간세포암 환자에서 ABCHES와 복부압박장비의 적용한 호흡동조방사선 치료의 유용성 비교 Comparison with ABCHES and Abdomen Compression Device in Respirational Radiation Therapy on Patients in Hepatocellular Carcinoma원문보기
호흡조절 방사선치료는 호흡이나 장기의 움직임을 극복하기 위하여 환자의 호흡주기를 획득하여 종양조직에 처방선량을 부여하며 동시에 주위 정상조직에는 적은 방사선량을 부여하는 방법이다. ABCHES를 이용한 호흡조절 방사선 치료는 호흡을 얕은 호흡으로 유도하며 종양조직의 움직임을 최소화 하는데 도움을 줄 수 있는 부속 장비이다. 한편 복부 압박 기구는 환자의 복부에 압박을 실시함으로 호흡에 제한을 두는 치료보조용 기구이다. 본 논문에서는 ABCHES를 단독으로 사용한 것과 ABCHES와 복부압박 장비를 이용하여 간세포암 환자의 종양의 움직임을 정량적으로 분석하고 그에 해당하는 치료효과를 선량체적곡선으로 분석하려 하였다. ABCHES를 사용한 경우와 ABCHES와 복부압박기구를 동시에 사용한 경우를 비교해본 결과 상하 방향과 앞뒤 방향 그리고 좌우 향으로 각각 평균 1.0 mm, 0.2 mm, 0.2 mm 정도로 그 움직임을 제한 할 수 있음을 확인할 수 있었다. 체적 감소율 또한 ABCHES를 사용한 경우 HPTV와 LPTV가 체적의 변화율을 $16{\pm}2%$ 정도로 줄일 수 있었고, LPTV의 경우 $15.8{\pm}0.8%$의 체적을 제어할 수 있었다. 선량체적 곡선을 분석한 경우 ABCHES만을 사용한 경우보다 ABCHES와 복부압박 기구를 동시에 사용한 경우가 종양조직에는 처방선량에 가까운 선량값을 보였으며 정상조직인 동측 폐, 콩팥, 정상 간조직에는 보다 적은 선량이 부여된 것을 확인 할 수 있었다. 본 논문에 결과 ABCHES를 단독으로 사용하는 것보다 복부압박기구와 ABCHES를 동시에 사용한 경우가 종양 및 정상조직에 부여된 선량 기준에 적합하다고 판명 되었고, 향후 ABCHES와 복부압박 기구에 대한 제한점 즉, 복부의 압박강도에 따른 환자의 불편감, 호흡주기가 정확하지 않은 환자들에게 적용하여야 하는 방법 등이 추후에 논의 되어야 할 것으로 사료된다.
호흡조절 방사선치료는 호흡이나 장기의 움직임을 극복하기 위하여 환자의 호흡주기를 획득하여 종양조직에 처방선량을 부여하며 동시에 주위 정상조직에는 적은 방사선량을 부여하는 방법이다. ABCHES를 이용한 호흡조절 방사선 치료는 호흡을 얕은 호흡으로 유도하며 종양조직의 움직임을 최소화 하는데 도움을 줄 수 있는 부속 장비이다. 한편 복부 압박 기구는 환자의 복부에 압박을 실시함으로 호흡에 제한을 두는 치료보조용 기구이다. 본 논문에서는 ABCHES를 단독으로 사용한 것과 ABCHES와 복부압박 장비를 이용하여 간세포암 환자의 종양의 움직임을 정량적으로 분석하고 그에 해당하는 치료효과를 선량체적곡선으로 분석하려 하였다. ABCHES를 사용한 경우와 ABCHES와 복부압박기구를 동시에 사용한 경우를 비교해본 결과 상하 방향과 앞뒤 방향 그리고 좌우 향으로 각각 평균 1.0 mm, 0.2 mm, 0.2 mm 정도로 그 움직임을 제한 할 수 있음을 확인할 수 있었다. 체적 감소율 또한 ABCHES를 사용한 경우 HPTV와 LPTV가 체적의 변화율을 $16{\pm}2%$ 정도로 줄일 수 있었고, LPTV의 경우 $15.8{\pm}0.8%$의 체적을 제어할 수 있었다. 선량체적 곡선을 분석한 경우 ABCHES만을 사용한 경우보다 ABCHES와 복부압박 기구를 동시에 사용한 경우가 종양조직에는 처방선량에 가까운 선량값을 보였으며 정상조직인 동측 폐, 콩팥, 정상 간조직에는 보다 적은 선량이 부여된 것을 확인 할 수 있었다. 본 논문에 결과 ABCHES를 단독으로 사용하는 것보다 복부압박기구와 ABCHES를 동시에 사용한 경우가 종양 및 정상조직에 부여된 선량 기준에 적합하다고 판명 되었고, 향후 ABCHES와 복부압박 기구에 대한 제한점 즉, 복부의 압박강도에 따른 환자의 불편감, 호흡주기가 정확하지 않은 환자들에게 적용하여야 하는 방법 등이 추후에 논의 되어야 할 것으로 사료된다.
4D-Radiation Therapy is the optimal treatment to track moving organs(tumor) and give the appropriate prescription dose to tumor and low radiation dose to normal tissue surrounding tumor volume. The ABCHES is a 4DRT devices maintaining shallow breathing to patients. It allows the tumor's movement was...
4D-Radiation Therapy is the optimal treatment to track moving organs(tumor) and give the appropriate prescription dose to tumor and low radiation dose to normal tissue surrounding tumor volume. The ABCHES is a 4DRT devices maintaining shallow breathing to patients. It allows the tumor's movement was minimize. Meanwhile, Abdominal compression device is limited the breath compressing abdomen on patients. In this paper we will quantitative analysis the movement of tumor on only ABCHES versus ABCHES with Abdomal compression device and Analysis tumor dose and normal tissue's dose by Dose Volume Histogram on two parts. The result of Comparision ABCHES and ABCHES with Abdominal compression device, SI(Superior-Inferior) direction, AP(Anterior-Posterior) direction and LR(Left-Right) direction was limited 1.0 mm, 0.2 mm, 0.2 mm(average). and also reduction rate of voluume in HPTV was $16{\pm}2%$, and LPTV was $15.8{\pm}0.8%$ under only using ABCHES and ABCHES with compression. The analysis dose volume histogram was more radiation dose in ABCHES and abdominal compression device than only using ABCHES, and less normal tissue-ipsilateral lung, whole lung, kidney-dose in ABCHES and abdominal compression device than only using ABCHES. The overall analysis was ABCHES with abdominal compression better than only using ABCHES method. In hereafter it will be studies that limitation of ABCHES and abdomonal compression device. In other words, patient's discomfort on compression intensity, method of application on patient with inaccurate respiration cycle.
4D-Radiation Therapy is the optimal treatment to track moving organs(tumor) and give the appropriate prescription dose to tumor and low radiation dose to normal tissue surrounding tumor volume. The ABCHES is a 4DRT devices maintaining shallow breathing to patients. It allows the tumor's movement was minimize. Meanwhile, Abdominal compression device is limited the breath compressing abdomen on patients. In this paper we will quantitative analysis the movement of tumor on only ABCHES versus ABCHES with Abdomal compression device and Analysis tumor dose and normal tissue's dose by Dose Volume Histogram on two parts. The result of Comparision ABCHES and ABCHES with Abdominal compression device, SI(Superior-Inferior) direction, AP(Anterior-Posterior) direction and LR(Left-Right) direction was limited 1.0 mm, 0.2 mm, 0.2 mm(average). and also reduction rate of voluume in HPTV was $16{\pm}2%$, and LPTV was $15.8{\pm}0.8%$ under only using ABCHES and ABCHES with compression. The analysis dose volume histogram was more radiation dose in ABCHES and abdominal compression device than only using ABCHES, and less normal tissue-ipsilateral lung, whole lung, kidney-dose in ABCHES and abdominal compression device than only using ABCHES. The overall analysis was ABCHES with abdominal compression better than only using ABCHES method. In hereafter it will be studies that limitation of ABCHES and abdomonal compression device. In other words, patient's discomfort on compression intensity, method of application on patient with inaccurate respiration cycle.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
방사선치료의 목적은 종양조직에는 최대한의 방사선을 부여하며 동시에 정상조직에는 최소의 방사선을 부여하여 치료가능비를 최대한 높이는 것을 목적으로 한다. 방사선 치료를 함에 있어서 종양조직과 정상조직이 인접한 경우, 정상조직을 최대한 제외시키며 종양의 움직임, 환자의 위치잡이(Set up), 환자의 호흡에 대한 움직임을 고려하여 종양용적(PTV, Planing Target Volume)을 정하게 된다.
이에 본 논문은 ABCHES만을 이용한 호흡동조 방사선치료와 ABCHES와 Abdominal Compression Device(복부압박장치)를 동시에 이용한 경우를 비교하여 간세포암 환자의 호흡동조 방사선 치료시 유용성을 평가 하고자 한다.
조윤진 등[18]이 연구한 ABCHES를 이용하여 자유호흡과 얕은 호흡에 관한 연구 결과 얕은 호흡시 장기의 움직임이 모두 5 mm 이하의 오차를 보였으며 자유호흡보다는 얕은 호흡을 유도하는 ABCHES의 임상적 유용성을 확인하는 것에 주력하였으며, 본 논문은 이러한 ABCHES와 현재 병원들에서 활발히 사용 중인 Abdominal Compression Device를 함께 적용하여 환자 치료의 정밀도를 확인하려 하였다.
제안 방법
복부압박을 한 상태에서도 같은 방법으로 환자에게 적용하여 가로막의 변화를 기하학적으로 확인하였다. 4D-CT 검사는 환자가 호흡을 충분히 숙지하고 있는 상태에서 실시하였으며 환자의 피폭량을 최소화 하기 위해 CARE Dose4D를 사용하였고, 관전압 120kV, 절편조준(Slice Collimation) 3.0 mm, 회전시간 0.5 sec, Pitch value 0.09, 스캔시간(scan time) 99 sec의 조건으로 시행하였으며 촬영된 이미지는 Syngo software (Simens Medical Solution)에서 retro-spective synchronize 방법으로 재구성하였다.[8]
자유 호흡 시 가로막의 움직임을 확인하기 위해 투시장비(HITACHI ERGOprius-C DIGITAL C-Arm)로 투시 촬영을 시행하였다 자유호흡(free breathing)과 얕은 호흡(shallow breathing) 조절을 위해 ABCEST(APEX Medical, Japan)을 사용한 후 환자의 자세를 고정하였다. 4차원 영상을 획득하기 위해 Anzai gating system(AZ-733V, Anzai Mesical, Japan)을 이용하여 4D-CT(Siemens Somatom Definition AS, Germany)를 하였고, 장기의 움직임을 확인하였다. 촬영된 영상은 치료계획장비(Pinnacle 9.
ABCEHS를 이용하여 얻은 CT이미지와 복부압박과 ABCEST를 동시에 실시하여 얻은 영상에 최대 흡기, 최대 호기, 호흡의 중간위상, Average CT 이미지에서 육안적으로 보이는 종양과 그 주변 정상 장기를 설정하였고 육안적으로 보이는 종양을 고 위험 표적(HPTV, High Risk Planing Target Volume)으로 정의 하였고, HPTV 주변으로 환자의 위치잡이 오차, 움직임에 대한 불확실성을 포함하여 5 mm로 확대하여 저위험 표적(LPTV, Low Risk Planing Target Volume)으로 정의 하였다.(Fig 3)
ABCHES의 빨간 점과 파란 점을 이용하여 자유 호흡과 얕은 호흡을 유지시켜 약 3분간 호흡을 유도시키며 움직임의 오차를 확인하기 위해 투시 영상에서 가로막의 변화를 확인 하였다.(Fig.
동일한 실험 방법으로 Abdominal Compression Device(복부 압박기구)의 사용유무를 매개변수로 하여 전산화 치료계획을 수립하였다.
복부압박을 한 상태에서도 같은 방법으로 환자에게 적용하여 가로막의 변화를 기하학적으로 확인하였다. 4D-CT 검사는 환자가 호흡을 충분히 숙지하고 있는 상태에서 실시하였으며 환자의 피폭량을 최소화 하기 위해 CARE Dose4D를 사용하였고, 관전압 120kV, 절편조준(Slice Collimation) 3.
이를 치료계획 장치로 전송하여 선량체적 히스토그램(DVH, Dose Volume Histogram)을 통하여 ABCHES를 이용하여 압박시행 유무의 선량을 비교 평가하였다.
자유 호흡 시 가로막의 움직임을 확인하기 위해 투시장비(HITACHI ERGOprius-C DIGITAL C-Arm)로 투시 촬영을 시행하였다 자유호흡(free breathing)과 얕은 호흡(shallow breathing) 조절을 위해 ABCEST(APEX Medical, Japan)을 사용한 후 환자의 자세를 고정하였다. 4차원 영상을 획득하기 위해 Anzai gating system(AZ-733V, Anzai Mesical, Japan)을 이용하여 4D-CT(Siemens Somatom Definition AS, Germany)를 하였고, 장기의 움직임을 확인하였다.
4차원 영상을 획득하기 위해 Anzai gating system(AZ-733V, Anzai Mesical, Japan)을 이용하여 4D-CT(Siemens Somatom Definition AS, Germany)를 하였고, 장기의 움직임을 확인하였다. 촬영된 영상은 치료계획장비(Pinnacle 9.0, philips)를 이용하여 용적을 설정한 후 전산화 치료계획을 수립하여 종양의 움직임을 정량적으로 측정하였다.(Fig 1.
대상 데이터
2012년 1월부터 2012년 5월까지 G병원에 내원한 간세포 암 환자 5명을 대상으로 투시영상을 통하여 가로막의 움직임이 최소 10 mm 이상 움직이는 환자를 선정하였다.
성능/효과
ABCHES만을 사용한 결과 전체적인 가로막의 움직임은 자유호흡의 경우 1.8 cm, 얕은 호흡의 경우 0.9 cm 정도 이동하였고 복부를 고정하고 ABCHES를 동시에 시행한 경우 자유호흡의 경우 평균 1.3 cm, 얕은 호흡의 경우 0.7 cm 의 변화를 보여 얕은 호흡일수록 가로막의 이동 정도가 낮았으며 압박을 시행하지 않은 경우 보다 압박을 할 경우의 가로막의 이동이 적었다.
간세포암 환자의 방사선 치료시 정상조직인 폐 뿐만아니라 종양이 위치하지 않은 간의 다른 조직, 콩팥에 부여되는 선량을 분석한 결과도 동일하게 압박과 ABCHES를 동시에 시행 한 경우가 콩팥조직에 대한 방호가 양호한 것으로 나타났다.(Fig.
간세포암 환자의 치료체적을 비교한 결과 HPTV는 자유호흡 441.1 ml, 얕은 호흡 363.1 ml LPTV는 677.0 ml, 577.5 ml로 얕은 호흡이 각각 18.0%, 14.0%의 감소율을 보였다. ABCHES와 압박을 동시에 사용한 경우 HPTV는 자유호흡시 401.
대상 환자들의 획득된 4D-CT 영상을 기준으로 하여 내부 장기의 움직임을 위·아래(SI, Superior-Inferior), 전·후(AP, Anterior-Posteror), 좌·우(LR, Left-Right)에서 거리와 방향으로 분석한 결과 모든 경우에서 위·아래, 전·후, 좌·우 방향에서 얕은 호흡시 움직임의 감소가 나타났으며 ABCHES만을 사용한 경우보다 압박과 ABCHES를 사용한 경우의 종양체적의 움직임이 감소한 것을 알 수 있다.
본 논문에서는 ABCHES를 사용하여 얕은 호흡을 유도한 결과 움직임이 3차원적 방향에서 5 mm를 넘지 않았다. 이는 AAPM Task Group 76의 보고서에서 호흡 조절방사선 치료시 권고하고 있는 움직임의 오차 값이 5 mm 인 점을 감안할 때 권고치를 충족한다고 값이라고 볼 수 있다.
본 연구결과 ABCHES를 이용하여 치료한 경우 보다 ABCHES와 복부압박기구를 동시에 사용하였을 경우가 종양조직인 HPTV, LPTV에 충분한 처방선량을 부여할 수 있었고 동측 폐, 전체 폐, 오른쪽 콩팥, 정상 간조직 등의 인접 주요 장기(critical organ)에 부여되는 방사선을 최소화 할 수 있는 결과를 보였다.
본 연구결과를 바탕으로 ABCHES와 복부 압박장비를 융합하여 치료함이 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 정상조직의 방사선에 대한 방호 측면과 종양조직에 대한 흡수선량의 적합성 여부를 연구한 결과 정상 조직에는 이러한 기구의 사용여부에 따라 방사선에 대한 흡수량이 적게 나타났으며 종양조직은 좀더 적합한 처방선량이 부여된 점을 보여 치료가능비가 높아진 것을 확인 할 수 있었다.
본 연구결과를 바탕으로 ABCHES와 복부 압박장비를 융합하여 치료함이 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 정상조직의 방사선에 대한 방호 측면과 종양조직에 대한 흡수선량의 적합성 여부를 연구한 결과 정상 조직에는 이러한 기구의 사용여부에 따라 방사선에 대한 흡수량이 적게 나타났으며 종양조직은 좀더 적합한 처방선량이 부여된 점을 보여 치료가능비가 높아진 것을 확인 할 수 있었다. 하지만 호흡 동조 방사선 치료는 환자의 호흡의 도움 없이는 장점을 획득하기 어려운 치료법이다.
후속연구
호흡을 얕게 하지 못하는 환자나 호흡의 조절이 어려운 환자의 경우 ABCHES의 적용방법의 기술, 그리고 복부 압박 기구의 압박 강도에 따른 종양의 움직임, 그리고 압박의 강도에 따라 환자가 답답함을 느낄 수 있는 정도와 불편감 등의 많은 연구가 필요할 것이라 사료 된다. 또한 가로막의 움직임과 같이 호흡의 객관적 지표 등의 선정을 다각적으로 구하는 노력을 기울이려는 차후의 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
하지만 호흡 동조 방사선 치료는 환자의 호흡의 도움 없이는 장점을 획득하기 어려운 치료법이다. 호흡을 얕게 하지 못하는 환자나 호흡의 조절이 어려운 환자의 경우 ABCHES의 적용방법의 기술, 그리고 복부 압박 기구의 압박 강도에 따른 종양의 움직임, 그리고 압박의 강도에 따라 환자가 답답함을 느낄 수 있는 정도와 불편감 등의 많은 연구가 필요할 것이라 사료 된다. 또한 가로막의 움직임과 같이 호흡의 객관적 지표 등의 선정을 다각적으로 구하는 노력을 기울이려는 차후의 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
호흡조절 방사선치료란 무엇인가?
호흡조절 방사선치료는 호흡이나 장기의 움직임을 극복하기 위하여 환자의 호흡주기를 획득하여 종양조직에 처방선량을 부여하며 동시에 주위 정상조직에는 적은 방사선량을 부여하는 방법이다. ABCHES를 이용한 호흡조절 방사선 치료는 호흡을 얕은 호흡으로 유도하며 종양조직의 움직임을 최소화 하는데 도움을 줄 수 있는 부속 장비이다.
ICRU가 치료계획용적을 세분화하여 정상조직 피해를 최소화한 발전은 무엇을 가능케 하였는가?
이는 기존에 흉부와 위장 관계에 위치한 종양의 경우 호흡에 따른 종양과 장기의 움직임의 제한 사항을 조금이나마 극복할 수 있게 하였다. AAPM 76 Report에 따르면 폐는 자유 호흡 상태에서 3 ~ 22 mm, 위장 관계에 위치한 간, 이자, 콩팥에 대해서는 19 ~ 55 mm 정도 움직임이 관찰된다고 보고하고 있다.[4]
호흡조절 방사선 치료에서 사용하는 ABCHES란 무엇인가?
호흡조절 방사선치료는 호흡이나 장기의 움직임을 극복하기 위하여 환자의 호흡주기를 획득하여 종양조직에 처방선량을 부여하며 동시에 주위 정상조직에는 적은 방사선량을 부여하는 방법이다. ABCHES를 이용한 호흡조절 방사선 치료는 호흡을 얕은 호흡으로 유도하며 종양조직의 움직임을 최소화 하는데 도움을 줄 수 있는 부속 장비이다. 한편 복부 압박 기구는 환자의 복부에 압박을 실시함으로 호흡에 제한을 두는 치료보조용 기구이다.
참고문헌 (18)
ICRU, International Commission on Radiation Units and Measurements. Report 62: Prescribing, Recording and Reporting Photon Beam Therapy (Supplement to ICRU Report 50).1999
Jin JY, Ajlouni M, Chen Q, et al. Quantification of incidental dose to potential clinical target volume (CTV) under different stereotactic body radiation therapy (SBRT) techniques for non-small cell lung cancer-tumor motion and using internal target volume (ITV) could improve dose distribution in CTV. Radiother Oncol, Vol. 85, pp.267-276, 2007
Van der Geld YG, van Triest B, Verbakel WF, et al. Evaluation of four-dimensional compute d tomography-based intensity-modulated and respiratory-gated radiotherapy techniques for pancreatic carcinoma. Int J Radiat Oncol Biol Phys, Vol. 72, No. 4, pp.1215-1220, 2008
AAPM REPORT No.91 -The Management of Respiratory Motion in Radiation Oncology Report of AAPM Task Group76.
Wouter W, Alejandar M, Willy K, et al.: Reduction of respiratory liver tumor motion by abdominal compression in stereotactic body frame, analyzed by tracking fiducial marker implanted in liver. Int. J.Radiat Oncol Biol Phys, Vol. 71, pp.907-915, 2008
V. Y. Wong, S. Y. Tung, A. W. Ng, F. A. Li, and J.O.Leung,"Real-timemonitoring and control on deep inspiration breath-hold for lungcancer radiotherapy combination of ABC and external marker tracking," Med.Phys. pp.4673-4683, 2010
8. Vedam SS, Keall PJ, Kini VR, et al.: Acquiring a four-dimensional computed tomography dataset using an external respiratory signal. Phys Med Biol, Vol. 48, pp.45-62, 2003
Onimaru R, Shirato H, Fujino M, et al. The effect of tumor location and respiratory fuction on tumor movement estimated by real-time tracking radiotherapy (RTRT) system. Int J Radiat Oncol Biol Phys, Vol. 63, pp.164-169, 2005
T Tarohda, M Ishiguro, K Hasegawa, et al.: The management of tumor motion in the stereotatic irradiation to lung cancer under the use of abches to control active breathing. Am Assoc Phys Med, Vol. 38, 2011
Lawrence TS, Robertson JM, Anscher MS, Jirtle RL, Ensminger WD, Fajardo LF. Hepatic toxicity resulting from cancer treatment. Int J Radiat Oncol Biol Phys, Vol. 31, pp.1237-1248, 1995
Ogata K, Hizawa K, Yoshida M, Kitamuro T, Akogi G, Kagawa K, et al. Hepatic Injury Following Irradiation- A Morphologic Study. Tokushima J Exp Med, Vol. 43, pp.240-251, 1963
이익재, 성진실, 심수정 등, 간세포암종의 방사선치료 시 발생하는 간독성에 대한 위험인자의 재고찰, 대한간학회, Vol. 12, No. 3, pp 420-428, 2006
International Commission on Radiation Units and Measurements(ICRU), "Prescribing, recording and reporting photon beam therapy," Report No. 50 (ICRU, Bethesda, MD, 1993).
조윤진, 전미진, 임정호 등, 호흡으로 인한 움직임이 큰 종양의 방사선치료 시 Abdominal and Chest Motion Control Device의 유용성 평가, 대한방사선치료학회, 춘계학술대회 논문지, pp.15-16, 2012
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.