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문제 정의
- 본 연구에서는 치료계획 전문가에 의하여 순방향 치료계획(Forward Plan, FP)을 수행하고, 같은 표적(target)에 대하여 역방향 치료계획(Inverse plan, IP)을 수립하여 각 치료계획을 비교 하고 역방향 치료계획의 유용성을 평가 하고자 한다.
제안 방법
- 1을 이용하여 병변부위의 용적을 정확히 표시하고, 표적(target)으로 설정하면 자동으로 샷(shot)을 추가하여 target의 모양을 채우는 fill 단계를 거치고, shot들의 가중치를 조절하여 수치적으로 치료계획을 최적화(optimize)하는 단계를 통하여 치료계획이 이루어진다. fill단계와 optimize 단계는 선조건설정에 의하여 달라질 수 있으며 본 연구에서는 같은 선조건으로 설정하여 치료계획에 적용하였다. 선조건 설정의 콜리메터는 FP-1, FP-2의 경우와 마찬가지로 4mm, 8mm 만을 사용하도록 설정하고, fill 단계에서 각 섹터별 콜리메터의 종류를 다르게 하거나 블록(block)이 가능한 복합조사(composite shot) 기능을 사용하였다.
- 청신경초종은 종양의 위치와 형태, 복잡한 주위 구조물과의 관계로 인해 장비종류에 따른 방사선 수술 평가 및 치료계획 평가 시 주로 연구되어 진다[4]. 먼저 럭셀 감마플랜 ver 9.0을 이용하여 2가지 순방향치료계획을 수립 한다. 순방향치료계획 1(FP-1)은 8, 4 mm 콜리메터만을 사용하고, 목표물(target) 경계의 처방 선량 분포(prescription isodose curve)를 50~60%로 맞추어 준다.
- . 본 연구는 FP와 IP 치료계획에 따라 전체 shot의 수, 치료시간과 종양조절 및 정상조직 평가여부를 평가하는 CI, PCI, GI의 값을 비교하였다. 자동으로 치료계획을 수립하는 IP의 경우 FP 와 비슷한 CI, PCI, GI 값을 나타내었다.
- GI는 표적이외에 포함되어지는 정상조직의 선량곡선을 평가하는 지표이며, 처방선량의 용적과 처방 선량의 1/2선량의 용적을 비교함으로 나타내어진다. 본 연구에서는 처방선량을 50~60 % 선량곡선으로 이용하였고, 각 연구 대상별 GI를 감마 플랜 ver 10.1의 자동계산 기능을 이용하여 나타나는 값을 사용하였다. PCI는 1.
- fill단계와 optimize 단계는 선조건설정에 의하여 달라질 수 있으며 본 연구에서는 같은 선조건으로 설정하여 치료계획에 적용하였다. 선조건 설정의 콜리메터는 FP-1, FP-2의 경우와 마찬가지로 4mm, 8mm 만을 사용하도록 설정하고, fill 단계에서 각 섹터별 콜리메터의 종류를 다르게 하거나 블록(block)이 가능한 복합조사(composite shot) 기능을 사용하였다. 최적화 단계에서는 Gradiant Index(GI)와 치료시간을 낮게 조절되도록 설정하도록 하고 모든 환자에게 같은 조건을 적용하였다[Fig.
- 0을 이용하여 2가지 순방향치료계획을 수립 한다. 순방향치료계획 1(FP-1)은 8, 4 mm 콜리메터만을 사용하고, 목표물(target) 경계의 처방 선량 분포(prescription isodose curve)를 50~60%로 맞추어 준다. FP-1의 수립된 치료 계획의 각 shot의 좌표는 이동하지 않고 beam-shape만을 조절하여 주위 정상조직의 선량을 최소화하는 순 방향치료계획 2(FP-2)를 수립 한다.
- 선조건 설정의 콜리메터는 FP-1, FP-2의 경우와 마찬가지로 4mm, 8mm 만을 사용하도록 설정하고, fill 단계에서 각 섹터별 콜리메터의 종류를 다르게 하거나 블록(block)이 가능한 복합조사(composite shot) 기능을 사용하였다. 최적화 단계에서는 Gradiant Index(GI)와 치료시간을 낮게 조절되도록 설정하도록 하고 모든 환자에게 같은 조건을 적용하였다[Fig. 2]. 치료계획 전문가의 경험을 바탕으로 이루어진 FP-1, FP-2 치료 계획과 자동으로 설정되는 IP 치료 계획을 아래의 평가 인자들을 이용하여 비교 하였다.
- 는 처방용적에 포함되는 표적용적을 의미한다. 치료계획 단계에서 용적 계산 기능 및 히스토그램(histogram)을 이용하여 PIV, TV, TVPIV 값을 얻고, 엑셀 프로그램을 이용하여 CI, PCI를 계산하였다[Fig. 3].
- 2]. 치료계획 전문가의 경험을 바탕으로 이루어진 FP-1, FP-2 치료 계획과 자동으로 설정되는 IP 치료 계획을 아래의 평가 인자들을 이용하여 비교 하였다.
- 각 case별 표적(target)의 용적을 비교하고 방사선 수술의 치료계획 평가를 위해 CI, PCI, GI를 이용하였다. 치료계획에 따른 shot의 수와 FP-1 치료계획의 치료시간(Beam-on time)을 기준으로 FP-2와 IP의 상대적 치료 시간을 비교 하였다. 전체적으로 shot의 수는 표적의 용적이 증가 할수록 증가함을 나타내었다[Fig.
대상 데이터
- 본 연구는 10명의 청신경초종 환자의 자기공명영상을 치료계획에 이용하였다. 청신경초종은 종양의 위치와 형태, 복잡한 주위 구조물과의 관계로 인해 장비종류에 따른 방사선 수술 평가 및 치료계획 평가 시 주로 연구되어 진다[4].
이론/모형
- 각 case별 표적(target)의 용적을 비교하고 방사선 수술의 치료계획 평가를 위해 CI, PCI, GI를 이용하였다. 치료계획에 따른 shot의 수와 FP-1 치료계획의 치료시간(Beam-on time)을 기준으로 FP-2와 IP의 상대적 치료 시간을 비교 하였다.
성능/효과
- 치료계획에 따른 치료 시간(Beam-on time)은 FP1을 기준으로 상대값으로 계산하였다. FP-2 치료계획은 FP-1의 선량중심을 이동시키지 않고 빔 형태만 조절하여 각 섹터별 콜리메터 크기는 변화 시키지 않고 block 형태의 섹터만 추가하여 치료시간이 상대적으로 증가되어 평균 1.20(1.01~1.80)의 치료시간을 나타내었다. IP의 경우 치료시간이 평균 1.
- 각각의 섹터는 독립적으로 콜리메터 크기에 따른 조사 또는 비조사(Beam on–off) 가 가능함으로 8개의 독립적인 섹터를 조합하여 사용할 수 있는 조사면의 형태는 모든 콜리메터 빔 오프(Beam-off) 상태를 제외한 48 - 1 = 65,535 개로 나타낼 수 있다.
- 치료계획에 따른 shot의 수와 FP-1 치료계획의 치료시간(Beam-on time)을 기준으로 FP-2와 IP의 상대적 치료 시간을 비교 하였다. 전체적으로 shot의 수는 표적의 용적이 증가 할수록 증가함을 나타내었다[Fig. 4]. 치료계획 단계에서 4, 8 mm 콜리메터만 사용하도록 설정하여 표적용적이 증가하면 선량중심의 수가 증가하게 된다.
- 자동으로 치료계획을 수립하는 IP의 경우 FP 와 비슷한 CI, PCI, GI 값을 나타내었다. 조사시간은 IP가 FP에 비하여 대부분 짧은 치료시간을 나타내었다. 전반적으로 IP를 이용한 치료계획이 FP치료계획에 비하여 비슷하거나 일부 우수하게 평가 되었다.
- 표적용적에 대한 처방선량 포함을 평가하는 값인 PCI는 전체적으로 FP-1은 평균 0.79(0.67~0.86), FP-2는 평균 0.81(0.68~0.93), IP는 평균 0.78(0.70~0.82)로 FP-2의 결과가 우수하였고, FP-1과 IP는 비슷한 결과를 나타내었다. case E의 경우 FP-2 가 높게 나타났고, case J는 IP의 경우가 높게 나타났다.
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