[논문]폐암 정위체부방사선치료 시 고정기구(frame) 사용 유무에 따른 셋업 정확성 평가

지윤서; 장경환; 조병철; 곽정원; 송시열; 최은경; 이상욱

doi:10.14316/pmp.2015.26.4.286

초록
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본 연구의 목적은 폐암의 정위체부방사선 치료 환자에 대하여 정위체부고정기구 사용 유무에 따른 셋업 정확성을 비교 평가하고자 한다. 본원에서 정위체부방사선치료를 받은 총 40명의 환자를 대상으로, 정위체부고정기구를 기반으로 한셋업 방식의 환자군 20명과 고정기구 없이 Wing board를 사용한 환자군 20명으로 구분하여 각 셋업오차를 비교, 분석 하였다. 폐암의 정위체부방사선치료는 총 4~5회에 걸쳐 48~60 Gy 조사되었다. 매 치료 전, 먼저 레이저를 이용하여 환자를 치료중심점에 위치시킨 후 On-board kV 영상장치를 이용하여 2차원 직각영상을 얻어 척추를 기준으로 환자의 위치를 조정한 다음, 3차원 체적 영상을 획득 하여 종양의 위치를 치료중심점에 일치시키고, 마지막으로 호흡에 의한 종양의 위치 확인 및 조정을 위해 2차원 직각 투시영상을 이용하였다. 각 과정에서 얻은 테이블 이동 및 회전 값을 조사하여, 셋업 군별로 계통오차 및 랜덤오차를 구하였다. 고정기구 사용유무에 따른 통계적 유의성을 검증하기 위하여 계통오차에 대한 t-test 시행을 하였고, 셋업의 재현성의 차이를 보기위해 랜덤오차에 대한 F-test를 시행하였다. 나아가 이러한 셋업 방식의 차이가 셋업 여유분의 크기 결정에 영향이 있는지 여부를 평가하기위해 치료계획체적의 여유분을 계산하여 두 방식의 차이를 비교하였다. 정위체부 고정기구를 사용했을 때의 셋업 오차는 수직방향, 길이방향, 수평방향으로 각각 $0.05{\pm}0.25cm$, $0.20{\pm}0.38cm$, $0.02{\pm}0.30cm$이었다. 반면에, Frameless immobilizer을 사용한 단순 고정방법을 사용했을 때의 셋업 오차는 수직방향에서만 통계적으로 유의하게 $-0.24{\pm}0.25cm$으로 증가함을 보였으나, 길이방향, 수평방향에 대해서는 각각 $0.06{\pm}0.34cm$, $-0.02{\pm}0.25cm$의 작거나 비슷한 결과값을 보였다. 정위체부 고정기구를 사용했을 경우, 수직방향, 수직방향 및 길이방향으로의 여유분은 각각, 0.67 cm, 0.99 cm, 0.83 cm였고, Frameless immobilizer시 수직방향으로 0.75 cm, 길이방향으로 0.96 cm, 수평방향으로 0.72 cm로써 수평방향에서 최대 0.11 cm 차이가 남을 알 수 있었다. 결론적으로 정위체부고정기구를 사용하는 것이 환자 자세 재현성을 향상시켜 셋업 오차를 환자의 전후, 위아래 방향으로의 약 0.1~0.2 cm씩 줄일 수 있을 것으로 평가하였다. 다만 정위체부 고정기구 사용에 따른 시간 소요 및 치료절차의 복잡성에 비해 그 효과는 그리 크지 않았다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to evaluate the set up accuracy using stereotactic body frame and frameless immobilizer for lung stereotactic body radiation therapy (SBRT). For total 40 lung cancer patients treated by SBRT, 20 patients using stereotactic body frame and other 20 patients using frameles...

The purpose of this study was to evaluate the set up accuracy using stereotactic body frame and frameless immobilizer for lung stereotactic body radiation therapy (SBRT). For total 40 lung cancer patients treated by SBRT, 20 patients using stereotactic body frame and other 20 patients using frameless immobilizer were separately enrolled in each group. The setup errors of each group depending on the immobilization methods were compared and analyzed. All patients received the dose of 48~60 Gy for 4 or 5 fractions. Before each treatment, a patient was first localized to the treatment isocenter using room lasers, and further aligned with a series of image guidance procedures; orthogonal kV radiographs, cone-beam CT, orthogonal fluoroscopy. The couch shifts during these procedures were recorded and analyzed for systematic and random errors of each group. Student t-test was performed to evaluate significant difference depending on the immobilization methods. The setup reproducibility was further analyzed using F-test with the random errors excluding the systematic setup errors. In addition, the ITV-PTV margin for each group was calculated. The setup errors for SBF were $0.05{\pm}0.25cm$ in vertical direction, $0.20{\pm}0.38cm$ in longitudinal direction, and $0.02{\pm}0.30cm$ in lateral direction, respectively. However the setup errors for frameless immobilizer showed a significant increase of $-0.24{\pm}0.25cm$ in vertical direction while similar results of $0.06{\pm}0.34cm$, $-0.02{\pm}0.25cm$ in longitudinal and lateral directions. ITV-PTV margins for SBF were 0.67 cm (vertical), 0.99 cm (longitudinal), and 0.83 cm (lateral), respectively. On the other hand, ITV-PTV margins for Frameless immobilizer were 0.75 cm (vertical), 0.96 cm (longitudinal), and 0.72 cm (lateral), indicating less than 1 mm difference for all directions. In conclusion, stereotactic body frame improves reproducibility of patient setup, resulted in 0.1~0.2 cm in both vertical and longitudinal directions. However the improvements are not substantial in clinic considering the effort and time consumption required for SBF setup.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

하지만, 폐암 정위체부방사선치료에서 두 가지의 시스템, 즉 SBF (Elekta AB, Stockholm, Sweden)와 frameless immobilizer (Klarity Medical Products, Newark, Ohio, USA) 시스템을 이용하였을 때 셋업 정확성 및 분할치료 간 오차에 대해서 직접적으로 비교 및 평가한 연구는 없었다. 따라서, 본 연구의 목적은 폐암 정위체부방사선치료 시 고정기구사용 유무에 따른 치료 전 셋업 오차를 평가하고, 셋업 오차를 보상하기 위해서 계통(systematic)오차와 랜덤(random)오차 결과로부터 여유분을 계산하여 비교 및 평가하는 것이다. ;

제안 방법

본 연구는 40명의 폐암 진단을 받은 환자를 대상으로 하였다. 2014년 11월부터 2015년 11월까지 본 기관의 폐암의 정 위체부방사선치료 프로토콜에 따라 치료를 진행했던 환자를 대상으로 하였고, 4차원 전산화단층촬영 영상, 2차원 직각영상, 투시영상(fluoroscopy image) 및 3차원 원뿔형빔전산화단층촬영 영상 등을 이용하여 후향연구를 진행하였다. 대상 환자들은 2군, 즉 SBF를 사용한 군과 frameless immobilizer를사용한 군으로 나누어서 실험을 진행하였다.
하지만 정위체부 환자 고정기구의 사용으로 인해 치료 준비 단계에서 작업 부하 및 치료 시간의 지연을 수반하는 단점이 있다. 본 연구에서는 폐암 정위체부방사선 치료 환자에 대하여 고정장치 사용의 유무에 따른 셋업의 정확도를 비교 평가하였다. 이를 위해 초기의 치료 테이블의 이동 값에서 치료 전 까지 테이블 이동 값의 변화량을 구하고, 이를 기반으로 계산된 여유분을 계산하였다.

대상 데이터

본 연구는 40명의 폐암 진단을 받은 환자를 대상으로 하였다. 2014년 11월부터 2015년 11월까지 본 기관의 폐암의 정 위체부방사선치료 프로토콜에 따라 치료를 진행했던 환자를 대상으로 하였고, 4차원 전산화단층촬영 영상, 2차원 직각영상, 투시영상(fluoroscopy image) 및 3차원 원뿔형빔전산화단층촬영 영상 등을 이용하여 후향연구를 진행하였다.

데이터처리

셋업 오차는 고정기구의 사용 유무에 따라 각 방향으로부터 오차를 분석하였다. 각각 수평방향(RL), 길이 방향(SI), 수직 방향(AP)방향에서의 x, y, z를 이용하여 다음의 공식을 이용하여 3D 벡터값을 구하고, 치료일정에 따른 각 환자 별 이동 값에 대하여 4차원적으로 각각 평균값을 구하였다.
고정기구 사용 유무에 따른 셋업 정확성을 비교하기 위하여, 각 방향에서의 환자 별 치료테이블의 이동 값의 평균에 대해 두 모집단의 평균을 비교하는 t-test 방법을 통하여 유의수준 5%에 의한 계통 오차의 유의성을 검증하였다. 나아가서, 고정기구장치의 사용이 분할치료간 위치 재현성을 높여주는지를 확인하기 위해 고정기구 사용여부에 따른 랜덤오차에 대하여 F-검정을 통해 유의성을 평가하였다.
고정기구 사용 유무에 따른 셋업 정확성을 비교하기 위하여, 각 방향에서의 환자 별 치료테이블의 이동 값의 평균에 대해 두 모집단의 평균을 비교하는 t-test 방법을 통하여 유의수준 5%에 의한 계통 오차의 유의성을 검증하였다. 나아가서, 고정기구장치의 사용이 분할치료간 위치 재현성을 높여주는지를 확인하기 위해 고정기구 사용여부에 따른 랜덤오차에 대하여 F-검정을 통해 유의성을 평가하였다. ;

성능/효과

Van Herk 공식에 의해 Table 4에 나타나 있는 결과값을 이용하여 각 방향에서의 여유분을 구한결과 SBF 사용 시, AP방향, SI방향, RL 방향에서 각각 0.67, 0.99, 0.83 cm이고,Frameless immobilizer을 이용해 align을 맞췄을 때에는 수직 방향에서 0.75 cm, SI방향에서 0.96 cm, RL방향에서 0.72cm이다.
46 cm로 보고하였다. 하지만 본 연구는 VacLok을 이용하지 않고, Wing board만 을 이용하여 셋업을 하는 것으로,위의 연구 결과와 비교하였을 때, VacLok을 사용하지 않았음에도 불구하고 측정된 셋업 오차가 약 0.1∼0.2 cm 작은 것으로 나타났다.
Frameless immobilizer 사용했을 때의 셋업 오차는 고정기구를 사용했을 때의 셋업 오차보다 수직 방향으로 통계적 유의성이 있는 것으로 나타났다. 그러나 시간과 노력이 요구되는 고정기구를 사용한 치료 셋업이 모든 방향에서 더 효과적으로 정확하지는 않았으며, 고정기구를 사용하지 않고 immobilizer만을 이용하여 종양의 위치 결정하는 치료 셋업이 비슷한 정확성을 가짐을 확인하였다.

후속연구

그러나 본 연구는 초기 값에 대하여 최종 이동 값에 대한 셋업 오차 평가로 OBI를 이용한 2D∼2D, 3D∼3D 정합 이후 종양의 위치 결정에 미치는 각각의 인자에 대하여 각 방향에서 세분화 된 분석이 필요하며, 또한 여유분 결정에 있어 치료 중 오차 및 종양의 크기 또는 위치에 따른 셋업오차 값에 대하여는 추가 분석이 필요하다 하겠다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정위체부방사선치료 기법에서 치료결과를 증대시키기 위해 필요한 것은?	폐암의 효과적인 치료 방법으로, 정위체부방사선치료(SBRT: Stereotactic Body Radiation Therapy) 기법은 정상장기에 전달되는 방사선량을 최소화 하는 동시에 종양에 전달되는 방사선량을 최적화 할 수 있기 때문에 최근에 사용률이 빠르게 증대되고 있다.1,2) 1회 치료 시 고 선량이 전달되는 정위체부방사선치료 기법은 치료결과를 증대시키기 위해 정확한 종양의 위치결정(localization)과 환자 셋업 및 고정기구가 필요하다.3) 이러한 목적으로 정위체부고정기구(stereotactic body frames, SBF)가 개발되어 정위체부방사선치료에 이용되어 오고 있다.
	페암의 정위체부방사선치료 환자에 대해서 첫 번째 과정은?	페암의 정위체부방사선치료 환자에 대해서 첫 번째 과정은 고정기구를 이용하여 환자의 움직임이 가장 적고, 치료받을 수 있는 가장 편한 자세로 위치시키는 것이다. 이를 위해, 본 연구에서는 SBF (Fig.
	정위체부방사선치료 기법에서 정확한 종양의 위치결정과 환자 셋업 및 고정을 위해 개발된 기구는?	1,2) 1회 치료 시 고 선량이 전달되는 정위체부방사선치료 기법은 치료결과를 증대시키기 위해 정확한 종양의 위치결정(localization)과 환자 셋업 및 고정기구가 필요하다.3) 이러한 목적으로 정위체부고정기구(stereotactic body frames, SBF)가 개발되어 정위체부방사선치료에 이용되어 오고 있다. 하지만 종양의 위치를 직접 확인할 수 있는 kV영상장치가 치료기에 부착되어 사용되면서 광학방식에 의존한 정위체부고정기구의 이용에 따른 불편함 및 시간 지연등을 이유로 환자셋업에 대한 효용성이 감소하고 있는 것이 사실이다.

참고문헌 (19)

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