의료용 선형가속기 (linear accelerator)와 나선형 컴퓨터 단층 촬영 장치 (helical computed tomography scanner)의 결합 장치인 토모테라피는 세기 변조 방사선 치료 (intensity modulated radiation therapy(IMRT))의 큰 혁신을 이끌었다. 토모테라피 치료 과정에서, Megavoltage computed tomography (MVCT) 영상획득은 치료 환자의 정확한 자세 정렬을 위해 치료 전 또는 후에 이용된다. 그러나 이는 환자의 총 선량을 증가시키는 결과를 만들며, 본 연구는 이처럼 MVCT 영상 획득 시 증가되는 선량을 Cylindrical "Cheese" Phantom을 이용하여 측정, 비교하였다. 각각의 pitch 별로 (1, 2, 3 mm) 동일한 개수의 slice (10 slice), 그리고 동일한 length (약 9 cm)를 scanning하여, 이때의 선량 (MVCT Scanning Dose)을 A1SL ion chamber를 이용하여 측정하였다. 측정 결과 동일한 Slice 개수 (각각의 pitch 당 10개)일 때, MVCT scanning dose의 평균값은 각각 (pitch 1, 2, 3mm) 2.24 cGy, 1.02 cGy, 0.81 cGy가 측정되었다. 동일한 length에서 MVCT scanning dose의 평균값은 각각 (pitch 1, 2, 3mm) 2.47 cGy, 1.28 cGy, 0.88 cGy가 측정되었다. 이는 할당된 pitch와 scanning length가 MVCT scanning dose에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 매개 변수임을 말하며, pitch는 MVCT scanning dose와 역비례 관계를 나타냈다. 때문에 적절한 pitch와 scanning length의 선택으로 치료 선량 외의 추가 선량을 최소로 줄여야 하겠다.
의료용 선형가속기 (linear accelerator)와 나선형 컴퓨터 단층 촬영 장치 (helical computed tomography scanner)의 결합 장치인 토모테라피는 세기 변조 방사선 치료 (intensity modulated radiation therapy(IMRT))의 큰 혁신을 이끌었다. 토모테라피 치료 과정에서, Megavoltage computed tomography (MVCT) 영상획득은 치료 환자의 정확한 자세 정렬을 위해 치료 전 또는 후에 이용된다. 그러나 이는 환자의 총 선량을 증가시키는 결과를 만들며, 본 연구는 이처럼 MVCT 영상 획득 시 증가되는 선량을 Cylindrical "Cheese" Phantom을 이용하여 측정, 비교하였다. 각각의 pitch 별로 (1, 2, 3 mm) 동일한 개수의 slice (10 slice), 그리고 동일한 length (약 9 cm)를 scanning하여, 이때의 선량 (MVCT Scanning Dose)을 A1SL ion chamber를 이용하여 측정하였다. 측정 결과 동일한 Slice 개수 (각각의 pitch 당 10개)일 때, MVCT scanning dose의 평균값은 각각 (pitch 1, 2, 3mm) 2.24 cGy, 1.02 cGy, 0.81 cGy가 측정되었다. 동일한 length에서 MVCT scanning dose의 평균값은 각각 (pitch 1, 2, 3mm) 2.47 cGy, 1.28 cGy, 0.88 cGy가 측정되었다. 이는 할당된 pitch와 scanning length가 MVCT scanning dose에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 매개 변수임을 말하며, pitch는 MVCT scanning dose와 역비례 관계를 나타냈다. 때문에 적절한 pitch와 scanning length의 선택으로 치료 선량 외의 추가 선량을 최소로 줄여야 하겠다.
Helical Tomotherapy is an innovative means of delivering intensity modulated radiation therapy (IMRT) using a device that merges features of a linear accelerator and helical computed tomography (CT) scanner. Hereat, during helical tomotherapy process, megavoltage computed tomography (MVCT) image are...
Helical Tomotherapy is an innovative means of delivering intensity modulated radiation therapy (IMRT) using a device that merges features of a linear accelerator and helical computed tomography (CT) scanner. Hereat, during helical tomotherapy process, megavoltage computed tomography (MVCT) image are usually used for guiding the precise set-up of patient before/after treatment delivery. But which would certainly increase the total dose for patients, this study was to investigate the imaging dose of MVCT using the cylindrical "Cheese" phantom on a tomotherapy machine. A set of cylindrical "Cheese" phantom was adopted for scanning with respectively pitch value (1, 2, 3 mm) with same number slice (10 slice), same length (approximately 9 cm) and phantom set-ups on the couch of tomotherapy system. The average MVCT imaging dose were measured using A1SL ion chamber inserted in the phantom with preset geometry. The MVCT scanning average dose for the cylindrical "Cheese" phantom was 2.24 cGy, 1.02 cGy, 0.81 cGy during respectively pitch value (pitch 1, 2, 3 mm) with same number slice (10 slice), and same length's average dose was 2.47 cGy, 1.28 cGy, 0.88 cGy respectively (pitch 1, 2, 3 mm). Two major parameters, the assigned pitch numbers and scanning length, where the most important impacts to the dose variation. The MVCT dose was inversely proportional to the CT pitch value. The results may provide a reliable guidance for proper planning design of the scanning region, which is valuable to help minimize the extra dose to patient. Questionnaires were distributed to Radiology departments at hospitals with 300 sickbeds throughout the Pohang region of North Gyeongsang Province concerning awareness and performance levels of infection control. The investigation included measurements of the pollution levels of imaging equipment and assistive apparatuses in order to prepare a plan for the activation of prevention and management of hospital infections. The survey was designed to question respondents in regards to personal data, infection management prevention education, and infection management guidelines.
Helical Tomotherapy is an innovative means of delivering intensity modulated radiation therapy (IMRT) using a device that merges features of a linear accelerator and helical computed tomography (CT) scanner. Hereat, during helical tomotherapy process, megavoltage computed tomography (MVCT) image are usually used for guiding the precise set-up of patient before/after treatment delivery. But which would certainly increase the total dose for patients, this study was to investigate the imaging dose of MVCT using the cylindrical "Cheese" phantom on a tomotherapy machine. A set of cylindrical "Cheese" phantom was adopted for scanning with respectively pitch value (1, 2, 3 mm) with same number slice (10 slice), same length (approximately 9 cm) and phantom set-ups on the couch of tomotherapy system. The average MVCT imaging dose were measured using A1SL ion chamber inserted in the phantom with preset geometry. The MVCT scanning average dose for the cylindrical "Cheese" phantom was 2.24 cGy, 1.02 cGy, 0.81 cGy during respectively pitch value (pitch 1, 2, 3 mm) with same number slice (10 slice), and same length's average dose was 2.47 cGy, 1.28 cGy, 0.88 cGy respectively (pitch 1, 2, 3 mm). Two major parameters, the assigned pitch numbers and scanning length, where the most important impacts to the dose variation. The MVCT dose was inversely proportional to the CT pitch value. The results may provide a reliable guidance for proper planning design of the scanning region, which is valuable to help minimize the extra dose to patient. Questionnaires were distributed to Radiology departments at hospitals with 300 sickbeds throughout the Pohang region of North Gyeongsang Province concerning awareness and performance levels of infection control. The investigation included measurements of the pollution levels of imaging equipment and assistive apparatuses in order to prepare a plan for the activation of prevention and management of hospital infections. The survey was designed to question respondents in regards to personal data, infection management prevention education, and infection management guidelines.
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문제 정의
36 MeV)[3],[4],[5]의 방사선을 사용하기 때문에 환자에게 계획된 선량보다 더 많은 방사선이 들어가게 된다. 본 논문의 목적은 MVCT 촬영 시 사용하는 고정된 3가지 protocol의 각 Slice Thickness (pitch 1 mm, pitch 2 mm, pitch 3 mm)에서의 Point dose 차이를 정량적으로 비교해봄으로써, 임상치료에서의 유용성(Good Image Quality and Lower Absorbed dose)을 알아보고자 한다.
가설 설정
각 Slice Thickness마다 Image Quality의 차이는 존재한다. 각 병원마다 사용하는 Protocol은 다를 것이고 치료하는 부위마다 사용하는 Protocol은 다를 것이다. 환자치료에 있어서 정확성을 잃지 않으면서 최소한의 피폭선량을 유지하기 위해서 각 Protocol간의 적절한 선택이 무엇보다도 중요시 되어야 할 것이다.
제안 방법
둘째, 동일한 Scan Volume (약 9cm)을 정한 뒤, 그에 따른 각 Slice Thickness (pitch 1, 2, 3 mm)별로 측정, 선량차이를 비교하여, 총 3번의 실험을 통해 평균값을 구하였다.
실제 치료 시 환자가 받는 선량을 직접 측정 할 수 없으므로, MSAD (Multiple scan average dose) 방법을 이용하여 ion chamber가 직접 받는 선량과 주변 Slice의 scatter를 통합한 Point dose를 측정하였다[6]. MSAD는 Phantom의 전체적인 Volume을 Scan 할 때, 중심부위의 평균적인 Point dose 값을 나타낸다[7].
실험은 두 가지 방법으로 나누어 실시하였다. 실제 환자 치료 전에 수행하는 DQA (Delivery Quality Assurance) Procedure를 이용하여, 첫째, 동일한 Slice 개수(10 Slice)를 정하고 이에 각 Slice Thickness (pitch 1, 2, 3 mm)별로 측정, 선량차이를 비교하여, 총 3번의 실험을 통해 평균값을 구하였다. 즉, pitch 1 mm, scan slice 두께 2 mm로 10개의 slice를 scan 하였을 때, 총 scan length는 2.
실험은 두 가지 방법으로 나누어 실시하였다. 실제 환자 치료 전에 수행하는 DQA (Delivery Quality Assurance) Procedure를 이용하여, 첫째, 동일한 Slice 개수(10 Slice)를 정하고 이에 각 Slice Thickness (pitch 1, 2, 3 mm)별로 측정, 선량차이를 비교하여, 총 3번의 실험을 통해 평균값을 구하였다.
]에 나타내었다. 이 데이터를 바탕으로 각각 총 3번의 측정을 통해 평균값을 구하여, pitch 1 mm (Fine), pitch 2 mm (Normal), pitch 3 mm (Coarse) 간의 선량을 비교 분석해 보았다.
대상 데이터
그리고 2개의 반원 형태를 rubber ties로 고정해, 직경 30 cm, 길이 18 cm의 원통 형태인 Cylindrical "Cheese" Phantom과 8 channel의 TomoElectrometer, 온도와 기압의 보정은 Lufft C-100, C-300 model(germany)을 사용하였다.
사용하는 장비로는 Tomotherapy사의 Hi-ART II와, 각 Slice 두께 (pitch 1 mm, pitch 2 mm, pitch 3 mm)에 따른 Point dose를 측정하고자 직경 6.4 mm(0.250"), Collecting volume 0.057 cc인 Exradian A1SL ion Chamber를 사용하였다.
성능/효과
결과적으로 보면 환자에게 직접적인 치료목적외의 부수적인 추가 선량은 pitch value, scanning length와 밀접한 관계가 있으며, 이는 작은 pitch value와 큰 scanning 체적일수록 추가 선량을 증가시킨다는 것이다. 또한 고정된 pitch 값을 사용하므로 비대한 환자가 왜소한 환자에 비해 더 적은 선량을, 같은 이유로 동일한 환자일 경우 흉부와 복부의 선량이 체적이 작은 머리와 목에 비해 더 적은 선량을 받을 것이다.
또한, 각 Slice Thickness 마다 일정한 Scan Volume(약 9cm)을 정하고 Scan한 각각의 평균값은 pitch 1 mm 일 때 2.47 cGy, pitch 2 mm 일 때 1.28 cGy, pitch 3 mm일 때 0.88 cGy가 측정되었다. 역시 pitch 3 mm를 기준으로 본다면, pitch 2 mm는 145.
. 실질적인 환자의 방사선치료 행위 전에 매번 MVCT image를 획득하여, 이미 획득한 치료계획용의 kVCT image와 자세 정렬 상태 등을 내, 외부적으로 비교, 보정함으로써 기존의 방사선 치료보다 더욱 정교하고 세밀한 치료가 가능하다. 이러한 장점에도 불구하고 매번 치료시마다 촬영하는 MVCT image는 진단용의 kVCT image가 아닌 치료 시 사용하는 고에너지(3.
분할 조사 당 20% 이상에서 5mm 이상의 오차를 보인다는 결과가 보고되었다[7]. 이는 영상 획득의 중요성을 나타내는 결과라 할 수 있지만 그에 따른 피폭선량의 증가 역시 간과 할 수 없는 문제이므로 이를 측정하기 위해 본 논문에서는 각 Slice Thickness (pitch 1 mm, 2 mm, 3 mm)간의 Point dose 차이를 비교해 본 결과, 최대 3배에 가까운 차이를 보였다. 환자의 Daily dose를 200cGy로 가정하였을 경우, 하루에 많게는 1%이상의 선량이 더 들어가는 셈이다.
측정결과, 각각의 pitch 마다 동일한 Slice 개수(10개)로 Scan한 (이때의 scan length는 각각 2, 4, 6 cm) 각각의 평균값은, pitch 1 mm 일 때 2.24 cGy, pitch 2 mm 일 때 1.02 cGy, pitch 3 mm 일 때 0.81 cGy가 측정되었다. 만약 pitch 3 mm를 기준으로 본다면, pitch 2 mm는 126% pitch 1 mm는 277% 선량이 더 들어갔고, pitch 2 mm 값을 기준으로 본다면 pitch 3 mm는 79.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
영상유도 기법과 관련되어 개발된 장치들에는 무엇이 있는가?
현재 많이 이용되고 있는 영상유도 기법 (Radiographic image guidance technique)은 환자의 자세 정렬, 표적의 위치 확인, 외부 조사 빔의 정렬 등에 이용되고 있다. 이에 따라 많은 장치들이 개발, 발전되어 왔으며, kV Cone-Beam CT, MV Cone-Beam CT, 그리고 MVCT를 이용한 Tomotherapy 등등이 그것이다. 그러나 Aird 등은 외부 조사의 선량 전달과정에서 수반되는 추가적인 선량을, 선형가속기의 누설선량과 산란선, 그리고 체내에서 일차선과 산란선에 의해 표적 체적 이외의 부위에 조사되는 선량, 뿐만 아니라 치료 선량과는 직접적인 관계가 없는 확인 영상을 위한 선량 등으로 표현 하였고, 이러한 부가 선량은 전체 치료 기간 중 영상 획득 과정이 많을수록 더욱 증가 한다고 하였다[1].
Tomotherapy는 무엇이 결합된 형태인가?
Tomotherapy는 일반적인 선형가속기에 진단용 fan-beam CT scanner가 결합되어진 형태로, 정상조직과 중요 장기는 보호함과 동시에 종양조직에는 최대의 치료효과를 줄 수 있는 장점이 있다[2]. 실질적인 환자의 방사선치료 행위 전에 매번 MVCT image를 획득하여, 이미 획득한 치료계획용의 kVCT image와 자세 정렬 상태 등을 내, 외부적으로 비교, 보정함으로써 기존의 방사선 치료보다 더욱 정교하고 세밀한 치료가 가능하다.
영상유도 기법은 어디에 이용되고 있는가?
현재 많이 이용되고 있는 영상유도 기법 (Radiographic image guidance technique)은 환자의 자세 정렬, 표적의 위치 확인, 외부 조사 빔의 정렬 등에 이용되고 있다. 이에 따라 많은 장치들이 개발, 발전되어 왔으며, kV Cone-Beam CT, MV Cone-Beam CT, 그리고 MVCT를 이용한 Tomotherapy 등등이 그것이다.
참고문헌 (12)
E. G. A. Aird, "Second cancer risk, concomitant exposure, and IRMER 2000." Br. J. Radol. 77, pp. 983-985, 2004
Mackie T R, Holmes T, Swerdloff S, et al. "Tomotherapy: a new concept for the delivery of dynamic conformal radiotherapy." Med Phys 20, pp. 1709-1719, 1993
Lisa J. Forrest, Thomas Rockwell Mackie, Ken Ruchala, et al. "The utility of megavoltage computed tomography image from a helical tomotherapy system for set-up verification purposes." Int J Radiat Oncol Biol Phys 60, pp. 1639-1644, 2004
Rajesh A. Kinhikar, Zubin Master, Dipak S. Dhote, and Deepak D. Deshpande, "Initial dosimetric experiience with megavoltage computed tomography detectors and estimation of pre and post-repair dosimetric parameters of a first helical Hi-Art II tomotherapy machine in india." Med Phys 34, pp.73-79, 2009
Liu B, Bai M, Fei XL, et al. "Optimization of patient dose parameters of CT examination." Zhong Guo Yi Liao Zhuang Bei 23(3), pp. 54-56, 2008
Amish P. Shah, Katja M. Langen, Kenneth J. Ruchala, et al. "Patient dose from megavoltage computed tomography imaging." Int J. Radiation Oncology Biol. Phys, Vol. 70, No. 5, pp. 1579-1587, 2008
Sanford L. Meeks, Joseph F. Harmon, Katja M. Langen, et al. "Performance characterization of megavoltage computed tomography imaging on helical tomotherapy unit." Med Phys 32, pp. 2673-2681, 2005
Zeidan O A, Langen K M, Meeks S L, et al. "Evaluation of image guidance protocols in the treatment of head and neck cancers." Int J Radiat Oncol Biol Phys 67, pp. 670-677, 2007
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