[논문]선형가속기 기반 뇌정위 방사선 수술기법

최태진

선형가속기 기반 뇌정위 방사선 수술기법
Methodologic Aspect of LINAC-based Stereotactic Radiosurgery 원문보기

Progress in Medical Physics = 의학물리, v.23 no.3, 2012년, pp.127 - 137

초록
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Leksell은 뇌동정맥기형종의 중심에 280 kVp 관전압 방사선빔을 집속하는 방법으로 방사선수술법을 고안 시술한 바 있으며, 이 후 코발트-60 감마 선원 201개의 선속이 헬멧콜리메터를 지나 구의 중심에 초점을 이루게 한 감마나이프를 개발하여 표적병변에 높은 선량을 주어 비침습적으로 수술효과를 얻었다. 선형가속기는 높은 선량률과 1 mm 이내의 갠트리회전중심과 안정된 치료대회전 및 선량성능검증효과와 획기적으로 발전된 3차원선량계획 전산화에 힘입어 정밀하고 높은 정확성에 바탕을 둔 비공면궤적으로 방사선을 환부에 집속할 수 있어, 병변 주위의 정상조직에는 낮은 선량이 도달하고 병변에 높은 선량을 줄 수 있는 뇌정위방사선수술에 이용할 수 있게 되었다. 특히 Photon Knife는 환자의 체축을 이용하여 선속이 환부를 중심으로 종횡의 비공면궤적을 이루게 하여 치료선량분포에서 90%와 50% 선량폭을 2~3 mm 까지 좁힐 수 있는 기법을 보였다. 최근 선형가속기의 방사선수술은 2.5~3 mm 폭의 초박형 다엽콜리메터를 이용한 세기조절에 의한 시술이 늘어나는 경향이며, 종전의 종양의 크기에 따른 제한을 넘어 3 cm 이상의 종양에도 시행되고 있다. 뇌정위방사선수술은 선량모델을 뒷받침하는 마이크로 선량계측 및 평가와 성능보증이 필수적이며 선량분포의 경사도를 높이는 기법이 지속적으로 연구되어야 한다. 특히 초박형다엽콜리메터를 이용한 방사선수술은 다엽콜리메터 요철(Tongue and groove) 에 의해 일어나는 표적내 선량저하 부위를 평가하고 균등한 표적선량이 이루어지도록 하며, 마이크로 분해능을 가진 선량검증 방법이 앞으로 더욱 발전할 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

A conversing beam is firstly designed for radiosurgery by a neurosugern Lars Leksell in 1949 with orthogonal x-rays tube moving through horizontal moving arc to focusing the beam at target center. After 2 decades he composits 201 source of the Co-60 for gamma knife which beams focused at locus. Sveral linac-based stereotactic radiosurgery using the circular collimated beam which size range for 0.4~4.0 cm in a diameter by non-coplanar multiarc have been developed over the decades. The irregular lesions can be treated by superimposing with several spherical shots of radiation over the tumour volume. Linac based techniques include the use of between 4 and 11 non-co-planar arcs and a dynamic rotation technique and use photon beam energies in the range of 6~10 MV. Reviews of the characteristics of several treatment techniques can be found in the literature (Podgorsak 1989, Schell 1991). More in recent, static conformal beams defined by custom shaped collimators or a mini- or micro-multileaf collimator (mMLC) have been used in SRS. Finally, in the last few years, intensity-modulated mMLC SRS has also been introduced. Today, many commercial and in-house SRS programs have also introduced non-invasive immobilization systems include the cyberknife and tomotherapy and proton beam. This document will be compared the characteristics of dose distribution of radiosurgery as introduced gamma knife, BrainLab include photon knife in-house SRS program and cyberknife in currently wide used for a cranial SRS.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

특히 표적과 주위 치명장기의 구조적 위치와 빔의 방향결정이 선량분포 모양에 영향을 주게 되므로 CT영상은 필수적이다. 이에 표적을 3차원적으로 계산하는 방법으로는 일찍 Brown-Robert-Well이 개발한 CT뇌정위표적기(Sterotactic CT Localizer) 기구에 의한 표적결정을 소개한다.
저자는 방사선 수술 장비 및 프로그램 개발에 관심을 가지고 1989년부터 1993년까지 Photon Knife 시스템을 개발하여 임상에 적용한 바 있어 이를 토대로 뇌정위 방사선 수술에 관한 특성을 언급하고자 한다.

제안 방법

DVH에서 100% 선량보다 큰 선량에서 나타나는 볼륨(%)만큼 ‘Hot spot'이 됨을 의미하며, 볼륨 100%가 되는 선량이 처방선량에 근접할수록 표적내 균등한 선량이 주어지는 것을 알 수 있다. DVH의 정보는 선택한 arc 수, 조사영역크기, 빔하중, IMRS 간 차이를 비교하여 각 선량별 분포를 비교 검증하게 되어 가장 최선의 치료법을 선택할 있게 해준다.²⁸⁾
이 장비는 각도를 조정할 수 있는 반원형 프레임에 X선 튜브의 콜리메이터가 수평과 나란히 횡-아크 궤도상에 움직이도록 하여 방사선이 뇌 병변 중심에 집중 조사하게 된다. Leksell은 1968년 코발트-60 감마선 179개를 철 주조물에 고정하고, 텅스텐 합금체로 된 반구형헬멧에 원형 콜리메이터를 만들어 구의 중심에 방사선이 모이도록 고안 하여 뇌기능장애부위와 뇌동정맥기형(AVMs) 및 크기가 3 cm 이하의 작은 뇌종양의 환부 중심을 방사선 촛점에 두고 뇌정위방사선수술을 시행하였다.^7-9) 국내에서는 서울중앙병원에서 1990년에 선원 201개가 장착된 감마나이프를 처음 도입 운영되어 왔다.
1c와 같다. 환자의 두개부에 링을 핀으로 고정하거나(BRW 정위기구 사용시 침습적 고정이 됨) 또는 수성 프라스틱으로 머리를 감싸 고정하는 보조기구를 치료대에 부착해 다중원호조사를 시행한다. Fig.

성능/효과

2) 특정질환의 방사선량에 관한 지식과 3) 표적외부 경계의 급격한 선량감쇄가 있어야 하며, 4) 3차원선량계산과 3차원 등선량분포의 지원과 5) CT 영상에 선량분포 합성출력과 6) 선량계획과 5% 이내 선량분포가 정확하고 표적중심의 오차는 ±1 mm를 초과하지 않을 것과 7) 치료시간이 적정하여야 한다는 것이다.
DVH에서 100% 선량보다 큰 선량에서 나타나는 볼륨(%)만큼 ‘Hot spot'이 됨을 의미하며, 볼륨 100%가 되는 선량이 처방선량에 근접할수록 표적내 균등한 선량이 주어지는 것을 알 수 있다.
필름에 조사한 결과 콜리메이터 영상의 거리는 평균 41.3±0.5 mm를 보여 안정된 고정을 확인할 수 있다(Fig. 5).

후속연구

중하전입자와 양성자의 선량분포특성이 방사선수술목적에 매우 적합하여 방사선수술장비로 매김될 것으로 예상되지만, 양성자가속을 위한 Cyclotron과 부대시설과 치료대설치의 비용이 워낙 고가이므로 설치기관이 많지 않은 형편이다. 이에 비해 레이져-양성자 가속(Laser-proton acceleration)은 상대적으로 아주 소형화할 수 있어 가속관지지대에 장착할 수 있는 크기인 경우 설치비용이 상대적으로 낮을 것으로 예상되며, 현재 58 MeV까지 실험방출이 이루어진 정도이며, 적정치료깊이와 관련된 에너지최적화로 비용절감을 통해 실용적인 양성자치료가 시행되리라 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뇌정위 방사선수술이란?	뇌정위 방사선수술(Stereotactic radiosurgery, SRS)은 작은 조사면으로 뇌병변 표적의 중심에 방사선을 집중시켜, 표적에 많은 선량을 주고 병변 주위 정상조직에는 매우 적은 선량이 도달되도록 하여 1회 조사로 수술효과를 이루는 조사법이다.1-3) 같은 방법으로 여러 횟수로 분할선량을 조사하는 경우를 입체방사선조사(Stereotactic radiotherapy, SRT)라고 부른다.
	Leksell는 어떤 방법의 방사선수술법을 고안했는가?	Leksell은 뇌동정맥기형종의 중심에 280 kVp 관전압 방사선빔을 집속하는 방법으로 방사선수술법을 고안 시술한 바 있으며, 이 후 코발트-60 감마 선원 201개의 선속이 헬멧콜리메터를 지나 구의 중심에 초점을 이루게 한 감마나이프를 개발하여 표적병변에 높은 선량을 주어 비침습적으로 수술효과를 얻었다. 선형가속기는 높은 선량률과 1 mm 이내의 갠트리회전중심과 안정된 치료대회전 및 선량성능검증효과와 획기적으로 발전된 3차원선량계획 전산화에 힘입어 정밀하고 높은 정확성에 바탕을 둔 비공면궤적으로 방사선을 환부에 집속할 수 있어, 병변 주위의 정상조직에는 낮은 선량이 도달하고 병변에 높은 선량을 줄 수 있는 뇌정위방사선수술에 이용할 수 있게 되었다.
	280 kVp X선 튜브에 가변형 콜리메이터를 장착한 장비의 작동방식은?	그는 Semicircular arc의 중심에 표적을 두는 방법으로 orthovoltage X-rays 장비를 뇌 정위 수술에 사용하였으며,7) 1951년에는 280 kVp X선 튜브에 가변형 콜리메이터를 장착한 장비를 사용하여 방사선수술을 시행 및 발표한 바 있다. 이 장비는 각도를 조정할 수 있는 반원형 프레임에 X선 튜브의 콜리메이터가 수평과 나란히 횡-아크 궤도상에 움직이도록 하여 방사선이 뇌 병변 중심에 집중 조사하게 된다. Leksell은 1968년 코발트-60 감마선 179개를 철 주조물에 고정하고, 텅스텐 합금체로 된 반구형헬멧에 원형 콜리메이터를 만들어 구의 중심에 방사선이 모이도록 고안 하여 뇌기능장애부위와 뇌동정맥기형(AVMs) 및 크기가 3 cm 이하의 작은 뇌종양의 환부 중심을 방사선 촛점에 두고 뇌정위방사선수술을 시행하였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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