양측성 유방암 환자를 대상으로 부피적 조절회전방사선치료와 세기조절방사선치료의 선량학적 결과를 비교하여 효율적인 치료방법을 제시함을 목적으로 한다. 5명의 환자를 대상으로 8개 빔의 세기조절방사선치료와 12개 빔의 세기조절방사선치료, 1회전 부피적 조절회전방사선치료 계획을 수립하였다. 그 결과를 DVH 분석을 통해 선량학적으로 비교분석하였다. PTV의 평균선량과 $D_{98}$을 보면 12-IMRT가 $51.04{\pm}0.57$ Gy (오른쪽), $50.80{\pm}1.07$ Gy (왼쪽), $42.94{\pm}16.16$ Gy (오른쪽), $42.56{\pm}2.09$ Gy (왼쪽)로 우수한 경향을 보인다. HI와 $CI_{90,95}$에서도 12-IMRT가 우수한 결과를 보였다. 중요장기에서는 세치료계획 모두 우수한 결과를 보였지만 12-IMRT에서 가장 낮은 선량을 보였다. 12-IMRT가 PTV와 OAR의 선량학적측면에서 우수한 결과를 보여주었다.
양측성 유방암 환자를 대상으로 부피적 조절회전방사선치료와 세기조절방사선치료의 선량학적 결과를 비교하여 효율적인 치료방법을 제시함을 목적으로 한다. 5명의 환자를 대상으로 8개 빔의 세기조절방사선치료와 12개 빔의 세기조절방사선치료, 1회전 부피적 조절회전방사선치료 계획을 수립하였다. 그 결과를 DVH 분석을 통해 선량학적으로 비교분석하였다. PTV의 평균선량과 $D_{98}$을 보면 12-IMRT가 $51.04{\pm}0.57$ Gy (오른쪽), $50.80{\pm}1.07$ Gy (왼쪽), $42.94{\pm}16.16$ Gy (오른쪽), $42.56{\pm}2.09$ Gy (왼쪽)로 우수한 경향을 보인다. HI와 $CI_{90,95}$에서도 12-IMRT가 우수한 결과를 보였다. 중요장기에서는 세치료계획 모두 우수한 결과를 보였지만 12-IMRT에서 가장 낮은 선량을 보였다. 12-IMRT가 PTV와 OAR의 선량학적측면에서 우수한 결과를 보여주었다.
A study was performed comparing dosimetric characteristics of volumetric modulated arc and intensity modulated radiatio therapy on patients with bilateral breast cancer. For 5 patients, 3 plans were made for each patient; IMRT beams 8 and 12 of the beam intensity modulated radiation therapy, volumet...
A study was performed comparing dosimetric characteristics of volumetric modulated arc and intensity modulated radiatio therapy on patients with bilateral breast cancer. For 5 patients, 3 plans were made for each patient; IMRT beams 8 and 12 of the beam intensity modulated radiation therapy, volumetric modulated arc therapy plan. The average PTVs volumes and $D_{98}$ for 12-IMRT were $51.04{\pm}0.57$ Gy (right), $50.80{\pm}1.07$ Gy (left), $42.94{\pm}16.16$ Gy (right), $42.56{\pm}2.09$ Gy (left). HI ($D_5{\sim}D_{95}$) and $CI_{90,95}$, even 12-IMRT has shown excellent results. In OAR, 3 plans showed excellent results. But the lowest dose of 12-IMRT. 12-IMRT achieved similar PTV coverage and sparing of organs at risk than 8-IMRT and VMAT.
A study was performed comparing dosimetric characteristics of volumetric modulated arc and intensity modulated radiatio therapy on patients with bilateral breast cancer. For 5 patients, 3 plans were made for each patient; IMRT beams 8 and 12 of the beam intensity modulated radiation therapy, volumetric modulated arc therapy plan. The average PTVs volumes and $D_{98}$ for 12-IMRT were $51.04{\pm}0.57$ Gy (right), $50.80{\pm}1.07$ Gy (left), $42.94{\pm}16.16$ Gy (right), $42.56{\pm}2.09$ Gy (left). HI ($D_5{\sim}D_{95}$) and $CI_{90,95}$, even 12-IMRT has shown excellent results. In OAR, 3 plans showed excellent results. But the lowest dose of 12-IMRT. 12-IMRT achieved similar PTV coverage and sparing of organs at risk than 8-IMRT and VMAT.
동일한 위의 조건으로 3개의 치료계획을 수립하여 비교 하였다. 8개의 조사면으로 이루어진 IMRT (8-IMRT)와 12개의 조사면의 IMRT (12-IMRT), 1회전으로 이루어진 VMAT 이다. IMRT는 static MLC 방법으로 계획되었다.
수립된 치료계획의 평가는 DVH (Dose-Volume Histogram) 분석을 통해 이루어졌다. PTV는 PTV 체적의 98%에 도달 하는 선량(D98%)와 2%에 도달하는 선량(D2%)의 값을 통해 최소, 최대 선량을 측정하였다. 또한 처방선량의 90%, 95%, 107%, 110%를 받는 체적을 측정하였다(V90%, V95%, V107%, V110%).
6 cm3이다. PTV의 처방선량은 2 Gy를 25회 분할 조사하여 총 선량이 50 Gy가 되도록 하였다. 손상위험 장기로 심장(heart)과 양쪽 폐(lung)를 고려하였다.
그리고 5% 체적이 받는 선량과 95% 체적이 받는 선량의 차(D5%∼D95%)를 통해 선량의 균질성(homogeneity, HI)을 분석하였다.
동일한 위의 조건으로 3개의 치료계획을 수립하여 비교 하였다. 8개의 조사면으로 이루어진 IMRT (8-IMRT)와 12개의 조사면의 IMRT (12-IMRT), 1회전으로 이루어진 VMAT 이다.
PTV는 PTV 체적의 98%에 도달 하는 선량(D98%)와 2%에 도달하는 선량(D2%)의 값을 통해 최소, 최대 선량을 측정하였다. 또한 처방선량의 90%, 95%, 107%, 110%를 받는 체적을 측정하였다(V90%, V95%, V107%, V110%). 그리고 5% 체적이 받는 선량과 95% 체적이 받는 선량의 차(D5%∼D95%)를 통해 선량의 균질성(homogeneity, HI)을 분석하였다.
본 연구는 양측성 유방암 환자 5명을 대상으로 하였다. 모든 환자는 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography, CT)을 통해 확보한 영상자료를 토대로 치료계획을 수립하였다.
심장의 경우 VMAT이 전 체적에서 저선량으로 좋은 결과를 보여주고 있다. 본 연구와는 상반된 이 결과는 치료계획 조건을 살펴보면 2회전 VMAT을 이용하였고 VMAT과 IMRT의 빔의 정렬에서도 오른쪽과 왼쪽 각각의 PTV를 나누어 적용 할 수 있도록 계획하였다. 이는 Monaco 치료계획시스템에서는 지원하지 않는 빔의 정렬이다.
중요장기에 대한 분석은 평균 선량과 2% 체적에 가해지는 선량을 공통적으로 적용해 최대선량의 값을 알고자 했다. 뿐만 아니라 양쪽 폐는 5 Gy, 20 Gy, 45 Gy의 선량이 조사되는 체적에 대해서도 비교하였다. 심장은 공통적으로 적용이 되는 항목 외에 10 Gy, 45 Gy가 조사되는 체적에 대해 조사하였다.
PTV의 처방선량은 2 Gy를 25회 분할 조사하여 총 선량이 50 Gy가 되도록 하였다. 손상위험 장기로 심장(heart)과 양쪽 폐(lung)를 고려하였다. 양쪽 폐의 평균 체적은 1,150±293.
뿐만 아니라 양쪽 폐는 5 Gy, 20 Gy, 45 Gy의 선량이 조사되는 체적에 대해서도 비교하였다. 심장은 공통적으로 적용이 되는 항목 외에 10 Gy, 45 Gy가 조사되는 체적에 대해 조사하였다.
조사 효율에 대한 측정으로는 소조사면의 수와 전체 선량률을 비교하였다.
대상 데이터
본 연구는 양측성 유방암 환자 5명을 대상으로 하였다. 모든 환자는 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography, CT)을 통해 확보한 영상자료를 토대로 치료계획을 수립하였다.
데이터처리
수립된 치료계획의 평가는 DVH (Dose-Volume Histogram) 분석을 통해 이루어졌다. PTV는 PTV 체적의 98%에 도달 하는 선량(D98%)와 2%에 도달하는 선량(D2%)의 값을 통해 최소, 최대 선량을 측정하였다.
이론/모형
8개의 조사면으로 이루어진 IMRT (8-IMRT)와 12개의 조사면의 IMRT (12-IMRT), 1회전으로 이루어진 VMAT 이다. IMRT는 static MLC 방법으로 계획되었다. 모든 치료 계획의 등선량중심점(isocenter)은 종격(mediastinum) 중심 아래에 위치하도록 하였다.
성능/효과
2a). CI도 전체 PTV에서 12-IMRT가 가장 좋은 결과를 보여주고 VMAT이 가장 큰 값을 보여 12-IMRT와 8-IMRT에 비해 좋지 못한 결과를 보여주고 있다(Fig. 2b).
Nicolini 등3)은 IMRT와 2회전 VMAT의 결과를 비교한 결과 PTV의 선량학적 측면에서 VMAT이 우수하게 나타났다. OAR에서는 폐의 경우 360도를 회전하면 방사선을 조사하는 VMAT의 특성상 저선량 영역에서는 IMRT가 적은 체적이 조사되었고, 고선량 영역에서는 VMAT이 조사되는 폐의 체적이 적게 나타났다. 심장의 경우 VMAT이 전 체적에서 저선량으로 좋은 결과를 보여주고 있다.
각 환자의 치료계획 결과를 살펴보면 한 명의 환자에서 IMRT보다 VMAT이 PTV와 OAR의 면에서 유사하거나 우수한 결과를 보임을 확인 할 수 있었다. 이 환자는 다른 환자에 비해 PTV의 체적이 작다는 특징을 보였다.
2단계는 최적화(optimization) 과정으로 빔 내의 소조사면의 모양과 가중치 등을 결정하게 된다. 본 연구 내용에는 포함되지는 않았지만 계산 과정을 살펴본 결과 1단계 계산 후 결과를 보면 DVH상 IMRT 에 비해 VMAT이 더 우수한 결과를 보임을 확인할 수 있 었다. 하지만 2단계 과정을 거치면서 VMAT의 PTV를 감싸는 선량이 떨어지면서 IMRT가 DVH 상 더욱 우수한 결과를 보임을 알 수 있었다.
본 연구의 결과에서는 전반적으로 IMRT가 VMAT에 비해 우수한 결과를 보여주고 있다. 이는 기존의 연구결과와는 다른 경향이다.
심장의 경우 평균선량에서는 VMAT이 12.88±2.10 Gy로 가장 높은 값을 보였지만, 10 Gy가 조사되는 체적에서는 8-IMRT가 0.61±0.11%로 가장 높은 값을 보이고 VMAT이 0.51±0.15%로 가장 적은 체적이 포함되는 것을 확인하였다.
이번 연구에서는 빔의 조사시간과 치료계획 시간에 대한 결과를 제시하지는 않았지만, IMRT의 경우 빔의 수가 증가할수록 그리고 VMAT의 경우 회전 수가 증가할수록, 갠트리 간격이 좁아질수록 소조사면의 수와 선량률의 증가로 이어지고 이것은 치료계획시간은 물론 실제 치료를 하는 시간도 증가하게 된다. Table 3에서 확인 할 수 있듯 12개의 조사면으로 이루어진 IMRT의 경우 가장 많은 소조사면의 수와 선량률을 보이고 있다.
전반적으로 12-IMRT가 높은 값을 보이고, 처방선량 내의 값인 90∼95%의 값에서는 VMAT보다 8-IMRT 가 높은 값을 보이지만 처방선량을 벗어난 105∼110%의 값에서는 VMAT이 약간 더 높거나 유사한 값을 보였다.
전체 평균값을 비교해봤을 때 12-IMRT가 소조사면의 수 199±21.60개, 총 선량률 1,314.18±129.95 MU로 가장 높은 값을 보였고, 8-IMRT가 162.6±22.52개, 1,152.34± 161.50 MU로 가장 작은 소조사면 수와 총 선량률을 보임을 확인하였다.
이 값은 작은 값을 가질수록 균질성 부분에서 우수함을 알 수 있다. 표적용적에 대한 선량조형지수(conformity index, CI)를 알기위해 표적용적의 체적에 대한 처방선량의 90%, 95%의 선량이 조사되는 체적의 비를 확인하였다.
본 연구 내용에는 포함되지는 않았지만 계산 과정을 살펴본 결과 1단계 계산 후 결과를 보면 DVH상 IMRT 에 비해 VMAT이 더 우수한 결과를 보임을 확인할 수 있 었다. 하지만 2단계 과정을 거치면서 VMAT의 PTV를 감싸는 선량이 떨어지면서 IMRT가 DVH 상 더욱 우수한 결과를 보임을 알 수 있었다. IMRT와 VMAT 모두 치료계획 시, 같은 선량 제한치를 가지고 치료계획을 하게 되지만 2 단계 계산 시 적용되는 파라미터는 치료계획의 특성상 달라진다.
후속연구
반면 Clivio와 Verbakel 등8-10)은 두경부와 골반부 치료에서 VMAT이 치료시간을 75∼80% 줄일 수 있다고 보고하고 있다. 이처럼 선량학적인 면과 치료의 효율을 절충할 수 있는 방안의 필요성이 대두되는 시점에서, 이 결과를 토대로 개체 수를 더 늘리고 치료계획시스템에 대한 추가적인 연구를 진행한다면 양측성 유방암 환자의 효율적인 치료를 위한 기준을 도출할 수 있을 것이라 기대된다.
이 환자는 다른 환자에 비해 PTV의 체적이 작다는 특징을 보였다. 한 명의 환자의 결과로 이를 일반화 할 수는 없지만 체적의 차이가 각 치료계획 상에서 어떤 결과의 차이를 보이는지는 추가적인 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
단측성 유방암의 방사선 치료는 무엇을 이용해 치료가 많이 이루어지는가?
일반적으로 단측성 유방암의 방사선 치료는 쇄기필터를 이용한 접선치료로 가장 많이 이루어지지만 그 외에도 Multi Static Fields를 이용한 순방향 세기조절방사선 치료, 역 치료 계획의 세기조절방사선치료, 체적조절회전방사선 치료 방법2)으로도 시행된다.
유방암에 걸린 대부분의 환자들은 어떤 유방암으로 진단받고 치료받는가?
7%를 보고하고 있다. 대부분의 환자들은 단측성 유방암으로 진단받고 치료받는다. 동시에 양측 유 방에서 발생하는 양측성 유방암은 흔히 발병하는 사례는 아니다.
유방암의 연령대 별 발생률은 어느정도인가?
유방암은 보건복지부 중앙암등록본부의 2010년 통계에 따르면 갑상선암, 위암, 대장암에 이어 4번째로 발생 빈도가 높은 암이다. 연령대별로는 40대가 36.2%, 50대가 28.4%, 60대가 13.7%를 보고하고 있다. 대부분의 환자들은 단측성 유방암으로 진단받고 치료받는다.
참고문헌 (10)
Fisher B, Anderson S, Redmond CK, et al: Reanalysis and results after 12 years of follow-up in a randomized clinical trial comparing total mastectomy with lumpectomy with or without irradiation in the treatment of breast cancer. N Engl J Med 333(22):1456-1461 (1995)
Nicolini G, Clivio A, Fogliata A, et al: Simultaneous integrated boost radiotherapy for bilateral breast: a treatment planning and dosimetric comparison for volumetric modulated arc and fixed field intensity modulated therapy. Rad Oncol 4(1):27 (2009)
Intensity Modulated Radiation Therapy Collaborative Working Group: Intensity modulated radiotherapy: current status and issues of interest. Int J Radiation Oncology Biol Phys 51(4):880-917 (2001)
Lafond C, Gassa F, Odin C, et al: Comparison between two treatment planning systems for volumetric modulated arc therapy optimization for prostate cancer. Eur J Med Phys 30(1):1-8 (2013)
Martha MM, Di Y, Inga G, Alvaro M: Clinical applications of volumetric modulated arc therapy. Int J Radiation Oncology Biol Phys 77(2):608-616 (2010)
Clivio A, Fogliata A, Franzetti-Pellanda A, et al: Volumetricmodulated arc radiotherapy for carcinomas of the anal canal: A treatment planning comparison with fixed field IMRT. Radiother Oncol 92(1):118-124 (2009)
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