로 구성된 SBDS를 제작하였고, SBDS가 있는 상태와 없는 상태로 복와위에서 전산화단층촬영(CT)을 시행하였다 3D-CRT는 4-field box technique을, IMRT는 15 MV X-선 7 조사문을 이용하여 계획하였으며, 회전중심점에 50 Gy (25회 분할)를 처방하였다. 비교 분석은 SBDS의 사용에 따른 소장 용적의 변화와 네 가지 계획의 소장의 선량체적히스토그람의 차이를 10 Gy 단위로 paired f-test를 이용하여 분석하였다. 결과 : 소장의 용적은 SBDS를 사용하였을 때 평균 522 cm$^{3}$에서 262 cm$^{3}$로 49.8$\%$ 감소되었다. 10 Gy부터 50 Gy까지 10 Gy 간격으로 일정한 조사선량을 받는 소장의 용적은 SBDS를 사용하였을 때 3D-CRT에서65$\~$80$\%$, IMRT에서 54$\~$67$\%$ 감소하였다. 3D-CRT와 IMRT를 서로 비교하면, 20 Gy부터 50 Gy까지 10 Gy간격으로 일정한 조사선량을 받는 소장 용적은 SBDS를 사용하지 않은 경우에는 IMRT가 6$\~$7$\%$ 정도 유의하게 적었으나 SBDS를 사용한 경우에는 1$\%$ 이내로 차이가 없었다. 결론 : 3D-CRT와 IMRT에서 SBDS를 사용할 때 소장의 조사선량을 더 감소시킬 수 있었으므로, SBDS를 치료에 이용하면 소장의 부작용을 더 감소시킬 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose : In radiotherapy for cervix cancer, both 3-dimensioal radiotherapy (3D-CRT) and intensity-modulated radiation therapy (IMRT) could reduce the dose to the small bowel (SB), while the small bowel displacement system (SBDS) could reduce the SB volume in the pelvic cavity. To evaluate the effect of the SBDS on the dose to the SB in 3D-CRT and IMRT plans, 3D-CRT and IMRT plans, with or without SBDS, were compared. Materials and Methods : Ten consecutive uterine cervix cancer patients, receiving curative radiotherapy, were accrued. Ten pairs of computerized tomography (CT) scans were obtained in the prone position, with or without SBDS, which consisted of a Styrofoam compression device and an individualized custom-made abdominal immobilization device. Both 3D-CRT, using the 4-field box technique, and IMRT plans, with 7 portals of 15 MV X-ray, were generated for each CT image, and proscribed 50 Gy (25 fractions) to the isocenter. For the SB, the volume change due to the SBDS and the DVHs of the four different plans were analyzed using palled t-tests. Results : The SBDS significantly reduced the mean SB volume from 522 to 262 cm$^{3}$ (49.8$\%$ reduction). The SB volumes that received a dose of 10$\~$50 Gy were significantly reduced in 3D-CRT (65$\~$80$\%$ reduction) and IMRT plans (54$\~$67$\%$ reduction) using the SBDS. When the SB volumes that received 20$\~$50 Gy were compared between the 3D-CRT and IMRT plans, those of the IMRT without the SBDS were significantly less, by 6$\~$7$\%$, than those for the 3D-CRT without the SBDS, but the volume difference was less than 1$\%$ when using the SBDS. Conclusion : The SBDS reduced the radiation dose to the SB in both the 3D-CRT and IMRT plans, so could reduce the radiation injury of the SB.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 SBDS를 사용한 3D-CRT와 IMRT 계획을 사용하지 않은 3D-CRT와 IMRT 계획과 비교하여, 3D-CRT와 IMRT에서 SBDS의 소장 조사선량에 대한 영향을 알아보았다.

제안 방법

(전후, 후전, 좌우, 우좌 조사문)을 이용하였고, 차폐물은 각 조사문에서 PTV를 제외한 용적으로 하였다. 선량 처방은 회전중심점에 총 50 Gy (25회 분할)를 처방하고, 선량 분포는 각 조사문의 가중치와 쐐기를 이용하여 최적화하여 CTV가 95% 내에 포함되도록 하였다.
CTV와 PTV의 DVH는 5 Gy 단위씩 5 Gy부터 50 Gy까지조사 받는 용적의 전체 용적에 대한 비를 비교하였다.CTV의 DVH는 SBDS 유무와 3D-CRT/IMRT에 관계없이 차이가 없었다.
IMRT 계획은 Pinnacle3 내의 inverse planning module을 사용하였고, 7개의 15 MV 광자선 조사문(0°, 50°, 100°, 150°, 210°, 260°, 310°)을 이용하였다. 최적화(optimization)에서 PTV의 목표(objectives)는 50 Gy (25회 분할)가 균일하게 조사되도록 하였고, 가중치는 100으로 하였으며, 직장 2와 방광 2에 대한 목표는 목표선량 25 Gy를 받는 용적을 전체용적의 50%이하(Max DVH), 최대 조사선량(Max Dose)을 50 Gy, 가중치는 60으로 하였으며 선량처방은 회전 중심축에 50 Gy (25회 분할)를 처방하였다(Table 1).
IMRT에서 소장의 방사선 조사선량에 대한 SBDS의 영향을 평가하기 위하여, 한 환자의 두 IMRT 계획에서 소장2가 동일한 선량체적히스토그람(dose-volume histogram, DVH:선량 대 절대 용적)을 나타내도록 설정하고, 최적화가 동일한 조건하에서 이루어지도록 반복(iteration) 횟수를 25회로 제한하였다. 모든 환자들에서 SBDS를 사용한 3D-CRT 에서 동일한 조사선량을 받는 소장 용적이 감소했기 때문에, 각 환자에서 SBDS를 사용한 3D-CRT에서 소장이 20Gy, 30 Gy, 40 Gy의 조사선량을 받는 절대 용적을 구하여 소장 2의 목표로 설정하였고, 소장2의 최대선량은 50 Gy, 가중치는 80으로 하였다.
5 cm 확장하였고, 체표면을 벗어나거나 체표면에서 5 mm 이내까지 확장된 경우에는 이 부분을 제외하였다. OAR에 대해서는 소장, 직장, 방광을 표시하였으며, 소장은 대장과 구별하여 골반강 내에서 PTV 상방 2 cm까지, 직장은 항문에서 직장-에스자결장 경계까지 표시하였다 (Fig. 1). 이때 OAR의 일부는 PTV와 겹치기 때문에 PTV 외부의 OAR을 OAR2 (소장2, 직장2, 방광2)로 다시 정의하였다.
사용에 따른 변화를 알아보았다. SBDS를 사용한 경우(SBDS( + ))와 사용하지 않은 경우(SBDS(-))의 3D-CRT 와 IMRT 계획에 대하여, 각 관심영역의 DVH를 비교하였다. 소장의 DVH는 10 Gy, 20 Gy, 30 Gy, 40 Gy, 50 Gy를 조사 받는 절대 용적 (absolute volume, cnU)을 비교하였다 CTV와 PTV의 DVH는 5 Gy 단위씩 5 Gy부터 50 Gy까지조사 받는 용적을 전체 용적에 대한 비율로 환산하여 비교하였으며, 직장과 방광은 10 Gy, 20 Gy, 30 Gy, 40 Gy, 50Gy를 조사 받는 용적의 전체 용적에 대한 비율을 비교하였다.
2b, Philips, USA)에 각각 입력하였다. 각 CT 영상에 관심 영역을 표시한 후 3D-CRT와 IMRT 계획을 수립하여, 한 환자에서 모두 네 가지 계획을 수립하였다.
각 환자는 모의치료 시 소장의 확인이 용이하도록 하기 위하여 모의치료 시작 10 내지 15분전에 조영제인 Gastro-grafin® 100 ml와 물 100 ml를 혼합하여 마시도록 하였다. 환자를 모의치료기에 엎드리게 한 후 X-선 투시촬영을 시행하면서 방사선치료 조사영역을 결정한 후 소장이 조사영역 바깥으로 잘 밀려나도록 압박기구와 고정기구로 구성된 SBDS를 환자 개별적으로 제작하였다.
각 환자에서 CT HiSpeed Advantage® (GE Medical Systems, USA)를 이용하여 SBDS를 사용한 상태와 사용하지 않은 상태에서 각각 전산화단층촬영 (computerized tomog-raphy, CT) 영상을 얻었다. 10명의 환자에서 10쌍의 CT 영상을 방사선치료 계획용 시스템인 Pinnacle3 (Ver.
관심영역은 임상표적용적(clinical target volume, CTV), 계획 표적 용적 (planning target volume, PTV), 위험 장기 (organs at risk, OAR)를 표시하고, 최적화과정에서 정상조직에 열점 (hot spot)이 발생하지 않도록 가표적을 만들었다. CTV는 종양과 영역림프절(총장골, 내장골, 외장골, 천추전 림프절), 질 상부, 자궁체부를 포함하였다.
먼저 각 환자들의 소장의 용적과 PTV 내의 소장 용적의 SBDS의 사용에 따른 변화를 알아보았다. SBDS를 사용한 경우(SBDS( + ))와 사용하지 않은 경우(SBDS(-))의 3D-CRT 와 IMRT 계획에 대하여, 각 관심영역의 DVH를 비교하였다.
제한하였다. 모든 환자들에서 SBDS를 사용한 3D-CRT 에서 동일한 조사선량을 받는 소장 용적이 감소했기 때문에, 각 환자에서 SBDS를 사용한 3D-CRT에서 소장이 20Gy, 30 Gy, 40 Gy의 조사선량을 받는 절대 용적을 구하여 소장 2의 목표로 설정하였고, 소장2의 최대선량은 50 Gy, 가중치는 80으로 하였다. Table 2는 한 환자의 3D-CRT의 소장 DVH와 IMRT에서의 소장의 목표 DVH를 표시하였다.
선량 처방은 회전중심점에 총 50 Gy (25회 분할)를 처방하고, 선량 분포는 각 조사문의 가중치와 쐐기를 이용하여 최적화하여 CTV가 95% 내에 포함되도록 하였다.
SBDS를 사용한 경우(SBDS( + ))와 사용하지 않은 경우(SBDS(-))의 3D-CRT 와 IMRT 계획에 대하여, 각 관심영역의 DVH를 비교하였다. 소장의 DVH는 10 Gy, 20 Gy, 30 Gy, 40 Gy, 50 Gy를 조사 받는 절대 용적 (absolute volume, cnU)을 비교하였다 CTV와 PTV의 DVH는 5 Gy 단위씩 5 Gy부터 50 Gy까지조사 받는 용적을 전체 용적에 대한 비율로 환산하여 비교하였으며, 직장과 방광은 10 Gy, 20 Gy, 30 Gy, 40 Gy, 50Gy를 조사 받는 용적의 전체 용적에 대한 비율을 비교하였다. 특정 선량(D Gy)을 받는 용적에 대해서 절대 용적은 aVD (cm3)로, 전체 용적에 대한 비율은 VD (%)로 표시하였다.
환자를 모의치료기에 엎드리게 한 후 X-선 투시촬영을 시행하면서 방사선치료 조사영역을 결정한 후 소장이 조사영역 바깥으로 잘 밀려나도록 압박기구와 고정기구로 구성된 SBDS를 환자 개별적으로 제작하였다. 압박기구는 방사선의 감쇄효과가 거의 없고 제작이 용이한 스티로폼을 이용하여 아랫면의 가로가 27 cm, 세로가 17 cm, 윗면의 가로가 17 cm, 세로가 8 cm이면서, 높이가 8 cm인 비스듬한 사다리꼴형 육면체 모양으로 만들었으며, 매일 반복되는 치료과정 중의 재현성을 높이기 위하여 각 환자의 체형에 맞도록 Mev-Green®으로 고정기구를 제작하였다.9-11)
않은 CT .영상을 이용하여 3D-CRT와 IMRT 계획을 수립하여 SBDS에 의한 소장의 방사선 조사선량 변화를 알아보았다. 골반강 내의 소장 용적은 SBDS 사용 시 평균 50% 감소하였고, 10-50 Gy의 모든 선량 수준에서 동일한 조사선량을 받는 소장 용적은 SBDS를 사용 시 3D-CRT에서는 67〜82%, IMRT에서는 55〜67% 감소하였다.
최적화(optimization)에서 PTV의 목표(objectives)는 50 Gy (25회 분할)가 균일하게 조사되도록 하였고, 가중치는 100으로 하였으며, 직장 2와 방광 2에 대한 목표는 목표선량 25 Gy를 받는 용적을 전체용적의 50%이하(Max DVH), 최대 조사선량(Max Dose)을 50 Gy, 가중치는 60으로 하였으며 선량처방은 회전 중심축에 50 Gy (25회 분할)를 처방하였다(Table 1).
하였다. 환자를 모의치료기에 엎드리게 한 후 X-선 투시촬영을 시행하면서 방사선치료 조사영역을 결정한 후 소장이 조사영역 바깥으로 잘 밀려나도록 압박기구와 고정기구로 구성된 SBDS를 환자 개별적으로 제작하였다. 압박기구는 방사선의 감쇄효과가 거의 없고 제작이 용이한 스티로폼을 이용하여 아랫면의 가로가 27 cm, 세로가 17 cm, 윗면의 가로가 17 cm, 세로가 8 cm이면서, 높이가 8 cm인 비스듬한 사다리꼴형 육면체 모양으로 만들었으며, 매일 반복되는 치료과정 중의 재현성을 높이기 위하여 각 환자의 체형에 맞도록 Mev-Green®으로 고정기구를 제작하였다.

대상 데이터

상태에서 각각 전산화단층촬영 (computerized tomog-raphy, CT) 영상을 얻었다. 10명의 환자에서 10쌍의 CT 영상을 방사선치료 계획용 시스템인 Pinnacle3 (Ver. 6.2b, Philips, USA)에 각각 입력하였다. 각 CT 영상에 관심 영역을 표시한 후 3D-CRT와 IMRT 계획을 수립하여, 한 환자에서 모두 네 가지 계획을 수립하였다.
하였다. 대상 환자들의 나이는 36세에서 64세였고(중간값 56세), 자궁경부암의 조직학적 진단은 모두 편평상피세포암이었으며, FIGO 병기는 IB가 2명, IIA가 1명, IIB가 6명, IIIB가 1명이었다.
본 연구는 2003년 1월부터 3월까지 자궁경부암으로 진단되어 근치적 방사선치료를 받은 10명의 환자들을 대상으로 하였다. 대상 환자들의 나이는 36세에서 64세였고(중간값 56세), 자궁경부암의 조직학적 진단은 모두 편평상피세포암이었으며, FIGO 병기는 IB가 2명, IIA가 1명, IIB가 6명, IIIB가 1명이었다.

데이터처리

특정 선량(D Gy)을 받는 용적에 대해서 절대 용적은 aVD (cm3)로, 전체 용적에 대한 비율은 VD (%)로 표시하였다. 통계분석 방법으로 paired t-test를 이용하였고, 의미 있는 검정통계량(p-value)은 0.05 이하로 하였다.

성능/효과

역할을 한다.1,2)방사선치료로 인한 소장의 급성 및 만성 부작용이 발생할 수 있음은 널리 알려진 사실이며특히 근래에는 방사선치료와 함께 화학요법을 병용하면서 소장 부작용의 위험이 증가하였다. 방사선에 의한 소장의 부작용은 방사선치료 조사영역 내에 포함되는 소장의 용적과 방사선 조사선량에 관련이 있으므로4-6) 이를 감소시키 기 위한 여러 가지 방법들이 이용되고 있다.
Table 2는 한 환자의 3D-CRT의 소장 DVH와 IMRT에서의 소장의 목표 DVH를 표시하였다. 20 Gy를 받는 소장2의 평균 백분율 용적(% volume)은 SBDS를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우 각각 1L7%와 25.1%였으며, 30 Gy인 경우는 5.0%와 11.9%, 40 Gy인 경우는 1.4%와 3.6%, 그리고 50 Gy인 경우는 모두 0%이었다.
, IMRT에서 11-248 cm3이었다.3D-CRT와 IMRT 간에 aV20~aV50을 비교하면, SBDS( —)에서는 IMRT에서 6〜7% 정도 유의하게 적었으나, SBDS( + ) 에서는 1% 이내로 차이가 없었다. 실제 계획에서 aV10, aV20, aV30, aV40, aV50의 평균은 SBDS (~)인 경우 3D-CRT 에서 300 cm³, 252 cm³, 161 cm³, 118 cm³, 60 cm³, IMRT에서 412 cm³, 226 cm³, 124 cm³, 84 cm³, 20 cm, 였으며, SBDS(+)인 경우 3D-CRT에서 100 cm³, 77 cm³, 35 cm³, 25 cm³, 11 cm³, IMRT에서 164 cm³, 85 cm³, 42 cm³, 28 cm³, 9 cm³이었다.
3D-CRT와 IMRT에서 각각 직장과 방광의 DVH를 10 Gy 단위씩 10 Gy부터 50 Gy까지 비교하였을 때, SBDS(+)에서 직장의 Vs)이 3D-CRT보다 IMRT에서 더 작고, SBDS(—)의 IMRT에서 방광의 V20이 3D-CRT 보다 더 작은 것 이외에는 SBDS의 유무와 3-CRT, IMRT에 의한 차이는 없었다. Fig.
골반강 내에서 PTV 상방 2 cm까지의 소장의 aV10~aV50 은 3D-CRT와 IMRT 둘 다 SBDS( + )에서 SBDS(-)에 비해 유의하게 감소하였는데, 3D-CRT에서는 65〜80%, IMRT에서는 54-67% 감소하였고, 절대 용적의 차이는 3D-CRT에서 평균 49-200 cm³, IMRT에서 11-248 cm3이었다.3D-CRT와 IMRT 간에 aV20~aV50을 비교하면, SBDS( —)에서는 IMRT에서 6〜7% 정도 유의하게 적었으나, SBDS( + ) 에서는 1% 이내로 차이가 없었다.
영상을 이용하여 3D-CRT와 IMRT 계획을 수립하여 SBDS에 의한 소장의 방사선 조사선량 변화를 알아보았다. 골반강 내의 소장 용적은 SBDS 사용 시 평균 50% 감소하였고, 10-50 Gy의 모든 선량 수준에서 동일한 조사선량을 받는 소장 용적은 SBDS를 사용 시 3D-CRT에서는 67〜82%, IMRT에서는 55〜67% 감소하였다. Adli 등17)은 bellyboard를 IMRT의 한 방법 인 tomotherapy와 병용하였으며, bellyboard를 사용하였을 때 소장의 방사선 조사 선량이 감소하였다.
본 연구의 결과를 요약하면, 3D-CRT와 IMRT 모두에서 SBDS를 사용하였을 때 사용하지 않은 경우보다 소장의 방사선 조사선량을 감소시킬 수 있었으며, 특히 IMRT에서는 PTV 설정 시 PTV 내에 불필요하게 포함되는 소장을 SBDS로 줄일 수 있었다. 그러나 SBDS를 3D-CRT나 IMRT 의 치료에 적용하기 위해서는 치료 자세의 재현성과 방사선치료 기간 동안의 종양과 내부 장기의 움직임에 대한 이해가 절대적으로 필요하므로 이에 대한 연구가 선행되어야 할 것이다.
3D-CRT와 IMRT 간에 aV20~aV50을 비교하면, SBDS( —)에서는 IMRT에서 6〜7% 정도 유의하게 적었으나, SBDS( + ) 에서는 1% 이내로 차이가 없었다. 실제 계획에서 aV10, aV20, aV30, aV40, aV50의 평균은 SBDS (~)인 경우 3D-CRT 에서 300 cm³, 252 cm³, 161 cm³, 118 cm³, 60 cm³, IMRT에서 412 cm³, 226 cm³, 124 cm³, 84 cm³, 20 cm, 였으며, SBDS(+)인 경우 3D-CRT에서 100 cm³, 77 cm³, 35 cm³, 25 cm³, 11 cm³, IMRT에서 164 cm³, 85 cm³, 42 cm³, 28 cm³, 9 cm³이었다. Fig.

후속연구

줄일 수 있었다. 그러나 SBDS를 3D-CRT나 IMRT 의 치료에 적용하기 위해서는 치료 자세의 재현성과 방사선치료 기간 동안의 종양과 내부 장기의 움직임에 대한 이해가 절대적으로 필요하므로 이에 대한 연구가 선행되어야 할 것이다.
radiotherapy, IMRT)13~16)와 같은 최신의 방사선치료법은 소장의 조사선량을 감소시키는 방법이다. 따라서 bellyboard나 SBDS를 3D-CRT 또는 IMRT와병용한다면 소장의 조사선량을 더 감소시킬 수 있을 것이다. 근래 Adli 등17)은 bellyboard를 병용한 IMRT 계획을 IMRT 단독과 비교하여 소장의 조사선량 감소를 위한 bellyboard의 병용가능성을 제시하였다.

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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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