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문제 정의
- 현재 상품화되어 있는 이러한 고정장치와 치료 보조기구는 있지만 상당히 고가이기 때문에 많은 병원들이 경제적으로 부담을 느끼고 있는 실정이다. 이에 본원에서는 이러한 고정기구와 치료 보조기구를 자체 제작하여 그 유용성을 평가하고 분석하였으며, 임상에 적용한 결과를 보고하고자 한다.
제안 방법
- 최근 방사선 치료는 정상조직의 장애는 최대한 줄이고 치료 효과를 극대화하는 입체 조형 치료(three- dimensional conformal radiotherapy : 3~D CRT) 나, 세기 변조 방사선 치료(Intensity Modulated Radiation Therapy : IMRT), Cyber knife therapy, Tomotherapy 등으로 발전되어 왔으며, 이에 따른 환자 체위 고정을 위한 고정기구와 보조 기구의 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 이에 본원에서는 첫째, 두경부 환자의 CT 영상에서는 enhance가 되지 않아 MR 영상에서만 target volume을 확인할 수 있는 low grade glioma 환자의 치료계획 수립 시, 정확한 target volume을 구현하기 위해 CT / MR fusion을 시행하고 있다. 하지만 CT를 촬영할 때는 고정기구를 사용하지만 MR을 촬영할 때는 고정기구를 사용할 수가 없기 때문에 동일한 자세를 유지하기가 힘들다.
- 이러한 환자 자세의 오차로 인하여 fusion을 할 때 MR 영상을 회전시키는 등 fusion의 정확도를 향상시킬 수 없었다. 현재 대부분 사용하고 있는 head holder는 넓은 폭으로 인하여 MR head coil 속에서 사용할 수 없으므로 기하학적 조건은 동일하게 유지하면서 MR head coil 속에 들어갈 수 있도록 크기를 최소화시켜 head holder를 제작하였고 head holder를 사용하지 않았을 때의 fusion 영상과 정확도를 비교 분석하였다. 둘째, 기존에 사용하고 있는 폐쇄형 head holder는 후방향(posterior), 후사 방향(posterioblique) 조사 시 head rest(pillow)와 고정막대에 의해서 불필요하게 피부 선량을 증가시키고, 선량감약(dose attenuation) 을 야기할 뿐만 아니라 조사 방향의 제한까지 초래한다.
- 둘째, 기존에 사용하고 있는 폐쇄형 head holder는 후방향(posterior), 후사 방향(posterioblique) 조사 시 head rest(pillow)와 고정막대에 의해서 불필요하게 피부 선량을 증가시키고, 선량감약(dose attenuation) 을 야기할 뿐만 아니라 조사 방향의 제한까지 초래한다. 피부 선량을 감소시키고 선량감약을 줄이기 위해서 개방형 head holder를 제작하여, 현재 대부분 병원에서 사용하고 있는 head holder의 피부 선량과 선량감약 정도를 비교, 분석하였고 그 유용성을 알아보았다. 셋째, CT simulator가 아닌 진단 CT 장치에서 plan CT를 할 때, 진단 CT의 둥근 table을 치료 couch와 동일하게 유지하기 위해 나무 합판으로 만든 2.
- 5 cm 두께의 plate를 사용하고 있다. 그러나 무게로 인한 사용상의 불편과 artifact에 의한 영상의 개선을 위하여 아크릴판으로 plate를 제작하여 기존에 사용하고 있던 hard plate와 비교하였다. 현재 상품화되어 있는 이러한 고정장치와 치료 보조기구는 있지만 상당히 고가이기 때문에 많은 병원들이 경제적으로 부담을 느끼고 있는 실정이다.
- 기존에 사용하고 있던 head holder와 기하학적 조건은 동일하게 유지하면서 MR head coll 속에 들어갈 수 있도록 크기를 최소화하여 5 mm 아크릴판으로 제작하였고, MR 영상에서도 CT 영상에서처럼 기준 좌표점(localizer) 이 나타날 수 있도록 linger line에 물을 채워 부착하였다 (Fig. 1) 진단 MR영상과 치료계획용 MR 영상을 CT 영상과 fusion 하여 두 영상의 일치성과 정확성을 분석하였다.
- 후방향 조사 시 피부 선량을 감소시키기 위해서 개방된 아크릴판을 사용하였고, 후사 방향 조사 시선량 감약을 줄이기 위해 폐쇄형 head holder에서 사용하던 2 cm 고정막대를 대체하여 0.5 cm 아크릴 고정 막 피부 선량 측정을 위해 6MV X-ray, F.S: 10x10 cm, 100 MU, SSD=100 cm에서 Markus chamber를 head holder 밑면에 위치시키고 0.1 cm 단위로 아래로 이동시키면서 표면에서부터 3 cm 깊이까지 선량을 측 대를 사용하였고, 0.2 cm 두께의 상품화된 siliverman head rest> 사용하였다 (Fig. 2).
- 피부 선량 측정을 위해 6MV X-ray, F.S： 10x10 cm, 100 MU, SSD=100 cm에서 Markus chamber를 head holder 밑면에 위치시키고 0.1 cm 단위로 아래로 이동시키면서 표면에서부터 3 cm 깊이까지 선량을 측정하여 open field의 심부선량백분율(Percentage Depth Dose : PDD)과 비교하였다.
- 진단 CT couch의 굴곡과 일치하는 아크릴판을 제작하여 copper film을 부착하였고, 쇠톱 holder에 니크롬선을 연결하고 5V power supply# 인가하여 styrofoam cutter# 제작하여 스티로폼을 둥글게 절단하였다(Fig. 5).
- 6). 기존 hard plate table(2.5 cm)에서 촬영한 CT 영상과 아크릴 CT couch plate(0.6cm)에서 촬영한 영상의 artifact 정도를 비교, 분석하고 유용성을 알아보았다.
- 나무 합판으로 만든 2.5 cm hard plate를 대체하여 아크릴판으로 자체 제작한 0.6 cm Plan CT couch plate> 사용함에 따라 CT gantry 내에 공간이 확보되어 기존에 사용하고 있는 유방암 치료 환자의 치료 시 이용되고 있는 breast board를 사용하여서도 Plan CT를 시행할 수 있었다 (Fig. 12).
성능/효과
- 현재 대부분 사용하고 있는 head holder는 넓은 폭으로 인하여 MR head coil 속에서 사용할 수 없으므로 기하학적 조건은 동일하게 유지하면서 MR head coil 속에 들어갈 수 있도록 크기를 최소화시켜 head holder를 제작하였고 head holder를 사용하지 않았을 때의 fusion 영상과 정확도를 비교 분석하였다. 둘째, 기존에 사용하고 있는 폐쇄형 head holder는 후방향(posterior), 후사 방향(posterioblique) 조사 시 head rest(pillow)와 고정막대에 의해서 불필요하게 피부 선량을 증가시키고, 선량감약(dose attenuation) 을 야기할 뿐만 아니라 조사 방향의 제한까지 초래한다. 피부 선량을 감소시키고 선량감약을 줄이기 위해서 개방형 head holder를 제작하여, 현재 대부분 병원에서 사용하고 있는 head holder의 피부 선량과 선량감약 정도를 비교, 분석하였고 그 유용성을 알아보았다.
- 이러한 경우 정확한 표적 설정을 위해 고정기구를 사용하지 않은 MR 영상과 fusion 하여 치료계획을 수립하게 되는데 MR과 CT 영상과의 scan 방법상 정확한 fusion을 얻기가 매우 어려웠다. 또한, CT 영상에서는 기준 좌표점을 확인할 수 있지만 MR 영상에서는 기준 좌표점이 나타나지 않아 정확도가 떨어지고 fusion 시간도 많이 소요되었다 (Fig. 7).
- 8은 비슷한 경우의 CT / MR 영상이다. 자체 제작한 MR 용 head holder를 사용함에 따라 환자 자세 재현이 정확하고, MR 영상에서도 기준 좌표점을 확인할 수 있어 head holder를 사용하지 않은 fusion 영상보다 2 mm 이내의 오차로 정확한 fusion 영상을 얻을 수 있었다. 또한 fusion 영상에서 기준 좌표점이 정확하게 일치하는 것을 볼 수 있다 (Fig.
- 후사 방향에서 선량감약을 측정하였을 때, 폐쇄형 head holder에서는 8~25%로 선량이 감소한 반면 개방형 head holder에서는 1~4%로 선량감약을 최소화 시킬 수 있었다 (Fig. 10).
- 본 실험을 통하여 MR 영상에서 발생하는 chemical shift artifact 같은 영상의 왜곡은 나타날 수 있지만 MR head holder를 사용함으로써 기준 좌표점을 확인할 수 있어 정확한 MR / CT fusion 영상을 얻을 수 있었고, fusion 시간을 단축할 수 있었다. 향후 PET 나 초음파 영상의 fusion도 연구되어야 할 것으로 사료되고 이에 따른 고정기구의 개발은 필수적이라 할 수 있겠다.
- 얇은 아크릴판으로 제작된 CT couch plate는 영상의 질을 향상시킬 수 있었고 70 cm로 제한된 gantry 내에서도 최대한의 공간을 확보할 수 있었다. 이러한 치료 보조기구를 자체 제작함으로써 고가의 외국 상품을 대체하여 비용은 절감할 수 있는 반면 견고성이 떨어져 가볍고 선량감약이 적으며 강도가 강한 특수재질의 치료 보조기구가 개발되어야 할 것으로 사료 된다.
후속연구
- 본 실험을 통하여 MR 영상에서 발생하는 chemical shift artifact 같은 영상의 왜곡은 나타날 수 있지만 MR head holder를 사용함으로써 기준 좌표점을 확인할 수 있어 정확한 MR / CT fusion 영상을 얻을 수 있었고, fusion 시간을 단축할 수 있었다. 향후 PET 나 초음파 영상의 fusion도 연구되어야 할 것으로 사료되고 이에 따른 고정기구의 개발은 필수적이라 할 수 있겠다. 개방형 head holder를 사용함으로써 skin sparing effect를 유지시켜 불필요한 피부 선량을 감소시킬 수 있었고 선량감약을 최소화하였으며, 조사 방 향의 제한을 받지 않아 치료계획 수립이 보다 용이하였으나 견고성이나 사용상의 불편함은 앞으로도 계속 연구되어야 할 과제이다.
- 향후 PET 나 초음파 영상의 fusion도 연구되어야 할 것으로 사료되고 이에 따른 고정기구의 개발은 필수적이라 할 수 있겠다. 개방형 head holder를 사용함으로써 skin sparing effect를 유지시켜 불필요한 피부 선량을 감소시킬 수 있었고 선량감약을 최소화하였으며, 조사 방 향의 제한을 받지 않아 치료계획 수립이 보다 용이하였으나 견고성이나 사용상의 불편함은 앞으로도 계속 연구되어야 할 과제이다.
- 얇은 아크릴판으로 제작된 CT couch plate는 영상의 질을 향상시킬 수 있었고 70 cm로 제한된 gantry 내에서도 최대한의 공간을 확보할 수 있었다. 이러한 치료 보조기구를 자체 제작함으로써 고가의 외국 상품을 대체하여 비용은 절감할 수 있는 반면 견고성이 떨어져 가볍고 선량감약이 적으며 강도가 강한 특수재질의 치료 보조기구가 개발되어야 할 것으로 사료 된다.
- 또한, 현재 일반적으로 사용하고 있는 고정기구는 외국 상품이기 때문에 우리나라 환자들의 체형에 맞지 않는 경우가 많이 있다. 따라서 우리나라 환자들의 체형에 맞는 고정기구의 개발이 연구, 개발되어야 할 것이며, 특히 소아 환자의 연령에 따른 베개(head rest)의 형태나 치료 부위에 따른 고정기구가 계속 연구되어야 할 것으로 사료된다.
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