비인두암 환자에 대한 세기조절 방사선치료 시 이용되는 MVCT와 kV-CBCT의 수정체 흡수선량 평가 Evaluation of the Lens Absorbed Dose of MVCT and kV-CBCT Use for IMRT to the Nasopharyngeal Cancer Patient원문보기
목 적: 비인두암(Nasopharyngeal cancer) 환자를 세기조절 방사선치료(IMRT)시 영상유도 촬영(MVCT & kV-CBCT)에서의 수정체 흡수선량(absorbed dose)을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 인체모형팬텀(Anderson rando phantom, Alderson Reserch Laboratories Inc., USA)을 대상으로 전산화 단층촬영(lightspeed ultra 16, General Electric, USA)을 실시하였고 획득되어진 이미지를 비인두암 환자의 치료계획에 동일한 조건으로 토모세라피 치료계획장치(Tomotherapy, Inc, USA)와 선형가속기 치료계획장치(Pinnacle 8.0, philips Medicle System)로 동일하게 수립하였다. 열형광선량계(TLD100 Harshaw USA)를 수정체 위치에 위치시키고 토모세라피 MVCT를 세 가지 조건(fine, normal, coarse)에서 촬영, kV-CBCT를 두 가지 조건(low dose head, standard dose head)에서 각각 좌우 3번씩 반복 측정하였다. 결 과: 토모세라피와 선형가속기를 이용하여 실시한 MVCT와 kV-CBCT 촬영 시 수정체의 흡수선량을 측정한 결과 토모세라피 MVCT에서 coarse의 경우 RT 0.8257 cGy, LT 0.8137 cGy, normal의 경우 RT 1.089 cGy, LT 1.188 cGy, fine의 경우 RT 2.154 cGy, LT 2.082 cGy라는 결과를 얻을 수 있었다. 선형가속기 kV-CBCT에선 standard mode의 경우 RT 0.2875 cGy, LT 0.1676 cGy, Low-dose mode의 경우 RT 0.1648 cGy, LT 0.1212 cGy로 나타났다. MVCT와 kV-CBCT의 최대 차이는 약20배 이상인 것을 알 수 있다. 결 론: kV-CBCT가 MVCT을 통해 영상유도 이미지를 얻는 것보다 수정체 흡수선량만으로 고려하였을 때 세기조절 방사선 치료 시 환자가 치료 이외에 받는 선량을 줄일 수 있다고 판단된다. 또한 동일한 치료 장비라 하더라도 다양한 촬영조건에 따라 선량차이가 있다는 것을 알 수 있다.
목 적: 비인두암(Nasopharyngeal cancer) 환자를 세기조절 방사선치료(IMRT)시 영상유도 촬영(MVCT & kV-CBCT)에서의 수정체 흡수선량(absorbed dose)을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 인체모형팬텀(Anderson rando phantom, Alderson Reserch Laboratories Inc., USA)을 대상으로 전산화 단층촬영(lightspeed ultra 16, General Electric, USA)을 실시하였고 획득되어진 이미지를 비인두암 환자의 치료계획에 동일한 조건으로 토모세라피 치료계획장치(Tomotherapy, Inc, USA)와 선형가속기 치료계획장치(Pinnacle 8.0, philips Medicle System)로 동일하게 수립하였다. 열형광선량계(TLD100 Harshaw USA)를 수정체 위치에 위치시키고 토모세라피 MVCT를 세 가지 조건(fine, normal, coarse)에서 촬영, kV-CBCT를 두 가지 조건(low dose head, standard dose head)에서 각각 좌우 3번씩 반복 측정하였다. 결 과: 토모세라피와 선형가속기를 이용하여 실시한 MVCT와 kV-CBCT 촬영 시 수정체의 흡수선량을 측정한 결과 토모세라피 MVCT에서 coarse의 경우 RT 0.8257 cGy, LT 0.8137 cGy, normal의 경우 RT 1.089 cGy, LT 1.188 cGy, fine의 경우 RT 2.154 cGy, LT 2.082 cGy라는 결과를 얻을 수 있었다. 선형가속기 kV-CBCT에선 standard mode의 경우 RT 0.2875 cGy, LT 0.1676 cGy, Low-dose mode의 경우 RT 0.1648 cGy, LT 0.1212 cGy로 나타났다. MVCT와 kV-CBCT의 최대 차이는 약20배 이상인 것을 알 수 있다. 결 론: kV-CBCT가 MVCT을 통해 영상유도 이미지를 얻는 것보다 수정체 흡수선량만으로 고려하였을 때 세기조절 방사선 치료 시 환자가 치료 이외에 받는 선량을 줄일 수 있다고 판단된다. 또한 동일한 치료 장비라 하더라도 다양한 촬영조건에 따라 선량차이가 있다는 것을 알 수 있다.
Purpose: Quantitative comparative evaluation of the difference in eye lens absorbed dose when measured by MVCT and kV-CBCT, though such a dose was not included in the original IMRT treatment plan for the nasopharyngeal cancer patient. Materials and Methods: We used CT (Lightspeed Ultra 16, General E...
Purpose: Quantitative comparative evaluation of the difference in eye lens absorbed dose when measured by MVCT and kV-CBCT, though such a dose was not included in the original IMRT treatment plan for the nasopharyngeal cancer patient. Materials and Methods: We used CT (Lightspeed Ultra 16, General Electric, USA) against an Anderson rando phantom (Alderson Research Laboratories Inc, USA) and established the plan for tomotherapy treatment (Tomotherapy, Inc, USA) and linear accelerator treatment (Pinnacle 8.0, Philips Medicle System) for the achieved CT images on the same condition with the nasopharyngeal cancer patient treatment plan. Then, align the ther-moluminescence dosimeter (TLD100 Harshaw, USA) with the eye lens, shot the lens with Tomotherapy MVCT under 3 conditions (Fine, Normal, and Coarse), and shot both lenses with kV-CBCT under 2 conditions (Low Dose Head and Standard Dose Head) 3 times each. Results: When we analyzed the eye lens absorbed dose according to MVCT and kV-CBCT images by using both Tomotherapy and Pinacle 8.0, we achieved the following result; According to Tomotherapy MVCT, RT 0.8257 cGy in the Coarse mode, LT 0.8137 cGy, RT 1.089 cGy and LT 1.188 cGy in the Normal mode, and RT 2.154 cGy and LT 2.082 cGy in the Fine mode. According to Pinacle 8.0 kV-CBCT, RT 0.2875 cGy and LT 0.1676 cGy in the Standard Dose mode and RT 0.1648 cGy and LT 0.1212 cGy in the Low-Dose mode. In short, the MVCT result was significantly different from that of kV-CBCT, up to 20 times. Conclusion: We think kV-CBCT is more effective for reducing the amount of radiation which a patient is receiving during intensity modulated radiation treatment for other purposes than treatment than MVCT, when we consider the absorbed dose only from the viewpoint of image-guided radiation therapy. Besides, we understood the amount of radiation is too sensitive to the shooting condition, even when we use the same equipment.
Purpose: Quantitative comparative evaluation of the difference in eye lens absorbed dose when measured by MVCT and kV-CBCT, though such a dose was not included in the original IMRT treatment plan for the nasopharyngeal cancer patient. Materials and Methods: We used CT (Lightspeed Ultra 16, General Electric, USA) against an Anderson rando phantom (Alderson Research Laboratories Inc, USA) and established the plan for tomotherapy treatment (Tomotherapy, Inc, USA) and linear accelerator treatment (Pinnacle 8.0, Philips Medicle System) for the achieved CT images on the same condition with the nasopharyngeal cancer patient treatment plan. Then, align the ther-moluminescence dosimeter (TLD100 Harshaw, USA) with the eye lens, shot the lens with Tomotherapy MVCT under 3 conditions (Fine, Normal, and Coarse), and shot both lenses with kV-CBCT under 2 conditions (Low Dose Head and Standard Dose Head) 3 times each. Results: When we analyzed the eye lens absorbed dose according to MVCT and kV-CBCT images by using both Tomotherapy and Pinacle 8.0, we achieved the following result; According to Tomotherapy MVCT, RT 0.8257 cGy in the Coarse mode, LT 0.8137 cGy, RT 1.089 cGy and LT 1.188 cGy in the Normal mode, and RT 2.154 cGy and LT 2.082 cGy in the Fine mode. According to Pinacle 8.0 kV-CBCT, RT 0.2875 cGy and LT 0.1676 cGy in the Standard Dose mode and RT 0.1648 cGy and LT 0.1212 cGy in the Low-Dose mode. In short, the MVCT result was significantly different from that of kV-CBCT, up to 20 times. Conclusion: We think kV-CBCT is more effective for reducing the amount of radiation which a patient is receiving during intensity modulated radiation treatment for other purposes than treatment than MVCT, when we consider the absorbed dose only from the viewpoint of image-guided radiation therapy. Besides, we understood the amount of radiation is too sensitive to the shooting condition, even when we use the same equipment.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 세기조절 방사선치료 전용 치료기인 Tomotherapy장비 Hi-ART와 선형가속기(Novalis, Varian, USA)를 이용하여 비인두암 환자의 전산화치료계획을 설정하고 MVCT와 kV-CBCT 영상을 획득할 때 조사되는 수정체의 흡수선량을 각각의 촬영 조건을 달리하여 TLD측정을 통해 결과를 정량적으로 비교 평가하고자 한다.
제안 방법
4)를 이용하여 OBI (On-Board Imager) system으로 kV-CBCT를 촬영하였다. kV-CBCT 촬영조건은 두 가지 조건으로 standard dose head 모드와 Low dose head 모드로 인체모형펜텀의 눈 가운데 TLD를 위치시키고 5mm 보루스를 올려놓고 좌, 우 3번씩 동일하게 방사선 흡수선량을 측정하여 평균값을 얻어 결과치를 산출하였다(Table 2).
일반적으로 비인두암(Nasopharyngeal Cancer)의 치료 방법으로는 방사선치료와 더불어 항암치료제를 같이 병행한다. 그 중 방사선치료는 기존의 2차원 방사선치료, 3차원 입체조형 방사선치료를 거쳐 영상 유도를 통한 정확한 환자 자세의재현으로 영상 정합과정을 거쳐 치료하는 세기조절 방사선 치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)로 발전 하였다.1) 본원에서는 MVCT를 이용하는 토모세라피(TomoTherapy Inc.
2, philips Medicle System)와 토모세라피 치료계획장치(Tomotherapy, Inc, USA)에 동일하게 처방하였다. 그리고 방사선 치료 시 수정체(lens)에 조사되는 선량은 RTOG (Radiation Therapy Oncology Group) 0539에서 따라 세기조절방사선치료(IMRT)치료 시 치료 계획용 표적체적(Planning Target Volume, PTV)에 총 60 Gy이상 조사되고 1회 치료 시 2 Gy 이상 총 30회 치료를 진행할 때 수정체 흡수선량의 최대제한(constraints) 7 Gy로 권고하는 것을 바탕으로 총 치료 횟수를 30회로 치료계획을 수립하였다.3)
본원에 설치된 선형가속기(Novalis, Varian, USA) 치료장비(Fig. 4)를 이용하여 OBI (On-Board Imager) system으로 kV-CBCT를 촬영하였다. kV-CBCT 촬영조건은 두 가지 조건으로 standard dose head 모드와 Low dose head 모드로 인체모형펜텀의 눈 가운데 TLD를 위치시키고 5mm 보루스를 올려놓고 좌, 우 3번씩 동일하게 방사선 흡수선량을 측정하여 평균값을 얻어 결과치를 산출하였다(Table 2).
우선, 본 실험을 진행하기 위해 인체모형팬텀(Anderson rando phantom, USA) (Fig. 1)을 이용하여 aquaplast mask를 제작하였고 두께(slice thickness) 2.5 mm로 머리(Head)에서 목(Neck)까지 충분히 포함되도록 전산화단층촬영(lightspeed ultra 16, General Electric, USA) (Fig. 2)을 실시하였다.
인체모형팬텀의 눈 가운데 TLD를 위치시키고 5mm 보루스(Fig. 5)를 올려놓고 측정오차를 감안하여 세 가지 모드에서 각각 좌, 우 3번 반복 측정하고 모두 합하여 평균값을 얻어 결과치를 산출했다.6)
정확한 방사선 측정을 위하여 TLD100을 TLD container로 섭씨 400도에서 1시간, 100도에서 2시간 소성(Annealing)을 실시하고 측정되어진 TLD판독은 TLD reader 5500 (Harshaw USA) (Fig. 3)을 사용하여 그 값을 얻었다.4)
획득되어진 이미지를 본원에서 치료하였던 환자의 종양 위치와 일치시켜 임상표적체적(Clinical Target Volume, CTV)은 육안적 종양체적(Gloss Tumor Volume, GTV)에 3 mm 경계여유를 두었으며 계획용 표적체적(Planning Target Volume, PTV)은 CTV+3 mm에 70 Gy가 95% 들어가도록 선형가속기 치료계획장치(Pinnacle 9.2, philips Medicle System)와 토모세라피 치료계획장치(Tomotherapy, Inc, USA)에 동일하게 처방하였다. 그리고 방사선 치료 시 수정체(lens)에 조사되는 선량은 RTOG (Radiation Therapy Oncology Group) 0539에서 따라 세기조절방사선치료(IMRT)치료 시 치료 계획용 표적체적(Planning Target Volume, PTV)에 총 60 Gy이상 조사되고 1회 치료 시 2 Gy 이상 총 30회 치료를 진행할 때 수정체 흡수선량의 최대제한(constraints) 7 Gy로 권고하는 것을 바탕으로 총 치료 횟수를 30회로 치료계획을 수립하였다.
성능/효과
1212 cGy로 나타났으며 3회 측정값의 평균값이다. 그리고 standard와 Low-dose의 측정된 선량의 차이는 최대 2.4배 정도로 나타났다. 위와 동일하게 30회 치료 과정을 통해 얻어 지는 이미지의 수정체 흡수선량은 최대 RT 8.
6배 정도로 나타났다. 그리고 비인두암에 있어 총 치료계획은 30회 이상 수립되기 때문에 치료 전 이미지를 획득하면서 발생되는 흡수선량은 평균 측정값에 30회를 가산하여 최대 RT 64.6 cGy, LT 62.46 cGy가 되는 결과를 얻었다(Table 3).
본 논문의 실험 결과로써 토모세라피의 MVCT와 선형가속기의 kV-CBCT는 치료 전 이미지 획득과정에서 수정체에 가해지는 흡수선량의 결과가 1회 기준 fine에서 Rt 2.201cGy, Low-dose mode에서 Lt 0.1065cGy로 보통 비인두암 환자를 하루 1.8∼2.0Gy으로 70Gy치료처방 총 30회 이상 치료 시 토모세라피(MVCT)와 선형가속기(kV-CBCT)의 차이는 64.43cGy와 3.363cGy로 최대 약 20배 차이가 나는 것을 알 수 있다.
선형가속기(novalis)의 kV-CBCT 촬영 시 흡수되는 수정체 흡수선량의 측정치는 Standard mode의 경우 RT 0.2875 cGy, LT 0.1676 cGy, Low-dose mode의 경우 RT 0.1648 cGy, LT 0.1212 cGy로 나타났으며 3회 측정값의 평균값이다. 그리고 standard와 Low-dose의 측정된 선량의 차이는 최대 2.
4배 정도로 나타났다. 위와 동일하게 30회 치료 과정을 통해 얻어 지는 이미지의 수정체 흡수선량은 최대 RT 8.625 cGy, LT 3.636 cGy라는 결과를 얻었다(Table 4).
토모 세라피의 MVCT 촬영할 경우 수정체 흡수선량의 측정치는 coarse의 경우 RT 0.8257 cGy, LT 0.8137 cGy, normal의 경우 RT 1.089 cGy, LT 1.188 cGy, fine의 경우 RT 2.154 cGy, LT 2.082 cGy라는 결과를 얻을 수 있었다. 이 측정값은 3회 측정한 평균값이며, coarse와 fine의 평균값 측정 차이는 최대 2.
후속연구
결론적으로 비인두암 세기조절 방사선치료 시 수정체 (lens)같이 방사선에 민감한 장기를 충분히 고려하여 치료선량 이외의 선량을 주의 깊게 파악하여 2차적으로 발생하는 부작용을 줄여야 하겠으며, 영상유도 과정에서도 종양의 위치와 크기, 인접한 장기를 고려하여 촬영 조건들을 다양하게 변화하여 최소선량이 주어지도록 고려해야 될 것으로 사료 된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수정체는 어떤 역할을 하는가?
그 중 여러 장기 가운데 눈 앞부분에 위치해 홍채 후방으로 투명하고 빛을 모아주는 역할을 하는 중요한 구조물인 수정체는 두께 약 4 mm, 지름 약 9 mm로 양면이 볼록한 형태로 방사선에 민감한 장기이다. 그러므로 흡수선량을 주의 깊게 관찰함으로써 백내장이나 수정체 혼탁 같은 2차 방사선 장해의 위험도를 최소화하여 치료 후 삶의 질을 최대한 보장해주어야 한다.
비인두암의 방사선 치료는 어떻게 발전하였는가?
일반적으로 비인두암(Nasopharyngeal Cancer)의 치료 방법으로는 방사선치료와 더불어 항암치료제를 같이 병행한다. 그 중 방사선치료는 기존의 2차원 방사선치료, 3차원 입체조형 방사선치료를 거쳐 영상 유도를 통한 정확한 환자 자세의재현으로 영상 정합과정을 거쳐 치료하는 세기조절 방사선 치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)로 발전 하였다.1) 본원에서는 MVCT를 이용하는 토모세라피(TomoTherapy Inc.
세기조절 방사선치료는 무엇인가?
, Madison, WI)와 kV-CBCT를 이용하는 온보드 영상장치(On-Board Imager, OBI, Varian Medical System, USA)가 장착된 선형가속기가 대표적이다. 세기조절 방사선치료(IMRT)는 해부학적으로 비인두 주변 주요장기에 대한 부작용을 최소화 하고 종양에 최대의 방사선을 조사함으로써 비인두암의 주요 치료방법으로 조명 받고 있다. 초기 비인두암(T1, T2)의 종양 제어율(local control)이 87∼100%이며 진행된 비인두암(T3, T4)인 경우 44∼73%로 다른 부위 방사선치료에 비해 뛰어나며 aquaplast mask (WFR-Aquaplast/Qfix System, Avondale, pennsylvania)를 이용한 환자의 고정이 용이하여 세기조절 방사선치료가 많이 이루어지고 있다.
참고문헌 (11)
Bak J, Jeong K, Keum KC, Park SW: On-line image guided radiation therapy using Cone-Beam CT (CBCT). J Korean Soc Ther Radiol Oncol 2006;24:294-299
Worgul BV, Merriam GR, Szechter A, et al.: Lens epithelium and radiation cataract. Arch Ophthalmol 1976;94: 996-999
Pawlicki T, Luxton G, Le QT, Findley D, Ma CM: Lens dose in mlc-based IMRT treatments of the head and neck. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004;59:293-299
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