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문제 정의
- 이를 개선하는 한 방법은 선량율을 증가시켜 치료시간을 줄이는 것이다. 본 연구에서는 이 방법이 실제 치료에 적용이 가능한지를 알아보기 위하여 선량율 변화에 따른 선량 및 선량분포변화를 측정해보았다. 그 결과 선량분포의 중심점 선량은 선량율이 증가함에 따라 감소하였으며, 이에 따라 표적을 포함하는 선량곡선의 면적 또한 감소하였다.
- 본 연구에서는 치료계획에서 수립되고 측정을 통해 획득한 선량과 선량분포를 선량율 변화에 따라 비교 및 분석해 봄으로써 그 변화정도를 알아보고자 한다.
제안 방법
- 다음으로 선량분포는 Fig. 4b와 같이 팬톰 I을 좌우에 10개씩 두어 24.5×24.5×20 (cm3) 크기의 팬톰을 구성하고 그 중심에 필름(EDR2, Kodak)을 삽입하여 측정되었다.
- 5, USA)을 이용하였다. 본 시스템에서 3D로 재구성된 팬톰 CT영상을 바탕으로 Fig. 3a와 같이 가상의 임상표적용적 CTV와 가상의 정상조직인 NT1, NT2, NT3, 그리고 NT4를 설정하였으며, 계획표적용적 PTV는 CTV로부터 5 mm간격을 두고 지정하였다. 처방선량은 일일선량 2 Gy씩 35회 조사하는 방식으로 총 70 Gy로 계획하였고 이때 제한 선량은 NT1, NT2, NT4가 각각 12 Gy, NT3가 45 Gy 이하가 되도록 하였다.
- 3b와 같이 갠트리각도 0°, 72°, 144°, 216°, 288° 방향으로 5문이 조사되어졌으며, 슬라이딩윈도우 기법을 이용하였다. 선량율은 100, 300, 500 MU/min 각각에 대해 치료계획을 수립하였다.
- 세기조절방사선치료계획을 위해 팬톰 I 20개를 이용하여 24.5×24.5×20 (cm3) 크기의 팬톰을 구성하고 치료계획 CT를 시행하였다.
- 1-5) 이에 따라 암 조직에 총 조사선량을 증가시킴으로써 암 환자의 생존율을 높이는데 기여하는 유용한 치료법이다. 세기조절방사선치료는 다엽콜리메이터(multileaf collimator, MLC)를 구동시켜 임상표적용적(clinical tumor volume, CTV)에 원하는 방사선량을 조사하도록 한다. 이 치료법은 MLC가 구동이 되어 방사선치료조사면이 만들어지고 빔이 조사되는 고정(static) 방법인 단계별조사기법(step and shout)과 MLC가 구동되는 것과 동시에 빔이 연속적으로 조사되는 동적(dynamic)방법인 슬라이딩윈도우 기법이 있다.
- 5×20 (cm3) 크기의 팬톰으로 구성하였다. 이 팬톰을 등중심에 대해 대칭이 되게 두고, 선량측정을 위해 팬톰 II 중심에 있는 공간에 이온함(PTW, TN31014)을 설치하였다. 다음으로 선량분포는 Fig.
- 중심점에 200 cGy 선량을 투여할 목표로 선량율 100, 300, 500 MU/min 각각에 대해 중심점 선량을 측정하였다. 그 결과 중심점 선량은 각각 197.
- 3a와 같이 가상의 임상표적용적 CTV와 가상의 정상조직인 NT1, NT2, NT3, 그리고 NT4를 설정하였으며, 계획표적용적 PTV는 CTV로부터 5 mm간격을 두고 지정하였다. 처방선량은 일일선량 2 Gy씩 35회 조사하는 방식으로 총 70 Gy로 계획하였고 이때 제한 선량은 NT1, NT2, NT4가 각각 12 Gy, NT3가 45 Gy 이하가 되도록 하였다. 조사 빔은 6 MV X-선을 이용하여 Fig.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 Fig. 1과 같이 24.5×24.5×1.0 (cm3) (팬톰 I), 24.5×24.5×2.0 (cm3) (팬톰 II) 크기의 아크릴 팬톰을 각각 20개와 1개를 제작하였다.
- 이때 필름의 면이 갠트리 회전축 방향으로 향하게 하였다. 측정된 필름은 VXR-16 (Vidar System Corporation)을 이용하여 분석함으로써 선량분포를 확인하였고, 방사선 조사를 위한 선형가속기로 21EX-S (Varian, USA)가 사용되었다.
- 표적의 중심선량 측정을 위해 Fig. 4a와 같이 팬톰 II를 가운데 두고 아래위에 팬톰 I 9개를 각각 놓아 24.5×24.5×20 (cm3) 크기의 팬톰으로 구성하였다.
이론/모형
- 이와 같은 결과는 MLC 움직임에 관련이 있다고 판단된다. 본 연구에서는 실제 임상 적용가능 정도를 확인하기 위해 본원에서 세기조절방사선치료 시 이용되고 있는 슬라이딩윈도우 기법으로 실험하였다. 이 방법은 MLC가 구동되는 상태에서 빔이 계속해서 조사되는 방식으로써, 선량율의 증가에 따라 MLC의 움직임이나 구동속도의 차이가 발생하기 때문에 선량 및 선량분포가 변화되는 것으로 생각된다.
- 조사 빔은 6 MV X-선을 이용하여 Fig. 3b와 같이 갠트리각도 0°, 72°, 144°, 216°, 288° 방향으로 5문이 조사되어졌으며, 슬라이딩윈도우 기법을 이용하였다.
- 2는 위의 크기로 구성된 팬톰과 스캔된 CT 영상을 보이고 있다. 치료계획은 본원이 보유하고 있는 ECLIPSE 시스템(Varian, SomaVision 6.5, USA)을 이용하였다. 본 시스템에서 3D로 재구성된 팬톰 CT영상을 바탕으로 Fig.
성능/효과
- 이 치료법은 MLC가 구동이 되어 방사선치료조사면이 만들어지고 빔이 조사되는 고정(static) 방법인 단계별조사기법(step and shout)과 MLC가 구동되는 것과 동시에 빔이 연속적으로 조사되는 동적(dynamic)방법인 슬라이딩윈도우 기법이 있다.6,7) 단계별조사기법은 치료 계획, 치료정보의 전달, 치료전달 과정에 대한 정도관리가 용이하지만, 슬라이딩윈도우 기법은 MLC 모양이 변화하는 상태에서도 빔이 계속해서 조사되기 때문에 정도관리에 제약이 있다는 단점이 있다. 일반적으로 세기조절방사선치료는 일반적으로 5문 이상의 빔이 여러 방향으로부터 조사되기 때문에 기존의 치료방법에 비해 더 긴 치료시간이 요구된다.
- 치료계획 상에서 예측된 선량은 선량율이 증가할수록 다소 감소하는 것으로 나타났으며, 실제 측정된 선량 또한 선량율이 증가함에 따라 선형적으로 감소함을 볼 수 있다. 계획된 선량과 측정된 선량을 비교해 보면 선량율이 100 MU/min에서는 오차가 2.7%였고, 선량율이 500 MU/min로 증가시켰을 경우는 오차가 3%를 넘는 것을 확인하였다. Fig.
- 본 연구에서는 이 방법이 실제 치료에 적용이 가능한지를 알아보기 위하여 선량율 변화에 따른 선량 및 선량분포변화를 측정해보았다. 그 결과 선량분포의 중심점 선량은 선량율이 증가함에 따라 감소하였으며, 이에 따라 표적을 포함하는 선량곡선의 면적 또한 감소하였다. 특히 치료 시 일반적으로 사용되고 있는 300 MU/min보다 높은 선량율인 500 MU/min에서 계획된 선량과의 측정된 선량의 오차가 허용범위를 넘어서는 것으로 나타났다.
- 6은 선량율 변화에 따른 선량분포와 CTV를 포함하는 100% 선량곡선의 면적 변화를 그래프로 나타낸 것이다. 위의 결과와 같이 선량율이 증가할수록 CTV를 포함하는 선량분포의 면적이 거의 선형적으로 감소함을 보였다.
- 5에 치료계획에서 예측된 선량과 측정된 선량을 비교하였다. 치료계획 상에서 예측된 선량은 선량율이 증가할수록 다소 감소하는 것으로 나타났으며, 실제 측정된 선량 또한 선량율이 증가함에 따라 선형적으로 감소함을 볼 수 있다. 계획된 선량과 측정된 선량을 비교해 보면 선량율이 100 MU/min에서는 오차가 2.
- 그 결과 선량분포의 중심점 선량은 선량율이 증가함에 따라 감소하였으며, 이에 따라 표적을 포함하는 선량곡선의 면적 또한 감소하였다. 특히 치료 시 일반적으로 사용되고 있는 300 MU/min보다 높은 선량율인 500 MU/min에서 계획된 선량과의 측정된 선량의 오차가 허용범위를 넘어서는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 MLC 움직임에 관련이 있다고 판단된다.
후속연구
- 위의 결과들로 미루어볼 때, 선량율을 증가시키는 것은 치료시간을 줄일 수는 있으나 정확하고 세밀한 치료를 위해서는 지양되어야 될 것이다. 또 선량 및 선량분포와 같은 수치적인 효과뿐만 아니라 선량율을 증가시켰을 때 환자에 미치는 생물학적 효과도 고려되어야 할 것이다.
- 위의 결과들로 미루어볼 때, 선량율을 증가시키는 것은 치료시간을 줄일 수는 있으나 정확하고 세밀한 치료를 위해서는 지양되어야 될 것이다. 또 선량 및 선량분포와 같은 수치적인 효과뿐만 아니라 선량율을 증가시켰을 때 환자에 미치는 생물학적 효과도 고려되어야 할 것이다.
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