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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 applicator의 한계를 극복하고 최적의 선량분포를 얻기 위하여 Fletcher Williamson Applicator에 조직내 삽입용 바늘 4개를 종양의 크기가 큰 10명의 환자 중 기하학적으로 바늘의 삽입이 불가능한 1명의 환자를 제외하고 9명의 환자에 대해 가상으로 삽입하여 선량의 변화를 조사하였다. 그 결과 Virtual 치료계획이 PTV 치료계획뿐 아니라 ICRU 치료계획에 비해 100% 등선량 용적 (p = 0.
- 본 연구에서는 CT 영상을 기초로 하고 MR 영상과 PET-CT 영상을 참고로 하여 최적의 치료표적용적 (PTV : Planning Target Volume)을 CT 영상에 묘사 하였고 3-9), ICRU 38의 권고에 따른 치료계획과 PTV를 토대로 한 치료계획을 세워 두 치료계획의 차이점을 비교하였다. 또한 PTV 전체를 치료하고 주변 정상조직을 보호할 수 있는 방법 등 모든 측면을 만족시킬 수 있는 방법에 대해 연구하고자 한다.
- 그 이유는 Fletcher Williamson Applicator의 구조상 일부분의 방사선 강도를 탄력적으로 조절하는데 한계가 있기 때문이다. 본 연구에서는 Applicator의 한계를 극복하고 최적의 선량분포를 얻기 위하여 Fletcher Williamson Applicator에 4개의 조직 내 삽입용 바늘을 치료계획용 컴퓨터에 잔류 종양의 크기가 큰 10명의 환자 중 기하학적으로 바늘의 삽입이 불가능한 1명의 환자를 제외하고 9 명의 환자에 대해 가상으로 삽입하여 선량 및 선량 용적의 변화를 조사하였다.
- 본 연구의 결과를 바탕으로 하여 앞으로 직장과 방광의 선량을 최소화할 수 있는 방안을 모색하여 두 가지 필요조건을 만족시킬 수 있는 구현 가능한 강내치료용 Applicator를 만드는데 자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
- 30명의 환자 중 종양의 크기가 작아 ICRU 치료계획에서 100% 등선량에 PTV가 모두 포함되는 20명의 환자그룹(그룹 A)과 포함되지 않는 10명의 환자그룹(그룹 B)으로 구분하여 분석하였다.
- 또한 외부방사 치료 후 잔류종양의 크기가 큰 경우 ICRU 치료계획으로는 정확하게 종양전체를 포함하지 못하고 PTV 치료계획은 주변 정상장기의 피폭량이 현저하게 급증한다. 따라서 이를 효과적으로 개선하고자 기존의 강내치료를 위해 환자의 몸속에 삽입하는 기구(Fletcher Williamson Applicator) 에조직내 삽입용 바늘(Needle for Interstitial)을 추가하여 잔류종양을 모두 포함하는 Virtual 치료계획을 수립한 후 ICRU 치료계획과 PTV 치료계획에 대해 1) 100% 등 선량으로 포함하지 못하는 용적, 2) 잔류종양 이외에 불필요하게 조사되는 용적, 3) 직장의 기준점 선량 및 최대점선량, 4) 직장의 용적선량, 5) 방광의 기준점 선량 및 최대점 선량, 6) 방광의 용적선량 등을 비교하였다.
- CT 영상에 PTV, 직장, 방광 등을 묘사한 후 PTV에 100%의 선량을 조사하는 치료계획(PTV 치료계획) 및 ICRU 38에 근거하여 A점에 100%를 조사하는 치료계획 (ICRU 치료계획)을 수립하여 비교하였다. 또한 외부방사 치료 후 잔류종양의 크기가 큰 경우 ICRU 치료계획으로는 정확하게 종양전체를 포함하지 못하고 PTV 치료계획은 주변 정상장기의 피폭량이 현저하게 급증한다.
- Ir-192 고선량률 강내치료를 시행 받은 30명의 환자 중 잔류종양의 크기가 큰 10명의 환자를 대상으로 하여 조직 내 삽입용 바늘을 기하학적으로 배치하지 못하는 1명의 환자를 제외한 나머지 9명의 환자에게 Fletcher Williamson Applicator만을 사용한 PTV 치료계획에 비해 가상의 조직내 삽입용 바늘을 첨가하여 다시 수립한 Virtual 치료계획이 얼마나 더 유용한지를 알아보고자 앞에서 언급한 방법과 같은 방법으로 각각의 100% 등선량, 직장선량, 방광선량을 조사하여 이를 비교하였다.
- 다시 말해서 Tandem과 Ovoid 만으로는 크기가 큰 종양을 포함하면서 방광과 직장에 투여되는 선량을 최소화 할 수 있는 선량 분포를 얻기가 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점이 기존의 Fletcher Williamson Applicator와 4개의 조직 내 삽입용 바늘을 조합하여 사용함으로써 해결될 수 있을 것으로 생각하고 치료계획용 프로그램인 PLATO™ v14.2를 이용하여 기존의 치료계획에 4개의 조직 내 삽입용 바늘을 가상으로 재구성하여 치료계획을 시행하였다(Figure 2).
- 병기의 분포는 각각 stage IB 1명, ⅡA 3명, ⅡB 19명, ⅢA 3명, ⅢB 3명, Ⅳ 1명이었다. 모든 환자에 대해 방사선치료를 시행하기 전에 MRI를 시행하였다. MR 영상에서 GTV의 최대 직경이 17명의 환자에서 4 cm 이하이었고, 12명은 4~6 cm, 1명은 6 cm 이상이었다.
- 하지만 다양한 모양과 크기의 종양을 A점 개념에 맞추어 치료계획을 수립하게 되면 종양이 큰 경우 종양 전체를 치료하지 못하고, 반대로 종양이 상대적으로 작은 경우 불필요한 곳에 과다한 선량이 투여되는 우를 범하게 될 것이다. 본 연구에서는 CT 영상을 기초로 하고 MR 영상과 PET-CT 영상을 참고로 하여 최적의 치료표적용적 (PTV : Planning Target Volume)을 CT 영상에 묘사 하였고 3-9), ICRU 38의 권고에 따른 치료계획과 PTV를 토대로 한 치료계획을 세워 두 치료계획의 차이점을 비교하였다. 또한 PTV 전체를 치료하고 주변 정상조직을 보호할 수 있는 방법 등 모든 측면을 만족시킬 수 있는 방법에 대해 연구하고자 한다.
- 종양 및 정상조직에 대한 선량뿐 아니라 선량-용적 히스토그램 등 다양한 정보를 제공하는 CT 영상 또는 MR 영상을 이용한 3차원 강내치료계획을 통해 영상 내에 PTV를 정확히 묘사하고 이를 토대로 한 치료계획 (CT Image Guided Treatment Planning) 을 수립하여 ICRU 38에 근거한 치료계획과 비교를 통해 방광 및 직장선량 (Reference dose, Maximum dose)을 점 선량(Point dose)과 용적선량(Volume dose)으로 비교하여 분석하였으며, 3차원 치료계획시스템에서 제공되는 선량-용적 히스토그램을 이용하여 지금까지 ICRU 38에 근거하여 시행하여 왔던 치료에 대해 다양한 방법으로 PTV를 토대로 한 치료계획과 비교하여 분석한 결과 전반적으로 종양의 크기나 모양에 따라 다른 양상을 보이고 있다.
대상 데이터
- 본 연구는 국립암센터 방사선종양학과에서 2002년 1월부터 2003년 2월까지 방사선치료와 항암화학치료를 동시에 시행한 30명의 자궁경부암 환자를 대상으로 하였다. 병기는 International Federation of Gynecological Ob-stetrics(FIGO) 분류법에 의해 평가하였다10).
데이터처리
- 얻어진 모든 자료는 통계패키지인 SAS(Version 8.01)를 이용하여 대응비교검정(Paired t test)을 통해 비교하였다.
이론/모형
- 모든 환자에서 전산화단층 모의치료기(CT-Sim : Com- puted Tomography Simulator)를 이용한 CT가 3 mm-thick11)로 시행되었고 치료계획은 근접치료(BrachyThe- raphy) 전문 치료계획 시스템인 PLATO™(Nucletron) Version 14.2를 이용하였다.
- 하였다. 병기는 International Federation of Gynecological Ob-stetrics(FIGO) 분류법에 의해 평가하였다10). 병기의 분포는 각각 stage IB 1명, ⅡA 3명, ⅡB 19명, ⅢA 3명, ⅢB 3명, Ⅳ 1명이었다.
성능/효과
- 100% 등선량 용적에서 PTV 중 100% 이상의 선량이 투여된 용적을 제외한 나머지 용적(불필요하게 조사되는 용적)을 조사한 결과 ICRU 치료계획 및 PTV 치료계획 모두 그룹 A와 그룹 B 간의 차이가 ICRU 치료계획 14.8 cm3과 84.7 cm3(p = 0.0154), PTV 치료계획 47.0 cm3과 110.4 cm3 (p = 0.0004)로 현저함을 알 수 있었고 그룹 A 의 경우 ICRU 치료계획에서 104.8 cm3, PTV 치료계획에서 47.0 cm3으로 평균 44.8%의 PTV를 제외한 부위에 불필요하게 조사되는 용적을 감소시킬 수 있었다 (p< 0.0001). 그룹 B의 경우 종양의 크기가 크거나 종양의 모양이 불규칙적이기 때문에 이들 종양 전체를 포함하는 치료계획에서 오히려 100% 등선량 용적이 커지고 또한 불필요한 부위에도 많은 선량이 투여됨을 알 수 있다(Table 4).
- ICRU 치료계획 및 PTV 치료계획을 수립하여 100% 이상의 선량이 투여되는 용적을 비교해 본 결과(Table 2) 전체 환자의 경우 129.6 cm3에서 97.0cm3로 ICRU 치료계획에 비해 PTV 치료계획이 현저하게 100% 선량이 들어가는 용적을 줄일 수 있음을 알 수 있다(p = 0.0034).
- 나타났다. ICRU 치료계획과 Virtual 치료계획 사이에는 다소 용적의 감소가 있긴 하지만 별다른 차이가 없는 것으로 나타났다. PTV 치료계획과 Virtual 치료계획 사이에는 용적이 현저히 감소한 것으로 나타났다(p = 0.
- ICRU 치료계획과 Virtual 치료계획 사이에는 다소 용적의 감소가 있긴 하지만 별다른 차이가 없는 것으로 나타났다. PTV 치료계획과 Virtual 치료계획 사이에는 용적이 현저히 감소한 것으로 나타났다(p = 0.032, p = 0.052, p = 0.044)(Table 14).
- PTW를 제외한 부위에 불필요하게 100% 이상의 선량이 투여되는 용적은 ICRU 치료계획에 비해 PTV 치료계획에서 오히려 더 커졌으나 ICRU 치료계획이나 PTV 치료계획에 비해 Virtual 치료계획에서 현저히 감소하는 것으로 나타났다(p = 0.0162, p = 0.008)(Table 10).
- Table 1에서 보는 바와 같이 전체 환자의 GTV와 PTV 의 평균 용적은 각각 15.6 cm3와 31.5 cm3이었고 치료 전 MR 영상에서 측정한 종양의 최대직경은 그룹 A와 그룹 B 사이에 별 차이가 없었지만, 외부 방사선치료 및 화학치료가 진행 되어감에 따라 잔류 종양의 크기에 차이가 생겨 그룹 A의 경우 GTV가 11.6 cm3, PTV가 24.9cm3로써 그룹 B(23.7cm3, 44.7cm3)보다 훨씬 작았다(p = 0.003) (Table 1).
- 선량의 변화를 조사하였다. 그 결과 Virtual 치료계획이 PTV 치료계획뿐 아니라 ICRU 치료계획에 비해 100% 등선량 용적 (p = 0.0608, p = 0.0607) 및 PTV 이외의 정상조직에 불필요하게 조사되는 용적(p = 0.0162, p = 0.008)을 현저히 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.
- 또한 그룹 A의 경우 50%(p = 0.04), 80%(p = 0.01), 100%(p = 0.02) 선량 용적을 PTV 치료계획으로서 현저히 감소시키는 것으로 나타났고 다른 결과와 마찬가지로 그룹 B의 경우 그 반대인 것으로 나타났다(Table 8).
- 또한 직장과 방광에 투여되는 점 선량 및 용적선량은 PTV 치료계획에 비해 현저히 감소시킬 수 있었으며 ICRU 치료계획과는 비슷한 양상을 보였다. 앞서 언급한 바와 같이 ICRU 치료계획은 PTV 전체를 포함하지 못하는 상태에서 단지 A점에 100% 선량을 투여한 것이기 때문에 자료를 비교하는데 유의하여야 한다.
- 먼저 100% 선량이 투여되는 기준 용적을 비교한 결과 ICRU 치료계획과 PTV 치료계획 간에는 용적의 차이가 유효하지 않은 것으로 나타났고(p = 0.2866), ICRU 치료계획과 PTV 치료계획에 비해 Virtual 치료계획을 시행한 경우 현저하게 감소시키는 것으로 나타났다(p = 0.0608, p = 0.0607) (Table 9).
- 방광의 기준점 선량 및 최대점 선량도 직장의 경우와 마찬가지로 전체적으로 ICRU 치료계획에 비해 PTV 치료계획에서 약간 증가하는 양상을 보였다. 하지만 그룹 A의 경우는 기준점 선량 (p = 0.
- 방광의 용적선량을 비교한 결과 전반적으로 ICRU 치료계획에 비해 PTV 치료계획에서 많은 용적이 포함되는 것으로 나타났다. ICRU 치료계획과 Virtual 치료계획 사이에는 다소 용적의 감소가 있긴 하지만 별다른 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 방광의 용적선량을 비교한 결과 전체 환자를 대상으로 하였을 경우 선량 용적이 약간 감소하는 것으로 나타났다. 또한 그룹 A의 경우 50%(p = 0.
- 251) 에 비해 별다른 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 12). 방광의 점 선량을 비교한 결과 ICRU 치료계획에서의 기준점 선량 및 최대점 선량이 가장 낮게 나타났다. 이에 비해 PTV 치료계획에서는 ICRU 치료계획과 비교할 때 현저히 선량이 증가한 것으로 나타났으며 Virtual 치료계획의 경우 PTV 치료계획과 ICRU 치료계획에 비해 별다른 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 13).
- 본 논문에서 제시한 Fletcher Williamson Applicator에 needle을 삽입한 치료방식은 여러 번 분할하여 치료하기 보다는 Single fractionation 또는 2회 분할 조사하는 것이 타당할 것으로 생각된다. 따라서 주변 정상조직의 부작용에 유의하여야 한다.
- 비교하여야 한다. 이에 비해 PTV 치료계획에서는 ICRU 치료계획과 비교할 때 현저히 선량이 증가한 것으로 나타났다. 하지만 Virtual 치료계획의 경우 PTV 치료계획과 ICRU 치료계획에 비해 별다른 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 11).
- 방광의 점 선량을 비교한 결과 ICRU 치료계획에서의 기준점 선량 및 최대점 선량이 가장 낮게 나타났다. 이에 비해 PTV 치료계획에서는 ICRU 치료계획과 비교할 때 현저히 선량이 증가한 것으로 나타났으며 Virtual 치료계획의 경우 PTV 치료계획과 ICRU 치료계획에 비해 별다른 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 13).
- 잔류 종양의 크기가 커서 ICRU 치료계획의 100% 등선량 용적에 전체 종양이 포함되지 않는 그룹 B를 대상으로 100% 등선량 용적이 포함하지 못하는 PTV의 용적을 알아본 결과 평균 3.4 cm3로 전체 pw 용적의 6.1% 로 나타났다(Table 3).
- 직장의 기준점 선량 및 최대점 선량은 전체적으로 ICRU 치료계획에 비해 PTV 치료계획에서 약간 증가하는 양상을 보였다. 또한 다른 결과와 마찬가지로 그룹 A의 경우는 기준점 선량(p = 0.
- 직장의 용적선량을 비교한 결과 전반적으로 ICRU 치료계획에 비해 PTV 치료계획 및 Virtual 치료계획에서 많은 용적이 포함되는 것으로 나타났다. 앞에서도 언급하였듯이 이는 PTV 전체를 포함하지 못한 상태에서의 선량이므로 유의하여 비교하여야 한다.
- 직장의 용적선량을 비교한 결과 전체 환자를 대상으로 하였을 경우 50%, 80%, 100% 선량 용적이 약간 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 그룹 A의 경우 직장에 투여되는 용적을 PTV 치료계획으로서 현저히 감소시키는 것으로 나타났고 그룹 B의 경우 그 반대인 것으로 나타났다(Table 6).
후속연구
- 투여되게 된다. 따라서 CT 영상이나 MR 영상, PET-CT 영상 등 다양한 영상정보를 토대로 얻어진 PTV 에 최적의 선량분포를 만들어 주변에 있는 직장과 방광에 선량을 최소화하고 선량이 투여되는 용적도 최소화하여야 할 것이다. 하지만 잔류 종양의 크기가 크거나 모양이 불규칙한 경우 이를 모두 포함하는 선량분포를 만들게 되면 Applicator의 한계 때문에 일부의 선량을 선택적으로 조절할 수 없고 전체적인 선량 용적이 커져 직장 및 방광에 오히려 많은 선량이 투여되게 된다.
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