목 적: 방사선치료에서 콘빔CT (cone beam computerized tomography, CBCT)를 이용하여 방사선치료 시 환자의 위치를 모의치료 시 위치와 비교하고 보정함으로서, 온라인 영상유도방사선치료(on-line image guided radiation therapy, on-line IGRT)를 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통하여 기존의 모의치료, 치료계획 후 환자의 피부에 표시된 표시점에 가속기를 조준하여 방사선 치료를 수행하는 과정에 비해 개선되는 점을 보고하고자 하였다. 대상 및 방법: 2006년 8월부터 2006년 10월까지 중앙대학교 의과대학 방사선종양학교실에서 방사선치료를 받은 환자 3명을 대상으로 하였다. 기존의 방사선 치료와 마찬가지로 모의치료, 치료계획 후 방사선치료를 위해 치료 테이블 위에 환자를 셋업한다. 이때 환자 피부에 표시된 표시점에 치료실의 레이저에 일치시킨 후, 콘빔CT를 이용한 영상을 얻는다. 콘빔CT (CBCT) 영상과 모의치료(simulation) 시 얻은 CT 영상을 이미지 퓨전을 이용한 비교를 통하여, 치료실에서 현재 환자의 위치와 모의치료 및 치료계획 시 환자의 위치에 대한 변위 벡터(displacement vector)를 산출한다. 이때 산출된 변위벡터만큼 환자의 테이블을 이동한 후, 방사선 치료를 수행한다. 수정된 위치에서 치료 후 KV X-ray (OBI 시스템)를 이용하여 위치를 확인한다. 결 과: 콘빔CT에 의해 셋업 오차로 주어진 변위 벡터의 방향 크기는 두경부 환자인 Pt. A와 Pt. B에서 평균은 각각 0.19 cm, 0.18 cm이며, 표준편차는 각각 0.15 cm, 0.21 cm이다. 반면 골반부 환자인 Pt. C에서 평균과 표준편차는 0.37 cm와 0.1 cm였다. 결 론: 콘빔CT를 이용한 온라인 영상유도방사선치료(on-line IGRT)를 통하여, 기존의 방사선치료 과정에 존재할 수 있는 셋업 오차를 보정할 수 있었다. 온라인 영상유도방사선치료에 의해 향상된 정확도는 단순한 대항조사야 치료뿐 아니라, 복잡한 모양의 표적 용적(target volume)과 급격한 선량 변화를 갖는 3차원 입체조형치료 및 세기조절방사선 치료에서 더욱 중요할 것으로 생각된다.
목 적: 방사선치료에서 콘빔CT (cone beam computerized tomography, CBCT)를 이용하여 방사선치료 시 환자의 위치를 모의치료 시 위치와 비교하고 보정함으로서, 온라인 영상유도방사선치료(on-line image guided radiation therapy, on-line IGRT)를 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통하여 기존의 모의치료, 치료계획 후 환자의 피부에 표시된 표시점에 가속기를 조준하여 방사선 치료를 수행하는 과정에 비해 개선되는 점을 보고하고자 하였다. 대상 및 방법: 2006년 8월부터 2006년 10월까지 중앙대학교 의과대학 방사선종양학교실에서 방사선치료를 받은 환자 3명을 대상으로 하였다. 기존의 방사선 치료와 마찬가지로 모의치료, 치료계획 후 방사선치료를 위해 치료 테이블 위에 환자를 셋업한다. 이때 환자 피부에 표시된 표시점에 치료실의 레이저에 일치시킨 후, 콘빔CT를 이용한 영상을 얻는다. 콘빔CT (CBCT) 영상과 모의치료(simulation) 시 얻은 CT 영상을 이미지 퓨전을 이용한 비교를 통하여, 치료실에서 현재 환자의 위치와 모의치료 및 치료계획 시 환자의 위치에 대한 변위 벡터(displacement vector)를 산출한다. 이때 산출된 변위벡터만큼 환자의 테이블을 이동한 후, 방사선 치료를 수행한다. 수정된 위치에서 치료 후 KV X-ray (OBI 시스템)를 이용하여 위치를 확인한다. 결 과: 콘빔CT에 의해 셋업 오차로 주어진 변위 벡터의 방향 크기는 두경부 환자인 Pt. A와 Pt. B에서 평균은 각각 0.19 cm, 0.18 cm이며, 표준편차는 각각 0.15 cm, 0.21 cm이다. 반면 골반부 환자인 Pt. C에서 평균과 표준편차는 0.37 cm와 0.1 cm였다. 결 론: 콘빔CT를 이용한 온라인 영상유도방사선치료(on-line IGRT)를 통하여, 기존의 방사선치료 과정에 존재할 수 있는 셋업 오차를 보정할 수 있었다. 온라인 영상유도방사선치료에 의해 향상된 정확도는 단순한 대항조사야 치료뿐 아니라, 복잡한 모양의 표적 용적(target volume)과 급격한 선량 변화를 갖는 3차원 입체조형치료 및 세기조절방사선 치료에서 더욱 중요할 것으로 생각된다.
$\underline{Purpose}$: Using cone beam CT, we can compare the position of the patients at the simulation and the treatment. In on-line image guided radiation therapy, one can utilize this compared data and correct the patient position before treatments. Using cone beam CT, we investigated...
$\underline{Purpose}$: Using cone beam CT, we can compare the position of the patients at the simulation and the treatment. In on-line image guided radiation therapy, one can utilize this compared data and correct the patient position before treatments. Using cone beam CT, we investigated the errors induced by setting up the patients when use only the markings on the patients' skin. $\underline{Materials\;and\;Methods}$: We obtained the data of three patients that received radiation therapy at the Department of Radiation Oncology in Chung-Ang University during August 2006 and October 2006. Just as normal radiation therapy, patients were aligned on the treatment couch after the simulation and treatment planning. Patients were aligned with lasers according to the marking on the skin that were marked at the simulation time and then cone beam CTs were obtained. Cone beam CTs were fused and compared with simulation CTs and the displacement vectors were calculated. Treatment couches were adjusted according to the displacement vector before treatments. After the treatment, positions were verified with kV X-ray (OBI system). $\underline{Results}$: In the case of head and neck patients, the average sizes of the setup error vectors, given by the cone beam CT, were 0.19 cm for the patient A and 0.18 cm for the patient B. The standard deviations were 0.15 cm and 0.21 cm, each. On the other hand, in the case of the pelvis patient, the average and the standard deviation were 0.37 cm and 0.1 cm. $\underline{Conclusion}$: Through the on-line IGRT using cone beam CT, we could correct the setup errors that could occur in the conventional radiotherapy. The importance of the on-line IGRT should be emphasized in the case of 3D conformal therapy and intensity-modulated radiotherapy, which have complex target shapes and steep dose gradients.
$\underline{Purpose}$: Using cone beam CT, we can compare the position of the patients at the simulation and the treatment. In on-line image guided radiation therapy, one can utilize this compared data and correct the patient position before treatments. Using cone beam CT, we investigated the errors induced by setting up the patients when use only the markings on the patients' skin. $\underline{Materials\;and\;Methods}$: We obtained the data of three patients that received radiation therapy at the Department of Radiation Oncology in Chung-Ang University during August 2006 and October 2006. Just as normal radiation therapy, patients were aligned on the treatment couch after the simulation and treatment planning. Patients were aligned with lasers according to the marking on the skin that were marked at the simulation time and then cone beam CTs were obtained. Cone beam CTs were fused and compared with simulation CTs and the displacement vectors were calculated. Treatment couches were adjusted according to the displacement vector before treatments. After the treatment, positions were verified with kV X-ray (OBI system). $\underline{Results}$: In the case of head and neck patients, the average sizes of the setup error vectors, given by the cone beam CT, were 0.19 cm for the patient A and 0.18 cm for the patient B. The standard deviations were 0.15 cm and 0.21 cm, each. On the other hand, in the case of the pelvis patient, the average and the standard deviation were 0.37 cm and 0.1 cm. $\underline{Conclusion}$: Through the on-line IGRT using cone beam CT, we could correct the setup errors that could occur in the conventional radiotherapy. The importance of the on-line IGRT should be emphasized in the case of 3D conformal therapy and intensity-modulated radiotherapy, which have complex target shapes and steep dose gradients.
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문제 정의
5,6) 특히 KV (kilovoltage) 콘빔 CT는 1회 촬영 시 방사선량이 매우 낮으므로(〜3 cGy), 이를 이용하여 매회 치료 직전 치료실에서 영상을 이용한 환자의 위치를 한 번 검증하고 보정한 후 방사선 치료를 수행하면, 매우 안전하고 효과적으로 셋업 오차(set-up error)를 극복할 수 있다.7) 본 연구에서는 치료 시 콘빔 CT를 이용하여 환자의 치료 부위를 확인하고, 치료계획 시 사용된 모의치료 영상과 콘빔 CT 영상을 이미지 퓨전을 이용한 비교한 후 치료 위치의 오차를 보정하여 치료를 수행해, 치료 정확도를 높이는 온라인 영상유도 방사선치료를 임상에 적용한 결과에 대해 논의하고자 한다.
제안 방법
0 ㎜와 큰 차이를 보이지 않는다.4) 그리고 수정된 위치에서 치료 후 KV X-ray (OBI 시스템)를 이용하여 위치를확인하여 치료조준점을 검증하였다.
A와 Pt. B는 각 1회씩 치료 전후에 콘빔CT 영상을 얻어서 위치를 확인하여 보았다. Pt.
B 그리고 Pt. C에 대해 각각 11 회, 8회, 6회의 온라인 영상유도방사선치료를 수행하였다.
C는 각각 비인강암, 비암, 자궁경부암으로 진단되어 방사선 치료를 위해 내원하였다. 각 환자에 대해 CT 영상을 이용한 모의치료(simulation)를 수행한 후, 방사선 치료계획을 수립하고, 이에 따라 AP 및 Lateral 영상을 이용하여 환자 피부에치료 부위의 세터를 표시한다. 이를 치료실의 레이저에 일치시킨 후, 콘빔 CT를 이용한 영상을 얻는다(Fig.
4). 그리고 콘빔 CT 영상과 서버로부터 받은 모의치료 CT 영상을 이미지 퓨젼을 통해 비교한다(Fig. 4). 이러한 과정은 환자가 테이블에 누워 있는 동안, 치료실에 위치한 워크스테이션에서 빠르게 진행된다.
3E). 주어진 변위만큼 환자가 위치한 테이블이 이동하게 되고, 이동 후 KV X-ray (OBI 시스템)를 이용하여 AP 및 Lateral 영상을 확인한 후 방사선 치료를 실시하였다. Pt.
대상 데이터
2006년 8월부터 2006년 10월까지 중앙대학교 의과대학 방사선종양학교실에서 방사선 치료를 받은 환자 3명을 대상으로 하였다. 3명의 환자 Pt.
B 그리고 Pt. C는 각각 비인강암, 비암, 자궁경부암으로 진단되어 방사선 치료를 위해 내원하였다. 각 환자에 대해 CT 영상을 이용한 모의치료(simulation)를 수행한 후, 방사선 치료계획을 수립하고, 이에 따라 AP 및 Lateral 영상을 이용하여 환자 피부에치료 부위의 세터를 표시한다.
성능/효과
〃 현재 국내에는 MV (megavoltage) CT를 장착한 Hi- ART 그리고 콘빔 CT와 OBI (on-board imager) System을 장착한 Clinac iX 등과 같이 온라인 영상유도방사선치료 (on-line IGRT)가 가능한 최신의 장비가 도입되어 있다.5,6) 특히 KV (kilovoltage) 콘빔 CT는 1회 촬영 시 방사선량이 매우 낮으므로(〜3 cGy), 이를 이용하여 매회 치료 직전 치료실에서 영상을 이용한 환자의 위치를 한 번 검증하고 보정한 후 방사선 치료를 수행하면, 매우 안전하고 효과적으로 셋업 오차(set-up error)를 극복할 수 있다.7) 본 연구에서는 치료 시 콘빔 CT를 이용하여 환자의 치료 부위를 확인하고, 치료계획 시 사용된 모의치료 영상과 콘빔 CT 영상을 이미지 퓨전을 이용한 비교한 후 치료 위치의 오차를 보정하여 치료를 수행해, 치료 정확도를 높이는 온라인 영상유도 방사선치료를 임상에 적용한 결과에 대해 논의하고자 한다.
앞으로 좀 더 많은 임상 데이터의 분석과 연구를 통하여, 계획용표적체적 (planning target volume, PTV)을 정의하는 마진(margin)의 증감에도 적용할 수 있다. 그리고 콘빔CT를 이용하여 기존에 제시된 정도의 셋업오차가 존재함을 확인할 수 있었다. 현재 방사선치료 과정의 셋업 오차는 일반적으로 두경부의 경우 2 ㎜, 전립선, 골반부, 폐암의 경우 각각 2.
콘빔CT를 이용한 온라인 영상유도방사선치료를 통하여, 기존의 방사선치료과정에 존재하는 셋업 오차에 대한 측정할 수 있었고, 치료 전 오차에 대한 보정을 할 수 있었다. 이러한 보정은 방사선 치료 전반에 걸친 정확도 향상을 의미한다.
후속연구
B에서 치료 전후에 각각 촬영된 콘빔 CT 영상을 비교해 보면, 결론을 내리기에 충분한 양의 데이터는 아니지만 치료 시간 동안 발생할 수 있는 오차는환자의 치료 준비 시 발생하는 셋업 오차보다 크지 않다고 생각된다. 그러나 이러한 부분은 방사선치료 전후 표적의 위치변화에 대한 충분한 양의 데이터 축적 및 분석 등 더많은 연구가 필요하다.
이러한 보정은 방사선 치료 전반에 걸친 정확도 향상을 의미한다. 앞으로 좀 더 많은 임상 데이터의 분석과 연구를 통하여, 계획용표적체적 (planning target volume, PTV)을 정의하는 마진(margin)의 증감에도 적용할 수 있다. 그리고 콘빔CT를 이용하여 기존에 제시된 정도의 셋업오차가 존재함을 확인할 수 있었다.
이러한 콘빔CT를 이용한 온라인 영상유도방사선치료의 향상된 정확도는 3차원 입체조형치료에서보다 복잡한 모양의 표적용적과 급격한 선량분포의 변화가 나타나는 세기조절방사선 치료에서 더욱 필요할 것이며, 각 치료 부위별 콘빔CT를 이용한 온라인 영상유도방사선치료 시행에관한 프로토콜(protocol)을 마련하는 연구가 시급할 것으로 생각된다.
영상 비교 분석에 4〜5분 정도이다. 이와 같은 추가 시간의 존재로 인하여, 콘빔CT를 이용한 온라인 영상유도방사선치료는 환자의 상태를 고려하여 적용되야 할 것이다.
참고문헌 (7)
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Moseley DJ, White E, Haycocks T, et al. Comparison of implanted fiducial markers and cone-beam computed tomography for on-line image-guided radiotherapy of the prostate [Abstract]. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004;60:S229
Maria AH, Kristy KB, Cynthia E, et al. Assessment of residal error in liver position using kV Cone-Beam computed tomography for liver cancer high-precision radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006;66:610-619
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