목 적: 호흡동조방사선 치료 시 종양의 실제 움직임과 호흡추적장치로 측정한 피부 움직임의 차이를 자체 제작한 구동팬텀에서 가상의 종양을 이용하여 호흡과 유사하게 움직임에 따른 정적 상태, 동적 상태 및 호흡동조상태에서 표적 위치의 정확성의 측정치와 실측치를 평가하고 선량분포를 분석, 비교하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡에 의해 움직이는 종양 측정을 위해 2차원적으로 움직이는 구동팬텀을 자체 제작하였다. 구동 팬톰의 움직임은 위. 아래 방향(SI) 각각 1.5 cm 왕복운동, 상 하 방향 2 cm으로 속도조절(1-5단계)이 되도록 하였다. 가로 4 cm, 세로 4 cm, 높이 0.5 cm의 아크릴 슬라이스에 직경 0.5 cm 종양을 납으로 표시하고, 위아래로 동일한 아크릴 슬라이스를 2장씩 쌓은 후 아크릴 슬라이스 세 번째와 네 번째 사이 Dmax 1.5 cm film을 삽입하였다. 가상의 타겟을 구동 팬텀 위에 위치시키고 6 MV X-선이 조사되는 정적인 상태, 호흡동조 및 동적인 상태에서 각각 5 Gy를 조사하였다. 구동팬텀 위에 표식자를 올린 후, 호흡추적장치를 이용하여 사전에 설정한 호흡시간의 변화에 따른 진폭과 위상변화를 분석하였다. 결 과: RPM respiratory gating system을 이용하여 호흡주기를 8단계로 나누어 각각을 12회씩 위상변화를 분석하여 평균과 표준편차를 구한결과 평균은 3.0 (1.5~1.5) sec에서 1.7 cm로 가장 크고, 3.0 (1.3~1.7) sec 5.0 (2.0~3.0) sec에서 0.2602 cm로 가장 크고 4.0 (2.0~2.0) sec에서 0.0866 cm로 가장 작았다. 또한 실측치에서 평균 및 표준편차를 구한 결과 t0에서 9.9 (6.6) mm $t_{10}$에서 10.6 mm (7.3), $t_{20}$ 16.5 mm (10.3), $t_{30}$ 10.2 mm (7.6)으로 나타났으며, 호기나 흡기 시간의 차이에 따른 규칙은 없고 대체로 균일한 평균과 표준편차의 분포를 나타내었다. 또한 정적 상태, 동적 상태 및 호흡동조상태에서 Gafchromic EBT film 의 방사선량을 분석한 결과, ICRU 62에서 권고한 90% 선량분포가 3 mm 이내에 포함되므로 정확성과 정도관리 측면에서 적합한 것으로 사료된다. 결 론: 구동팬톰을 이용하여 호흡움직임에 따른 정확성 및 선량분포차이를 Gafchromic film을 통하여 확인하였으며 결과를 바탕으로 호흡에 의해 변화가 생기는 장기에 대한 차이를 고려하여 치료계획을 한다면 종양과 정상조직에 적절한 선량계획을 세울 수 있어 치료효과 향상에 도움을 주게 될 것으로 생각한다.
목 적: 호흡동조방사선 치료 시 종양의 실제 움직임과 호흡추적장치로 측정한 피부 움직임의 차이를 자체 제작한 구동팬텀에서 가상의 종양을 이용하여 호흡과 유사하게 움직임에 따른 정적 상태, 동적 상태 및 호흡동조상태에서 표적 위치의 정확성의 측정치와 실측치를 평가하고 선량분포를 분석, 비교하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡에 의해 움직이는 종양 측정을 위해 2차원적으로 움직이는 구동팬텀을 자체 제작하였다. 구동 팬톰의 움직임은 위. 아래 방향(SI) 각각 1.5 cm 왕복운동, 상 하 방향 2 cm으로 속도조절(1-5단계)이 되도록 하였다. 가로 4 cm, 세로 4 cm, 높이 0.5 cm의 아크릴 슬라이스에 직경 0.5 cm 종양을 납으로 표시하고, 위아래로 동일한 아크릴 슬라이스를 2장씩 쌓은 후 아크릴 슬라이스 세 번째와 네 번째 사이 Dmax 1.5 cm film을 삽입하였다. 가상의 타겟을 구동 팬텀 위에 위치시키고 6 MV X-선이 조사되는 정적인 상태, 호흡동조 및 동적인 상태에서 각각 5 Gy를 조사하였다. 구동팬텀 위에 표식자를 올린 후, 호흡추적장치를 이용하여 사전에 설정한 호흡시간의 변화에 따른 진폭과 위상변화를 분석하였다. 결 과: RPM respiratory gating system을 이용하여 호흡주기를 8단계로 나누어 각각을 12회씩 위상변화를 분석하여 평균과 표준편차를 구한결과 평균은 3.0 (1.5~1.5) sec에서 1.7 cm로 가장 크고, 3.0 (1.3~1.7) sec 5.0 (2.0~3.0) sec에서 0.2602 cm로 가장 크고 4.0 (2.0~2.0) sec에서 0.0866 cm로 가장 작았다. 또한 실측치에서 평균 및 표준편차를 구한 결과 t0에서 9.9 (6.6) mm $t_{10}$에서 10.6 mm (7.3), $t_{20}$ 16.5 mm (10.3), $t_{30}$ 10.2 mm (7.6)으로 나타났으며, 호기나 흡기 시간의 차이에 따른 규칙은 없고 대체로 균일한 평균과 표준편차의 분포를 나타내었다. 또한 정적 상태, 동적 상태 및 호흡동조상태에서 Gafchromic EBT film 의 방사선량을 분석한 결과, ICRU 62에서 권고한 90% 선량분포가 3 mm 이내에 포함되므로 정확성과 정도관리 측면에서 적합한 것으로 사료된다. 결 론: 구동팬톰을 이용하여 호흡움직임에 따른 정확성 및 선량분포차이를 Gafchromic film을 통하여 확인하였으며 결과를 바탕으로 호흡에 의해 변화가 생기는 장기에 대한 차이를 고려하여 치료계획을 한다면 종양과 정상조직에 적절한 선량계획을 세울 수 있어 치료효과 향상에 도움을 주게 될 것으로 생각한다.
Purpose: To evaluate the accuracy of a target position at static and dynamic state by using Dynamic phantom for the difference between tumor's actual movement during respiratory gated radiation therapy and skin movement measured by RPM (Real-time Position Management). Materials and Methods: It self-...
Purpose: To evaluate the accuracy of a target position at static and dynamic state by using Dynamic phantom for the difference between tumor's actual movement during respiratory gated radiation therapy and skin movement measured by RPM (Real-time Position Management). Materials and Methods: It self-produced Dynamic phantom that moves two-dimensionally to measure a tumor moved by breath. After putting marker block on dynamic phantom, it analyzed the amplitude and status change depending on respiratory time setup in advance by using RPM. It places marker block on dynamic phantom based on this result, inserts Gafchromic EBT film into the target, and investigates 5 Gy respectively at static and dynamic state. And it scanned investigated Gafchromic EBT film and analyzed dose distribution by using automatic calculation. Results: As a result of an analysis of Gafchromic EBT film's radiation amount at static and dynamic state, it could be known that dose distribution involving 90% is distributed within margin of error of 3 mm. Conclusion: As a result of an analysis of dose distribution's change depending on patient's respiratory cycle during respiratory gated radiation therapy, it is expected that the treatment would be possible within recommended margin of error at ICRP 60.
Purpose: To evaluate the accuracy of a target position at static and dynamic state by using Dynamic phantom for the difference between tumor's actual movement during respiratory gated radiation therapy and skin movement measured by RPM (Real-time Position Management). Materials and Methods: It self-produced Dynamic phantom that moves two-dimensionally to measure a tumor moved by breath. After putting marker block on dynamic phantom, it analyzed the amplitude and status change depending on respiratory time setup in advance by using RPM. It places marker block on dynamic phantom based on this result, inserts Gafchromic EBT film into the target, and investigates 5 Gy respectively at static and dynamic state. And it scanned investigated Gafchromic EBT film and analyzed dose distribution by using automatic calculation. Results: As a result of an analysis of Gafchromic EBT film's radiation amount at static and dynamic state, it could be known that dose distribution involving 90% is distributed within margin of error of 3 mm. Conclusion: As a result of an analysis of dose distribution's change depending on patient's respiratory cycle during respiratory gated radiation therapy, it is expected that the treatment would be possible within recommended margin of error at ICRP 60.
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문제 정의
본 연구에서는 이와 같은 위상기반 호흡동조 방사선치료시 발생할 수 있는 표식자 진폭의 변화와 이로 인한 치료 부위의 움직임에 의한 오차의 분석을 목적으로 호흡으로 인한 장기의 움직임을 모사하기 위해 동체 모형 팬텀과 구동 모터를 제작하고, IGRT를 사용한 호흡운동 모의실험을 통해 호흡으로 인한 움직이는 타겟내에 삽입된 Gafchomic EBT film과 함께 정적, 동적상태 및 호흡동조상태에서 종양의 표적위치의 정확성과의 측정치와 실측치를 평가하고 선량분포 분석, 비교하고자 한다.17-20)
호흡조절방사선치료는 환자 피폭을 최소로 하면서 정상조직을 최대한 보호할 수 있는 최신 치료기법이다. 일반적으로 방사선치료계획 시 정상조직 부작용확률(Normal Tissue Complication Probability, NTCP)을 평가할 때 정상폐 용적에서 Gross Target Volume (GTV)을 제외한 체적에 부여되는 방사선부피곡선을 적용하기 때문에 Planning Target Volume (PTV) margin를 줄이는 것이 정상조직손상확률을 최소화하기 위한 방법이라 하겠다.30-35) 그러나 이 치료법의 대전제는 호흡추적장치가 관찰하는 움직임의 정도가 종양의 움직임을 정확하게, 또는 용인 가능한 오차범위 이내에서 예측할 경우에만 적용 가능하다.
제안 방법
10. After the dose conversion from the absorbed spectrum of Gafchromic EBT films, comparions of isodose distributions among static, gating, moving patterns were analyzed.
Gafchromic EBT film에 대한 정적인 상태(static), 호흡동조 상태(Gating) 및 동적인 상태(moving)에서의 선량 분석 실험을 하기에 앞서, 팬텀을 이용한 종양의 호흡주기에 따른 위상변화 분석을 실시하였다(Fig. 6).
Gafchromic EBT film의 선형성을 알아보기 위해서 한 장의 Gafchromic EBT film을 4×4 cm 크기로 9장을 잘라 6 MV 광자선, 조사야 6×6 cm, 1.5 cm (dmax)깊이로 하여 각각 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Gy를 조사하여(Table 1), 모든 film은 24시간 후 film을 스캔하여 광학 농도(OD; Optical Density) 값을 얻어 film의 선량-광학 농도의 관계를 알아보았다(Fig. 4)
RPM respiratory gating system을 이용하여 호흡주기를 10단계로 나누어 각각 12회씩 위상변화를 분석하였다. 평균과 표준편차를 구한결과 평균은 3.
가로 4 cm, 세로 4 cm, 높이 0.5 cm의 아크릴 슬라이스에 직경 0.5 cm 종양을 납으로 표시하고, 위아래로 동일한 아크릴 슬라이스를 2장씩 쌓은 후 아크릴 슬라이스 세 번째와 네번째 사이 Dmax 1.5 cm film을 삽입하였다. 가상의 타겟을 구동 팬텀 위에 위치시키고 6 MV X-선이 조사되는 정적인 상태, 호흡동조 및 동적인 상태에서 각각 5 Gy를 조사하였다(Fig.
5 cm film을 삽입하였다. 가상의 타겟을 구동 팬텀 위에 위치시키고 6 MV X-선이 조사되는 정적인 상태, 호흡동조 및 동적인 상태에서 각각 5 Gy를 조사하였다(Fig. 8). 그리고 정적인 상태 호흡동조 및 동적인 상태에서 획득한 Gafchromic EBT film을 스캔하고, 선량분포를 분석하였다(Fig.
구동 팬톰의 움직임은 위, 아래 방향(SI) 각각 1.5 cm 왕복운동, 상, 하 방향 2 cm으로 속도조절(1∼5단계)이 되도록 하였다.
8). 그리고 정적인 상태 호흡동조 및 동적인 상태에서 획득한 Gafchromic EBT film을 스캔하고, 선량분포를 분석하였다(Fig. 9).
이를 위해 본 논문에서는 Gafchromic EBT film의 선량과 광학농도 관계를 실험한 결과, 0∼8 Gy사이에서 우수한 선형성을 가진다는 것을 확인하였고, 5 Gy를 조사하여 정적인상태, 동적인 상태 및 호흡동조상태에서의 선량분포를 분석하였다.
자체 제작한 구동팬텀 위에 표식자를 올린 뒤, 적외선 카메라를 비롯한 RPM system을 이용하여 사전에 설정한 호흡시간 변화에 따른 호흡주기를 10단계로 나누어(Fig. 7) 각각 12회씩 측정하여 진폭과 위상변화의 평균값을 나타내었다(Table 2).
5 cm 왕복운동, 상, 하 방향 2 cm으로 속도조절(1∼5단계)이 되도록 하였다. 호흡에 따른 움직임을 자체 제작한 구동팬톰에 적용하여 방사선을 조사하였다(Fig. 3).
호흡운동으로 인한 내부 장기중 횡격막의 움직임을 측정하여 방사선조사시 그 움직임을 대신할 수 있는 구동 팬톰 시스템을 제작하였다. 이 시스템은 필름을 놓을 수 있는 구동 팬톰과 이를 제어할 수 있는 제어기로 구성되어 있다(Fig.
성능/효과
6 MV 광자선에 의한 Gafchromic EBT 필름은 0∼8 Gy 영역에서 우수한 선형성을 보여주었다(Fig. 8).
구동 팬텀 내의 Gafchromic EBT film에 조사한 선량분포는 Gafchromic EBT film을 이용한 구동팬텀 내 필름으로 측정한 선량과 계산된 선량분포와 비교하면 90%가 포함되는 선량분포는 오차범위 3 mm 이내에 분포됨을 알 수 있었다(Fig. 9).
0866 cm로 가장 작았다. 분석결과 호기나 흡기 시간의 차이에 따른 규칙은 없고 대체로 균일한 평균과 표준편차의 분포를 나타내었다(Table 4).
분석한 결과, 호흡에 따른 선량분포 변화는 ICRU 62에서 권고한(Fig. 10) 90%선량분포가 3 mm 이내에 포함되므로 정확성과 정도관리 측면에서 적합한 것으로 사료된다. 또한 구동팬톰을 이용하여 호흡움직임에 따른 정확성 및 선량분포 차이를 Gafchromic film을 통하여 확인하였으며 결과를 바탕으로 호흡에 의해 변화가 생기는 장기에 대한 차이를 고려하여 치료계획을 한다면 종양과 정상조직에 적절한 선량계획을 세울 수 있어 치료효과 향상에 도움을 주게 될 것으로 생각한다.
후속연구
10) 90%선량분포가 3 mm 이내에 포함되므로 정확성과 정도관리 측면에서 적합한 것으로 사료된다. 또한 구동팬톰을 이용하여 호흡움직임에 따른 정확성 및 선량분포 차이를 Gafchromic film을 통하여 확인하였으며 결과를 바탕으로 호흡에 의해 변화가 생기는 장기에 대한 차이를 고려하여 치료계획을 한다면 종양과 정상조직에 적절한 선량계획을 세울 수 있어 치료효과 향상에 도움을 주게 될 것으로 생각한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
4D-CT란?
4D-CT2)란 호흡으로 인한 종양 및 장기의 움직임을 CT스캔을 통해 획득하는 방법으로 특정 호흡 상태에서 CT영상을 획득하는 gated-CT와 구별된다.23-25) 두 방법 모두 CT스캔을 시행하는 환자의 호흡을 모니터링 하는 장치가 필요하며 gated-CT의 경우 호흡모니터링장치로부터 특정호흡위상에서 트리거신호를 CT에 보내 CT가 스캔을 하도록 지시하는 방식이며, 4D-CT의 경우는 CT스캔과 동시에 호흡모니터링신호를 저장하여 스캔시간과 호흡신호를 이용하여 CT영상을 후처리함으로써 호흡위상별 CT데이터세트를 재구성하는 방식이다.
일반적인 방사선치료계획시 정상조직손상확률을 최소화하기 위한 PTV margin을 줄이는 방법의 한계는?
일반적으로 방사선치료계획 시 정상조직 부작용확률(Normal Tissue Complication Probability, NTCP)을 평가할 때 정상폐 용적에서 Gross Target Volume (GTV)을 제외한 체적에 부여되는 방사선부피곡선을 적용하기 때문에 Planning Target Volume (PTV) margin를 줄이는 것이 정상조직손상확률을 최소화하기 위한 방법이라 하겠다.30-35) 그러나 이 치료법의 대전제는 호흡추적장치가 관찰하는 움직임의 정도가 종양의 움직임을 정확하게, 또는 용인 가능한 오차범위 이내에서 예측할 경우에만 적용 가능하다. 호흡조절방사선치료를 시행하기 위해서는 치료 시 종양 움직임의 정확한 예측은 무엇보다 중요하다.
gated-CT은 어떤 방식인가?
4D-CT2)란 호흡으로 인한 종양 및 장기의 움직임을 CT스캔을 통해 획득하는 방법으로 특정 호흡 상태에서 CT영상을 획득하는 gated-CT와 구별된다.23-25) 두 방법 모두 CT스캔을 시행하는 환자의 호흡을 모니터링 하는 장치가 필요하며 gated-CT의 경우 호흡모니터링장치로부터 특정호흡위상에서 트리거신호를 CT에 보내 CT가 스캔을 하도록 지시하는 방식이며, 4D-CT의 경우는 CT스캔과 동시에 호흡모니터링신호를 저장하여 스캔시간과 호흡신호를 이용하여 CT영상을 후처리함으로써 호흡위상별 CT데이터세트를 재구성하는 방식이다. 대표적인 호흡모니터링장치로는 흉복부의 오르내림을 CCD카메라를 사용하여 추적하는 Real-Time Position Management System (Varian Medical Systems, Palo Alto, CA; RPM)26-28)과 호흡에 따른 복부의 팽창도를 스트레인게이지를 사용하여 측정하는 Respiratory Gating System (Anzai Medical Company, Japan)28)이 소개되고 있다.
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