[논문]폐암환자의 비동일평면 선속 빔 치료 시 HexaPOD evo RT system 의 정확성 평가

장세욱; 조강철; 이상규; 김주호; 조정희

[국내논문] 폐암환자의 비동일평면 선속 빔 치료 시 HexaPOD evo RT system 의 정확성 평가
Evaluation of the accuracy of the HexaPOD evo RT system using Non-coplanar beams in lung cancer 원문보기

대한방사선치료학회지 = The Journal of Korean Society for Radiation Therapy, v.27 no.2, 2015년, pp.115 - 122

장세욱 (연세암병원 방사선 종양학과) , 조강철 (연세암병원 방사선 종양학과) , 이상규 (연세암병원 방사선 종양학과) , 김주호 (연세암병원 방사선 종양학과) , 조정희 (연세암병원 방사선 종양학과)

초록
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목 적 : 폐암환자의 비동일면 선속 빔(Non-coplanar beam) 을 이용한 방사선치료 시 HeaxPOD evo RT system(6D couch)의 정확성을 평가 하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 SBRT 환자 중 비동일면 선속 빔을 사용한 폐암환자 13명과, 동일면 선속 빔을 사용하는 폐암환자 10명을 대상으로 하였다. 대상 환자의 자세보정에 있어 Pitch, Roll, Yaw 방향에 대한 보정을 적용, 미적용으로 구분하고, 레이저(Laser)를 Arccheck(Helical grid diode detectors)의 동 중심점에 정렬시킨 후 Arccheck으로 ${\gamma}$값과 전리함(Pinpoint type chamber)을 이용하여 점 선량을 측정하였다. 평가를 위해 점 선량 측정값과 ${\gamma}$-Index(3% / 3 mm, 2% / 2 mm)를 지표로 비교분석 하였다. 결 과 : HexaPOD 미적용 시 치료계획과 비교하여 동일평면 선속 빔의 경우 ${\gamma}$-Index<1(${\gamma}=1$, 3% / 3 mm) 비율은 97.3%, 점 선량은 0.8% 의 차이를 보였다. 비 동일평면 선속 빔의 경우 각각 90.8%, 0.7%로 나타났다. HexaPOD 적용 시, 같은 조건에서 동일평면 선속 빔의 경우 각각 99.5%, 0.6%를 나타냈으며, 비 동일평면 선속 빔의 경우 각각 97.8%, 0.5%의 결과를 나타냈다. ${\gamma}$-Index<1(2% / 2 mm)의 경우, HexaPOD 미적용 시 동일평면 선속 빔의 경우 82%, 비 동일평면 선속 빔의 경우 78.3%를 나타냈으며 HexaPOD 적용 시 각각 91.2%, 93.4%의 결과가 나타났다. 결 론 : HexaPOD를 적용한 경우가 더욱 정확성이 향상되는 것을 확인할 수 있어, 고 정밀 방사선치료의 비 동일평면 선속 빔 사용 시 HexaPOD 사용이 필요할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose : The aim of this study, evaluate the accuracy of HeaxPOD evo RT system using the non-coplanar beam. Materials and Methods : 13 treatment plans are used which applied non-coplanar beams and 10 treatment plans which coplanar beams are used. the correction value what adjust to 6D couch is determined by each patient's setup errors only rotation direction. The study executed followings. first, Applying the correction value, measure the point dose and calculate the ${\gamma}$-index(${\gamma}=3%$ / 3 mm, ${\gamma}=2%$ / 2 mm). second, acquire data as previous methods without correction by HexaPOD. Results : For comparing the two results, we find out the more precise applying HexaPOD by point dose 0.2% in coplanar and non-coplanar. in the case of ${\gamma}$-index<1(${\gamma}=3%$ / 3 mm), more precise 2.2% in coplanar and 7% in Non-coplanar. Particularly, ${\gamma}$-index<1(2% / 2 mm) show the difference 9.2% in coplanar and 15.1% non-coplanar between apply HexaPOD and dose not apply HexaPOD. Conclusion : Using the HexaPOD is more precise than without HexaPOD. It suggests that HexaPOD evo RT system is very useful for precise and high dose delivery.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 HexaPOD evo RT system을 이용한 비 동일평면 선속 빔을 사용 시 HexaPOD의 회전방향보정 유무에 따른 정확성을 평가하고, 임상적으로 유용한지 알아보고자 한다.

제안 방법

환자는 Civco사의 팔 지지대(arm-rest)를 이용하여 바로 누운 자세(supine position)에서 팔을 머리위로 편안하게 올린 상태를 유지한 후 모의 치료 조준용 CT-simulator(SOMATOM Senseation Open 16 MDCT, Siemens AG, Germany & Aquilion LB, TSX-201A, Toshiba, Japan)를 이용하여 치료계획에 필요한 CT영상을 획득하였다.
CT영상은 네트워크(Digital Image Communication in medicine; DICOM)을 통해 치료계획 시스템(Radiation Treatment Planning System; RTP)으로 전송하였다. 이후 Ray Station 4.
CT영상은 네트워크(Digital Image Communication in medicine; DICOM)을 통해 치료계획 시스템(Radiation Treatment Planning System; RTP)으로 전송하였다. 이후 Ray Station 4.5(Ray Search Laboratories, Sweden)을 이용하여 종양의 위치 및 모양에 적절한 선량분포를 만들어내기 위해 6개에서 8개의 비 동일평면 선속 빔을 사용하여 치료계획을 수립하였으며, 동일평면 선속 빔을 이용한 치료로 최적화 및 목적된 선량을 전달할 수 있는 환자의 경우 동일평면 선속 빔을 이용하여 치료계획을 수립하였다.
선량 전달의 정확도를 평가하기 위한 지표로 점 선량(Point Dose)를 측정하였고 이를 위해 PinPoint Chamber(A1SL, Standard Imaging, USA)를 이용하였다. 선량 분포도를 평가 하기위해서는 Arccheck(Helical diode type, Sunnuclear, USA)을 이용하였다.
이와 달리 HexaPOD를 적용한 경우는 위와 동일하게 Arccheck을 임의로 회전시킨 후 테이블이 회전되지 않은 상태에서 HexaPOD를 이용하여 회전방향에 대한 보정을 실시하여 Arccheck의 X, Y, Z축에 레이저를 정확히 정렬시켜 Arccheck의 동중심점에 레이저가 정렬되도록 하였다. 각각의 HexaPOD 적용, 미적용에 따른 상태에서 2회씩 선량을 전달하였다(Fig. 1).
Arccheck을 이용하여 선량분포를 얻고 이를 SNC-Patient를 이용하여 Distance to Agree (DTA) 3 mm, 3%의 조건과, DTA 2 mm, 2%의 조건에서 Gamma Index가 1 이하인 경우를 구하였다(Fig. 2).
HexaPOD를 적용하지 않을 경우의 상태를 구현하기 위하여 Arccheck을 실제 치료 시 각각의 환자들의 회전방향(Rotation: Pitch, Roll, Yaw)에 대한 보정 값으로 임의로 회전을 시킨 후 테이블이 회전되지 않은 상태에서 회전된 각각의 3방향의 평균지점을 Arccheck의 동중심점(Isocenter)으로 하여 레이저(Laser)를 정렬시켰다. 이와 달리 HexaPOD를 적용한 경우는 위와 동일하게 Arccheck을 임의로 회전시킨 후 테이블이 회전되지 않은 상태에서 HexaPOD를 이용하여 회전방향에 대한 보정을 실시하여 Arccheck의 X, Y, Z축에 레이저를 정확히 정렬시켜 Arccheck의 동중심점에 레이저가 정렬되도록 하였다.

대상 데이터

본원에서 치료한 폐암환자 중 동일평면 선속 빔(Coplanar beam)을 사용한 10명과 비 동일평면 선속 빔을 사용한 13명을 대상으로 하였다.
선량 전달에 사용된 선형가속기는 VersaHD(Elekta, Sweden)를 이용하였다. 선량 전달의 정확도를 평가하기 위한 지표로 점 선량(Point Dose)를 측정하였고 이를 위해 PinPoint Chamber(A1SL, Standard Imaging, USA)를 이용하였다.

데이터처리

점 선량 측정을 위하여 SNC-PC-Electrometer를 이용하여 챔버에서 수집된 전하량을 기반으로 기온과 기압 등을 보정하여 선량을 측정하였으며, 계획된 치료선량과 비교하였다.

이론/모형

선량 전달에 사용된 선형가속기는 VersaHD(Elekta, Sweden)를 이용하였다. 선량 전달의 정확도를 평가하기 위한 지표로 점 선량(Point Dose)를 측정하였고 이를 위해 PinPoint Chamber(A1SL, Standard Imaging, USA)를 이용하였다. 선량 분포도를 평가 하기위해서는 Arccheck(Helical diode type, Sunnuclear, USA)을 이용하였다.

성능/효과

점 선량 측정 결과 치료계획과 최소 0.1%, 최대 1.9%의 차이가 나타났으며 표준편차는 0.01, 평균 0.8%의 차이가 나타났다. Gamma Index <1 (γ=DTA 3 mm / 3%)의 경우 최소 95.
선량 분포를 분석하기 위한 기준으로 Gamma Index <1 (γ=DTA 3 mm / 3%)의 경우 동일평면 선속 빔에서 HexaPOD 사용 유무에 상관없이 95%이상의 결과를 보여주었으며, HexaPOD 사용시 2.2%의 정확도에 개선이 있었다.
점 선량 측정 결과 치료계획과 최소 0%, 최대 1.8%의 차이가 나타났으며 표준편차는 0.01, 평균 0.6%의 차이가 나타났다. Gamma Index <1 (γ=DTA 3 mm / 3%)의 경우 최소 98.
점 선량 측정 결과 치료계획과 최소 0%, 최대 2.66%의 차이가 나타났으며 표준편차는 0.01, 평균 0.7%의 차이가 나타났다. Gamma Index <1 (γ=DTA 3 mm / 3%)의 경우 최소 85.
점 선량을 측정한 경우 동일평면 선속 빔에서 HexaPOD 적용 시 미적용 시 보다 0.2% 가량 정확성이 개선되었으며, 비 동일평면 선속 빔에서 또한 HexaPOD 사용 시 0.2% 가량 개선되었다. ESTRO-guideline에서는 치료계획 시 선량과 실제 측정된 점 선량과의 차이가 3% 이내임을 권고하고 있는 것을 고려하면 HexaPOD의 사용은 점 선량에 있어 그 정확성 개선이 있음을 확인 하였다⁷⁾ .
비 동일평면 선속 빔의 경우 HexaPOD 미적용 시에는 90.8%, HexaPOD 적용 시 97.7%의 결과를 나타냈다. Stefan등 은 IMRT의 정도관리(Quality Assurance; QA) 시행 및 분석에 있어 Gamma Criteria를 치료 부위 및 시행하는 기관의 환경에 맞게 적절히 사용할 것을 권고 하고 있으며 90% 이상을 제안하고 있다¹⁰⁾.
Gamma Index <1 (γ=DTA 2 mm / 2%)의 경우 동일평면 선속 빔에서 HexaPOD 적용 시 90%, HexaPOD 미적용 시 82% 결과를 나타냈다. 또한 비 동일평면 선속 빔의 경우 HexaPOD 적용 시 90%의 이상의 결과를 보여주었으며, 미적용 시 78%의 결과를 보여주었다(Fig. 4).
더욱 엄격한 Gamma Criteria를 적용하였을 때, HexaPOD 사용은 정확하게 환자의 자세를 보정함으로써 치료 정확성을 높일 수 있지만, HexaPOD를 사용하지 않은 경우 선량 전달의 정확성이 다소 떨어지는 결과가 나타나 HeaxPOD의 사용은 고 선량 및 고 정밀 치료에 매우 효율적임이 확인하였다.
본 연구에서는 HeaxPOD 사용 시 비 동일평면 선속 빔에서의 선량분포 정확도가 동일평면 선속 빔보다 더 크게 증가하였다. 이는 동일평면 선속 빔의 경우 한 각도에서만 보정이 되지 않은 상태에서 빔이 전달이 되나, 비 동일평면 선속 빔의 경우 테이블(Couch)의 여러 각도와 더불어 회전 각도의 정도에 따라 오차 정도가 더 크게 발생되는 것으로 볼 수 있다.
HexaPOD의 사용은 비 동일평면 선속 빔에서 선량전달 정확성 및 선량분포도가 보다 개선되었다. 특히 선량분포의 경우 엄격한 Gamma Criteria에서 HexaPOD 사용 시 정확도가 더욱 크게 향상되었다. 하지만 HexaPOD의 회전방향에 대한 보정 각이 3°미만 이라는 제한이 있어 만약 이를 초과한다면 환자의 재 셋업이 필요하다.

후속연구

하지만 HexaPOD의 회전방향에 대한 보정 각이 3°미만 이라는 제한이 있어 만약 이를 초과한다면 환자의 재 셋업이 필요하다. 따라서 치료 시 제한되는 범위를 초과하지 않도록 환자 자세를 재현한다면 정밀한 치료를 요구하는 고 선량 방사선치료 및 특수치료 등에 있어 HexaPOD의 사용은 유용하고 효과적일 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	방사선 치료의 목적은 무엇인가?	방사선 치료의 목적은 정상장기에 최소한의 선량을, 종양에는 최대한의 선량을 전달하는 것이다. 이를 구현하기 위해 치료기술은 많은 발전을 거듭하였고, Brahme 등에 의해 제시된 세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy; IMRT)는 종양의 모양에 맞게 정밀하게 선량을 전달 할 수 있어 보편적으로 채택되고 있는 치료법이다1).
	IGRT의 장점인 정확하고 치밀한 치료는 어떤 수술에 적합한가?	IGRT는 치료 시 모의치료와 동일한 환자의 자세를 재현하기 위해 치료테이블의 평면상의 3가지 방향인 좌우(Left Right; LR), 위아래(Super Inferior; SI), 전후(Anterior Posterior; AP) 방향으로 오차를 알아내고, 계산된 오차만큼 치료테이블을 보정하여 치료 전 자세를 치료계획시의 자세와 가장 근접하게 재현할 수 있다. 이를 통해 정확하고 정밀한 치료가 요구되는 정위적방사선수술(Stereotactic RadioSurgery; SRS)이나 정위적체부방사선치료(Stereotactic Body Radiation Therapy; SBRT)시 정확한 선량 전달이 가능하다.
	세기조절방사선치료는 무엇인가?	방사선 치료의 목적은 정상장기에 최소한의 선량을, 종양에는 최대한의 선량을 전달하는 것이다. 이를 구현하기 위해 치료기술은 많은 발전을 거듭하였고, Brahme 등에 의해 제시된 세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy; IMRT)는 종양의 모양에 맞게 정밀하게 선량을 전달 할 수 있어 보편적으로 채택되고 있는 치료법이다1). 이와 더불어 정확하게 자세를 재현하는 것이 중요해졌으며 이를 위해 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy; IGRT)가 소개되었다.

참고문헌 (12)

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G. Yan, C. Liu, T. A. Simon et al : On the sensitivity of patient-specific IMRT QA to MLC positioning erros. Clinical Medical Physics. 2009;10(1):120-128

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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