두경부와 전립선 암 환자에서 CT조영제가 방사선치료계획에 미치는 영향을 확인하고 선량계산 정확성 향상을 위하여 본 연구를 실시하였다. 30명의 환자에 대하여 Pinnacle 8.0 시스템을 이용하여 조영제에 의한 조직의 전자밀도 변화를 측정하였으며 각각의 방사선치료계획을 통한 선량계산을 실시하였다. Pinnacle과 Tomotherapy planning 시스템을 이용하여 각각의 전자밀도와 3D 입체조형방사선치료(3D CRT)와 세기변조방사선치료(IMRT)계획을 수립하였다. 조영제에 의한 전자밀도의 변화는 4%이하로 두경부: 표적용적 2.1%, 이하선 1.9%, 하악선 3.6%, 혀 0.9%, 척수 0.3%, 식도 2.6%, 하악골 0.1%, 전립선: 표적용적 0.7%, 림프절 1.1%, 방광 1.2%, 직장 1.5%, 소장 1.2%, 대장 0.6%, penile bulb 0.8%, 대퇴골두 -0.2%로 나타났다. 선량계산의 차이는 2.5% 이하의 선량 증가가 발생하였다(3D CRT: 두경부 0.69~2.51%, 전립선 0.04~1.14%, IMRT: 두경부 0.58~1.31%, 전립선 0.36~1.04%). 이러한 오차는 임상에서 허용 가능한 오차 이내이지만 영상융합(조영증강 영상과 조영증강 하지않은 영상)이나 ROI import 기능을 활용하여 조영 증강하지 않은 영상에서 선량계산을 실시한다면 1~3%의 방사선치료계획 선량 오차를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
두경부와 전립선 암 환자에서 CT조영제가 방사선치료계획에 미치는 영향을 확인하고 선량계산 정확성 향상을 위하여 본 연구를 실시하였다. 30명의 환자에 대하여 Pinnacle 8.0 시스템을 이용하여 조영제에 의한 조직의 전자밀도 변화를 측정하였으며 각각의 방사선치료계획을 통한 선량계산을 실시하였다. Pinnacle과 Tomotherapy planning 시스템을 이용하여 각각의 전자밀도와 3D 입체조형방사선치료(3D CRT)와 세기변조방사선치료(IMRT)계획을 수립하였다. 조영제에 의한 전자밀도의 변화는 4%이하로 두경부: 표적용적 2.1%, 이하선 1.9%, 하악선 3.6%, 혀 0.9%, 척수 0.3%, 식도 2.6%, 하악골 0.1%, 전립선: 표적용적 0.7%, 림프절 1.1%, 방광 1.2%, 직장 1.5%, 소장 1.2%, 대장 0.6%, penile bulb 0.8%, 대퇴골두 -0.2%로 나타났다. 선량계산의 차이는 2.5% 이하의 선량 증가가 발생하였다(3D CRT: 두경부 0.69~2.51%, 전립선 0.04~1.14%, IMRT: 두경부 0.58~1.31%, 전립선 0.36~1.04%). 이러한 오차는 임상에서 허용 가능한 오차 이내이지만 영상융합(조영증강 영상과 조영증강 하지않은 영상)이나 ROI import 기능을 활용하여 조영 증강하지 않은 영상에서 선량계산을 실시한다면 1~3%의 방사선치료계획 선량 오차를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
This study is to evaluate the effect of a Contrast Media (CM) on dose calculations and clinical significance in Radiation (Electromagnetic wave) Therapy (RT) plans for head & neck (H&N) and prostate cancer. Pinnacle 8.0 system was used to measure the change of Electron Density (ED) of the tissue for...
This study is to evaluate the effect of a Contrast Media (CM) on dose calculations and clinical significance in Radiation (Electromagnetic wave) Therapy (RT) plans for head & neck (H&N) and prostate cancer. Pinnacle 8.0 system was used to measure the change of Electron Density (ED) of the tissue for CM. To determine the effect of dose calculation due to CM, we did the RT planning for 30 patients. To compare the ED and dose calculations of RT plans, 3D CRT and IMRT plans were do with pinnacle and Tomotherapy planning system. Mean difference of ED between enhanced and unenhanced CT was less than 4%: H&N Target Volume (TV) 2.1%, parotid 1.9%, SMG 3.6%, tongue 0.9%, spinal cord 0.3%, esophagus 2.6%, mandible 0.1% and prostate TV 0.7%, lymph node 1.1%, bladder 1.2%, rectum 1.5%, small bowel 1.2%, colon 0.6%, penile bulb 0.8%, femoral head -0.2%. The dose difference between RT plan using CM and without CM showed an increase of dose in TV. The rate of increase was less than 2.5% (3D CRT: H&N 0.69~2.51%, prostate 0.04~1.14%, IMRT: H&N 0.58~1.31%, prostate 0.36~1.04%). RT plans using a CM has the insignificant effect on the organs and TV, so this error is allowable clinically. However, the much more accurate plan is possible as to image fusion (CM and without CM images) to ROI contour and when dose calculation, use the without CM image. Using the fusion of 'ROI import' perform calculations on without CM, it will be able to reduce the error (1~3%) caused by the CM.
This study is to evaluate the effect of a Contrast Media (CM) on dose calculations and clinical significance in Radiation (Electromagnetic wave) Therapy (RT) plans for head & neck (H&N) and prostate cancer. Pinnacle 8.0 system was used to measure the change of Electron Density (ED) of the tissue for CM. To determine the effect of dose calculation due to CM, we did the RT planning for 30 patients. To compare the ED and dose calculations of RT plans, 3D CRT and IMRT plans were do with pinnacle and Tomotherapy planning system. Mean difference of ED between enhanced and unenhanced CT was less than 4%: H&N Target Volume (TV) 2.1%, parotid 1.9%, SMG 3.6%, tongue 0.9%, spinal cord 0.3%, esophagus 2.6%, mandible 0.1% and prostate TV 0.7%, lymph node 1.1%, bladder 1.2%, rectum 1.5%, small bowel 1.2%, colon 0.6%, penile bulb 0.8%, femoral head -0.2%. The dose difference between RT plan using CM and without CM showed an increase of dose in TV. The rate of increase was less than 2.5% (3D CRT: H&N 0.69~2.51%, prostate 0.04~1.14%, IMRT: H&N 0.58~1.31%, prostate 0.36~1.04%). RT plans using a CM has the insignificant effect on the organs and TV, so this error is allowable clinically. However, the much more accurate plan is possible as to image fusion (CM and without CM images) to ROI contour and when dose calculation, use the without CM image. Using the fusion of 'ROI import' perform calculations on without CM, it will be able to reduce the error (1~3%) caused by the CM.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이러한 변화는 RTP 선량계산 시 약 1~ 3% 발생될 수 있다는 연구 결과가 보고된 바 있다[6-8]. 따라서 본 저자들은 비교적 움직임이 적은 두경부와 전립선암 환자를 대상으로 조영제가 RTP 결과에 미치는 영향을 파악하고 오차를 줄일 수 있는 방법을 제시하고자 본 연구를 실시하였다.
그러나 이러한 오차들이 누적된다면 실제 환자가 받게 되는 오차는 더욱 커질 수 있을 것이다. 따라서 조영제가 주는 장점을 최대한 활용하면서 RTP 결과에 영향을 최소화 시키기 위해 다음과 같은 방법을 제시하고자 한다.
본 연구는 조영제가 두경부암과 전립선암 환자의 방사선치료계획 선량계산에 미치는 영향을 연구하였다. 조영제를 정맥 주사하였을 경우 홍조, 소양증, 오심, 팔 통증, 구토와 가벼운 두드러기 등 다양한 부작용이 발생될 수 있기 때문에 조영제 사용에 대해 많은 주의를 요하며 각 기관마다 다양한 가이드라인을 제공하고 있다[9, 10].
RTP 선량계산을 비교하기 위하여 30명의 환자를 측정하였다. 3D CRT와 IMRT의 RTP를 실시하였으며, 3D CRT planning은 Pinnacle 8.0에서 8field(0, 60, 90, 120, 180, 240, 270, 300 o ), equal beam weight로 실시 하였다(두경부: 6 MV, 60 Gy/30 fx, 전립선: 15 MV, 60 Gy/30 fx)(Fig. 3). IMRT planning은 Tomotherapy(Tomotherapy Hi-Art System, Accuray, USA) RTP system에서 동일한 조건(Target constraints, Regions at Risk, 2.
이 팬톰은 33 cm 직경의 원통형으로 내부에 Solid water, lung, Breast, Brain, Liver, Bone 등 12가지의 다양한 밀도를 가지고 있는 5 cm 직경의 플러그를 삽입하여 사용할 수 있다. CT density phantom을 SOMATIOM definition AS open(Siemens, Germany) CT 장비에서 3mm slice thickness로 촬영, RTPS(Radiation Therapy Planning system)인 Pinnace 8.0(Philips nuclear medicine, USA)으로 전송하여 ED를 측정하였다 (Table II).
3). IMRT planning은 Tomotherapy(Tomotherapy Hi-Art System, Accuray, USA) RTP system에서 동일한 조건(Target constraints, Regions at Risk, 2.5 cm field size, 2.0 Modulation factor, 0.287 pitch)으로 실시하였다(Fig. 4). 조영제에 의한 방사선치료계획 선량 변화를 paired t-test를 통한 통계적 유의성 검증을 하였다.
방사선치료계획 선량계산 시 조영증강한 영상과 조영 증강하지 않은 영상을 합성하여 관심영역과 치료영역 설정을 실시하고 선량계산 시 조영 증강하지 않은 영상에서 실시한다. 또 다른 방법은 조영증강 영상에 그려진 ROI를 ‘ROI Import’ 기능을 사용하여 조영 증강하지 않은 영상에서 선량계산을 실시한다.
조영제 사용 시 환자의 ED 측정하기 위하여 Pinnacle을 활용, 기존의 조영증강 영상에서 ‘ROI import’ 기능을 이용하여 ROI를 조영 증강하지 않은 영상에 붙여 넣어 ED를 측정하였다.
대상 데이터
HU에 따른 ED를 측정하기 위하여 GAMMEX사의 RMI CT density phantom(USA)을 사용하였다(Fig. 1). 이 팬톰은 33 cm 직경의 원통형으로 내부에 Solid water, lung, Breast, Brain, Liver, Bone 등 12가지의 다양한 밀도를 가지고 있는 5 cm 직경의 플러그를 삽입하여 사용할 수 있다.
RTP 선량계산을 비교하기 위하여 30명의 환자를 측정하였다. 3D CRT와 IMRT의 RTP를 실시하였으며, 3D CRT planning은 Pinnacle 8.
조영제 사용 시 환자의 ED 측정하기 위하여 Pinnacle을 활용, 기존의 조영증강 영상에서 ‘ROI import’ 기능을 이용하여 ROI를 조영 증강하지 않은 영상에 붙여 넣어 ED를 측정하였다. 조영제에 의한 밀도변화를 paired t-test를 통한 통계적 유의성 검증을 하였다. 통계적 분석은 SPSS 20.
4). 조영제에 의한 방사선치료계획 선량 변화를 paired t-test를 통한 통계적 유의성 검증을 하였다.
성능/효과
3DCRT: 두경부의 TV는 0.97~1.58%, 이하선 1.47~1.71%, 하악선 2.37~2.51%, 혀 1.11%, 척수 0.69%, 식도 1.28%, 하악골 0.71%로 선량 계산 결과가 증가하였다(p = 0.000). 전립선에서는 TV 0.
대부분의 ROI에서 ED의 증가가 나타났으며 두경부에서 차이가 크게 나타났다. GTV를 포함한 CTV, PTV는 1.4~ 2.1%, 이하선 1.8~2.0%, 하악선 3.2~3.9%, 혀 0.9%, 척수 0.3%, 식도 2.6%, 하악골 0.1% 증가하였다(p = 0.000). 전립 선에서는 1.
5% 이내로 차이가 크지 않았다. TV는 0.4~ 0.7%, 림프절 1.1%, 방광 1.2%, 직장 1.5%, 소장 1.2%, 대장 0.6%, Penile bulb는 0.8% 증가하였으며, 대퇴골두는 0.11~0.21% 감소하였다(p = 0.003)(Table IV).
본 연구에서 확인한 결과 두경부에서는 0.1%~3.9%, 전립선에서는 −0.11~ 1.5%의 변화가 발생하였다.
본 저자들이 조영제의 정맥주사가 방사선치료계획에 미치는 영향을 측정한 결과 최대 2.5%의 선량증가를 발생시킬 수 있다는 결과를 얻었다. 2.
000). 전립선에서는 TV 0.42~0.82%로 차이가 크지 않았으며 림프절은 0.64% 방광 0.87%, 직장 0.97%, 소장 0.82%, 대장 0.36% Penile bulb 1.14%, 대퇴골두는 0.04~0.08%의 선량 계산 결과가 증가하였다(p = 0.000)(Table V).
000). 전립선에서는 TV가 0.36~0.62%, 림프절 0.84%, 방광 0.67%, 직장 0.87%, 소장 0.62%, 대장 0.36%, Penile bulb 1.04%, 대퇴골두 0.14~ 0.38%의 선량 계산 결과가 증가하였다(p = 0.000)(Table VI).
이러한 ED의 변화는 결국 방사선치료계획 선량계산 결과에도 영향을 미치게 된다. 조영제에 의한 환자의 RTP 결과는 IMRT보다는 3D CRT에서, 전립선보다 두경부에서 크게 나타났으며 선량증가가 최대 2.5%의차이가 발생하였다. 이는 여러 선행 연구에서도 비슷한 결과를 보여주고 있다[11-13].
후속연구
따라서 조영제에 의한 선량오차가 작은 차이지만 그 오차를 줄일 수 있다면 정확한 처방 선량 전달에 도움을 주어 방사선치료 효과 향상에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
또 다른 방법은 조영증강 영상에 그려진 ROI를 ‘ROI Import’ 기능을 사용하여 조영 증강하지 않은 영상에서 선량계산을 실시한다. 위에 언급한 두 가지 방법을 활용한다면 조영제의 장점을 그대로 활용하면서 방사선치료계획 선량 오차 1~3%를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전산화단층촬영의 장점은?
최근 방사선치료는 전산화단층촬영(CT: Computed Tomography) 영상을 방사선치료계획(RTP: Radiation Therapy Planning)에 활용하여 치료계획표적용적(PTV: Planning Target Volume)을 비롯한 관심영역(ROI: Regions Of Interest)을 설정 하고 있다[1]. CT영상은 PTV 및 내부 장기 모양과 위치, 인체 조직의 밀도를 보정할 수 있으며, 3차원입체조형방사선치료(3D CRT: Dimension Conformal Radiation Therapy), 세기변조방사선치료(IMRT: Intensity Modulated Radiation Therapy)가 가능한 이점이 있기 때문에 매우 중요한 부분을 차지하고 있다[2].
대부분의 RTP에서 정확한 PTV를 설정하기 위하여 무엇을 광범위하게 사용하고 있는가?
대부분의 RTP에서 정확한 PTV를 설정하기 위하여 조영제를 광범위하게 사용하고 있다. 조영제는 체내에서 인위적인 대조도 차이를 발생시켜 종양과 인접 장기들의 구분을 용이하도록 도움을 줄 뿐만 아니라 PD(Physical Density)와 ED(Electron Density)를 변화시키기도 한다.
RTP에서 사용되는 조영제의 역할은?
대부분의 RTP에서 정확한 PTV를 설정하기 위하여 조영제를 광범위하게 사용하고 있다. 조영제는 체내에서 인위적인 대조도 차이를 발생시켜 종양과 인접 장기들의 구분을 용이하도록 도움을 줄 뿐만 아니라 PD(Physical Density)와 ED(Electron Density)를 변화시키기도 한다. 이러한 변화들은 위의 (1), (2) 식에 의해 HU(Hounsfield Unit)의 변화를 발생시키게 된다[5].
참고문헌 (16)
G. Williams, M. Tobler, D. Gaffney, J. Moeller, and D. D. Leavitt, Med. Dosim 27, 275 (2002).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.