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문제 정의
- 본 연구는 세기변조방사선치료 환자의 각각의 조사면에 대한 환자 맞춤 품질관리 시 2차원적 1,020개의 이온전리함배열(MatriXX, Wellhofer Dosimetrie, Germany)을 이용하는 것이 세기변조방사선치료의 품질관리에 얼마나 유용한지 평가하고자 한다.
제안 방법
- γ값이 1이하인 영역의 분포를 퍼센트(%)로 나타내어 선량분포의 일치성을 수치로 분석하였다.
- IMRT 환자의 선량분포와 절대선량 확인을 위해 기준점(X: −0.8 cm, Y: 1.0 cm)을 정한 후 하이브리드 치료계획과 동일한 기하학적 조건으로 MatriXX를 이용하여 측정하였다(Fig. 2).
- 본 실험에서는 세기변조방사선치료의 선량분포를 분석하기 위한 일반적 판단기준으로 이용되는 조건으로 Dose difference는 3%, distant-to-agreement (DTA)는 3 mm로 적용하여 분석하였다.
- 비인두암 환자의 치료를 위해 역방향치료계획(갠트리 각도 0°, 55°, 110°, 140°, 220°, 250°, 305°인 조사면)을 시행하고, 각 빔의 플루언스에 대해 하이브리드(갠트리 각도 0°) 선량분포를 얻었다.
- 3, Wellhofer Dosimetrie, Germany)으로 분석하였다. 선량분포 일치성 분석방법으로는 정성적, 정량적 방법으로 시행하였다. 정량적 분석방법은 Low 등11)이 제안하고 일반적으로 선량분포 비교에 많이 사용되는 감마인덱스 히스토그람(γ-index histogram)을 이용하여 평가하였다.
- 세기변조방사선치료는 기존 3차원 입체조형 방사선치료(3 dimensional conformal radiation therapy: 3D CRT)에 비해 조사면의 선량분포를 최적화하여 종양 제어율을 향상시키고, 정상조직에 발생할 수 있는 부작용을 최소화하기 위해 최근 선량 허용범위 내에서 최소한으로 선량이 조사되도록 한다.4) 방사선치료에서 세기조절이 가능하게 된 것은 역방향치료계획(inverse planning)과 다엽콜리메이터(multileaf collimator:MLC), 네트워크 기술의 발전에 기인한다.
- 팬톰 치료계획의 선량분포와 동일한 조건에서 2차원 이온전리함 배열을 이용하여 측정한 선량분포를 표준점에서 비교하였다. Fig.
- 비인두암 환자의 치료를 위해 역방향치료계획(갠트리 각도 0°, 55°, 110°, 140°, 220°, 250°, 305°인 조사면)을 시행하고, 각 빔의 플루언스에 대해 하이브리드(갠트리 각도 0°) 선량분포를 얻었다. 폴리스틸렌 팬톰에 삽입된 MatriXX를 CT 촬영하여 치료계획 장치에 적용하였다. 환자 치료계획의 하이브리드 선량분포를 팬톰과 MatriXX CT 자료에 적용하여 실제 측정에 이용하였다.
- 8) 이온전리함 절대선량계는 특정지점의 점 선량 측정으로 치료계획과 측정값 간의 절대적인 일치도 정보를 제공한다. 필름을 이용한 상대선량계는 치료계획의 선량분포와 측정 선량분포 간의 상대적인 선량 일치도를 확인한다. 기존 QA 장치를 이용한 IMRT QA는 기온 기압의 보정, 현상처리, 및 열처리 등의 측정을 위한 전후 처리가 필요하여 경제성이 떨어진다.
- 폴리스틸렌 팬톰에 삽입된 MatriXX를 CT 촬영하여 치료계획 장치에 적용하였다. 환자 치료계획의 하이브리드 선량분포를 팬톰과 MatriXX CT 자료에 적용하여 실제 측정에 이용하였다.
- 2). 후방산란층을 위해 5 cm 팬톰을 MatriXX 하단에 위치시켰고, 팬톰과 MatriXX 내부층 밀도차이를 고려하여 최대 선량점에서 측정하였다. 모든 조사면의 플루언스를 갠트리 0°에서 조사하여 측정자료를 획득했다.
대상 데이터
- The MatriXX device consists of a 1,020 vented ion chamber array, arranged in a 24×24 cm2 matrix.
- 또한 측정을 위해 사용된 2차원적 이온전리함 배열은 24×24 cm2 범위에 1,020개의 평판형 전리함(용적: 0.08 cm3, 직경: 4.5 mm, 높이: 5 mm, 배열간격: 7.62 mm)이 일정한 간격으로 가로, 세로 32개씩 배열되어 있다(Fig. 1).
- 본 실험에서 사용된 장치로는 선형가속기(CL 21EX, Varian, Palo Alto, USA)의 광자선 6 MV를 이용하였으며, 비인두암 환자의 역방향치료계획을 위해서 치료계획장치(ECLIPSE, ver.: 6.5, Varian, Palo Alto, USA)를 이용하였고, 폴리스틸렌팬톰(PMMA. SP33, Wellhofer Dosimetrie, Germany)을 사용하였다. 또한 측정을 위해 사용된 2차원적 이온전리함 배열은 24×24 cm2 범위에 1,020개의 평판형 전리함(용적: 0.
데이터처리
- 모든 조사면의 플루언스를 갠트리 0°에서 조사하여 측정자료를 획득했다. 측정자료와 하이브리드 치료계획 자료를 세기변조방사선치료 분석 프로그램(OP-IMRT, ver. 1.4.3.3, Wellhofer Dosimetrie, Germany)으로 분석하였다. 선량분포 일치성 분석방법으로는 정성적, 정량적 방법으로 시행하였다.
이론/모형
- 정량적 분석방법은 Low 등11)이 제안하고 일반적으로 선량분포 비교에 많이 사용되는 감마인덱스 히스토그람(γ-index histogram)을 이용하여 평가하였다.
성능/효과
- 특히 환자별 IMRT QA는 이온전리함 절대선량계와 필름과 같은 상대선량계를 이용하여 시행한다.8) 이온전리함 절대선량계는 특정지점의 점 선량 측정으로 치료계획과 측정값 간의 절대적인 일치도 정보를 제공한다. 필름을 이용한 상대선량계는 치료계획의 선량분포와 측정 선량분포 간의 상대적인 선량 일치도를 확인한다.
- OP-IMRT 프로그램을 이용한 선량분포 분석을 하면서 동일자료를 이용하여 HDLG점에서의 절대선량은 동시에 파악할 수 있었다. 갠트리 각도 0°인 조사면은 측정값 15.
- 6), 갠트리 각도 140° 조사면에서 절대선량 차이가 5% 넘게 나타났다. 각 조사면 측정값이 치료계획값에 비해 평균 1.96% 적게 평가되었다.
- 각 조사면에서 측정값과 치료계획 상의 절대선량은 평균적으로 ±3% 이내로 평가되었으나(Fig. 6), 갠트리 각도 140° 조사면에서 절대선량 차이가 5% 넘게 나타났다.
- 갠트리 각도 140°인 조사면은 가장 높은 일치도를 보였는데, 일치하는 부분이 98.2%로 일부 조사면의 경계부분을 제외하고 모두 일치함을 알 수 있었다.
- 갠트리 각도 305°인 조사면을 제외한 모든 조사면에서 선량분포가 일치하는 영역이 95%이상임을 알 수 있었다(Fig. 5).
- 따라서 MatriXX를 이용한 품질관리 방법은 기존 품질관리방법에 비해 보다 경제적이고 효율적으로 접근이 가능할 것으로 사료된다.
- 하지만 MatirXX를 사용함으로써 한 번의 측정으로 선량분포와 절대선량을 동시에 얻을 수 있게 되어, 측정 시간 및 인력 소모를 감소시키고 셋업 오차를 최소한으로 할 수 있게 되었다. 또한 정성적 평가를 주로 실시하는 기존 품질관리방법과 달리 본 실험에서 MatriXX를 이용한 세기변조방사선치료 품질관리의 경우 감마 인덱스를 적용하여 선량분포 차이를 정량적으로 평가하고, 정성적인 평가 또한 가능하여 정확한 자료의 분석을 할 수 있었다.
- 본 연구를 통해 MatriXX를 이용한 세기변조방사선치료 품질관리를 시행하고 분석한 결과 치료계획장치의 계산값과 측정값이 용인할 수 있는 범위에서 잘 일치하였다. 세기변조방사선치료의 경우 치료 장치의 품질관리와 더불어 환자마다 치료선량분포와 절대선량을 측정하는 품질관리가 필수적이다.
- 저선량 고변위(Low Dose High Gradient: LDHG) 점의 경우 감마 인덱스의 특성상 선량분포 차이가 발생하는 것으로 분석되지만, 치료의 관심영역인 HDLG 점에서는 거의 일치함을 볼 수 있었다. 분석결과 조사면 중용인할 수 있는 범위에 해당하는 영역을 막대그래프로 나타내어 보면 대부분의 영역이 인정 허용범위에 속하는 것을 알 수 있다(Fig. 4B).
- 조사면의 경계 부분에서는 불일치성이 높게 나타났다. 저선량 고변위(Low Dose High Gradient: LDHG) 점의 경우 감마 인덱스의 특성상 선량분포 차이가 발생하는 것으로 분석되지만, 치료의 관심영역인 HDLG 점에서는 거의 일치함을 볼 수 있었다. 분석결과 조사면 중용인할 수 있는 범위에 해당하는 영역을 막대그래프로 나타내어 보면 대부분의 영역이 인정 허용범위에 속하는 것을 알 수 있다(Fig.
- 치료계획에서 얻은 플루언스와 실측정에서 얻은 자료의 차이가 2.48%로 조사면의 경계부분과 특정 부분(X: −1.3, Y: 3.0)에서 불일치를 보였다.
후속연구
- 5,6) 또한 단일 조사면에서 일정한 세기의 선량으로 치료를 하는 3D CRT에 비해 정밀하고 복잡하여, 치료장치의 정기적인 품질관리 뿐 아니라 각 치료계획에 따른 선량분포 확인과 절대선량의 측정이 필요하다.7)
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