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문제 정의
- 체형이 변하게 되면 최초 계획된 방사 선분포가 바뀌게 되고, 환자 정렬상태도 오차가 생길 수 있 기 때문에 적절한 시기에 적응증치료(Adaptive therapy) 를 위한 CT 모의치료를 추가로 진행하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 VMAT을 이용한 두경부암 환자의 영상유도 장치를 활용하여 치료 과정에 따른 체형변화 정도를 측정하고 주요 지점에서의 set up 오차와의 상관관계를 평가 하는 것이다. 본 연구 결과를 통하여 적응증 방사선치료 시점을 결정하는데 참고자료가 될 뿐만 아니라 영상 유도 방사선치료 시 환자 set up의 중요지점을 결정하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 CBCT 정합 과정 중 피부위축이 7 mm 이상 차이가 난 경우 적응증치료를 위해 re-CT를 진행하였다. Table 1은 적응증치료 시점에서 체중 변화를 나타낸 것이다.
- 연구에서는 VMAT을 받는 두경부암(비·인두강암) 환자에 대하여 최적의 치료를 강구하는 것에 목표를 두고 체중 소실에 따른 set up 오차를 평가하고 환자 피부위축 에 의한 선량변화를 분석 하였다.
제안 방법
- 4와 같이 잔여의 set up오차를 평가 할 수 있도록 ramus(anterior-posterior), chin(inferior-superior, anterior-posterior), posterior neck(cervical spine 2, 5, 7 level skin depth), clavicle(superior-inferior)의 위치 차이를 측정하였다. ArcCheck(Sun Nulear Co, Melbourne, FL)을 이용하여 선량 체적 히스토그램( Dose volume histogram, DVH) 와 피부 위축에 따른 선량분포를 평가해 보았다. CT 모의 치료방법에 따른 set up 오차의 차이는 Microsoft excel 2007을 이용하여 등분산 가정 양측검정 (t-test)을 통하여 통계적 유의성을 검증하였다.
- 체중 변화에 따른 set up 오차를 평가하기 위하여 VMAT 및 IGRT를 진행한 두경부암 환자 10명을 무작위로 배정하였다. CT 모의치료로 얻어진 치료계획용 3차원 입체영상을 이용하여 방사선치료 계획 장비(RTPS: radiation treatment planning system)인 Eclips (Varian, USA, version 10.1)로 VMAT 치료계획 을 수립하였고, 2차원 set up 확인을 위한 디지털화재구성 사진(DRR: digitally reconstructed radiograph)을 얻었다. IGRT는 매 치료 시 진행하였으며 2차원 set up 확인용 DRR과 OBI, 3차원 set up 확인용은 치료 계획용 CT영상과 CBCT를 정합하여 평가하였다.
- 1)로 VMAT 치료계획 을 수립하였고, 2차원 set up 확인을 위한 디지털화재구성 사진(DRR: digitally reconstructed radiograph)을 얻었다. IGRT는 매 치료 시 진행하였으며 2차원 set up 확인용 DRR과 OBI, 3차원 set up 확인용은 치료 계획용 CT영상과 CBCT를 정합하여 평가하였다. 실제 치료는 경추 1, 3, 5번, 하악골과 같은 골 위주의 대표 표지물(Bone landmark)의 오차가 3 mm 이내가 될 수 있도록 6D couch를 이동시키거나 재 set up하여 진행하였다.
- 3과 같은 대표 표지물의 vertical (anterior-posterior) 오차를 평가하였다. 과거 의 IGRT 장비는 전자조사문영상장치(EPID; Electronic portal imaging device)를 이용하여 이차원 영상의 정합 과정을 거쳐 set up을 확인하였다. 그러나 EPID는 연부 조직에 대하여 낮은 대조도를 가지므로 연부조직을 포함한 3차원의 set up 상태를 평가하는데 한계가 있었다.
- 근치적 목적으로 2014년 10월부터 2016년 10월까지 방사선치료를 시행한 두경부암 89명에 대해 체중을 측정하 였다. 또한 그 중 10명의 환자를 대상으로 피부위축(Skin shrinkage)과 체형 변화를 CBCT, OBI를 이용하여 영상을 얻은 후 ARIA Software를 활용하여 측정 및 분석하였다.
- 근치적 목적으로 2014년 10월부터 2016년 10월까지 방사선치료를 시행한 두경부암 89명에 대해 체중을 측정하 였다. 또한 그 중 10명의 환자를 대상으로 피부위축(Skin shrinkage)과 체형 변화를 CBCT, OBI를 이용하여 영상을 얻은 후 ARIA Software를 활용하여 측정 및 분석하였다.
- 7 %로 나타났 다. 또한 항암의 유무와 re-CT 모의치료 시행비율을 다음과 같이 비교해 보았다. 항암에 따른 체중 변화율을 조사한 결과 남성의 경우 약 18회부터 1 % 이상의 체중 감소 차이를 볼 수 있었다(Fig.
- 또한, 대표 표지 물의 오차가 3 mm 이내 일지라도 체형의 왜곡과 내부 해부학적 위치 변화를 CBCT를 이용하여 확인할 수 있으므로 체내 방사선량분포도가 왜곡될 수 있는 가능성을 평가 할 수 있다. 본 연구에서는 Fig. 4와 같이 잔여의 set up오차를 평가 할 수 있도록 ramus(anterior-posterior), chin(inferior-superior, anterior-posterior), posterior neck(cervical spine 2, 5, 7 level skin depth), clavicle(superior-inferior)의 위치 차이를 측정하였다. ArcCheck(Sun Nulear Co, Melbourne, FL)을 이용하여 선량 체적 히스토그램( Dose volume histogram, DVH) 와 피부 위축에 따른 선량분포를 평가해 보았다.
- IGRT는 매 치료 시 진행하였으며 2차원 set up 확인용 DRR과 OBI, 3차원 set up 확인용은 치료 계획용 CT영상과 CBCT를 정합하여 평가하였다. 실제 치료는 경추 1, 3, 5번, 하악골과 같은 골 위주의 대표 표지물(Bone landmark)의 오차가 3 mm 이내가 될 수 있도록 6D couch를 이동시키거나 재 set up하여 진행하였다. 방사선치료 장비에서 얻어진 영상을 Varian software (Off-line Review 10.
- 2와 같이 고정기구(Immobilization device)를 제작하였다. 이 과정에서 환자는 열 경화 플라스틱 안면마스크(Thermoplastic mask, CIVCO Medical Solutions, Kalona, IA, USA)와 환자 어깨, 목, 등을 고정할 수 있는 기구인 alpha-cradle (Smithers Medical Products, Inc.) 및 상하악 개구, 혀의 고정을 위하여 mouth-piece를 추가하여 위치 표지자를 부착하고 레이저 정렬를 확인한 후, 혈관 조영하여 치료계획용 영상을 획득하였다. 본 연구에서는 4차원 영상을 획득할 수 있는 16채널 Big bore WCT-500-140(Philips, USA)를 CT 모의치료기로 이용하였다.
- 5). 치료진행 과정에 따라 체중 변화율을 남녀 구분하여 조사해 보았다. 평균 표준 편차는 남성이 ±2.
- 9). 환자 몸무게 감소에 따라 Dose Volume Histogram(DVH)를 통해 선량분포 차이를 평가해 보았다. 평균적으로 피부위축이 2 mm 감소하면 약 2 %의 최대선량이 증가함을 알 수 있었다.
- 환자 치료 계획용 영상을 획득하기 위하여 Fig. 1과 기준 높이와 깊이를 조정하여 Fig. 2와 같이 고정기구(Immobilization device)를 제작하였다. 이 과정에서 환자는 열 경화 플라스틱 안면마스크(Thermoplastic mask, CIVCO Medical Solutions, Kalona, IA, USA)와 환자 어깨, 목, 등을 고정할 수 있는 기구인 alpha-cradle (Smithers Medical Products, Inc.
대상 데이터
- ) 및 상하악 개구, 혀의 고정을 위하여 mouth-piece를 추가하여 위치 표지자를 부착하고 레이저 정렬를 확인한 후, 혈관 조영하여 치료계획용 영상을 획득하였다. 본 연구에서는 4차원 영상을 획득할 수 있는 16채널 Big bore WCT-500-140(Philips, USA)를 CT 모의치료기로 이용하였다. 체중 변화에 따른 set up 오차를 평가하기 위하여 VMAT 및 IGRT를 진행한 두경부암 환자 10명을 무작위로 배정하였다.
- 본 연구에서는 4차원 영상을 획득할 수 있는 16채널 Big bore WCT-500-140(Philips, USA)를 CT 모의치료기로 이용하였다. 체중 변화에 따른 set up 오차를 평가하기 위하여 VMAT 및 IGRT를 진행한 두경부암 환자 10명을 무작위로 배정하였다. CT 모의치료로 얻어진 치료계획용 3차원 입체영상을 이용하여 방사선치료 계획 장비(RTPS: radiation treatment planning system)인 Eclips (Varian, USA, version 10.
데이터처리
- ArcCheck(Sun Nulear Co, Melbourne, FL)을 이용하여 선량 체적 히스토그램( Dose volume histogram, DVH) 와 피부 위축에 따른 선량분포를 평가해 보았다. CT 모의 치료방법에 따른 set up 오차의 차이는 Microsoft excel 2007을 이용하여 등분산 가정 양측검정 (t-test)을 통하여 통계적 유의성을 검증하였다. CT 모의치료방법에 따른 set up 오차의 차이는 Microsoft excel 2007을 이용하여 등분산 가정 양측검정(t-test)을 통하여 통계적 유의성을 검 증하였다.
- ArcCheck(Sun Nulear Co, Melbourne, FL)을 이용하여 선량 체적 히스토그램( Dose volume histogram, DVH) 와 피부 위축에 따른 선량분포를 평가해 보았다. CT 모의 치료방법에 따른 set up 오차의 차이는 Microsoft excel 2007을 이용하여 등분산 가정 양측검정 (t-test)을 통하여 통계적 유의성을 검증하였다. CT 모의치료방법에 따른 set up 오차의 차이는 Microsoft excel 2007을 이용하여 등분산 가정 양측검정(t-test)을 통하여 통계적 유의성을 검 증하였다.
- 실제 치료는 경추 1, 3, 5번, 하악골과 같은 골 위주의 대표 표지물(Bone landmark)의 오차가 3 mm 이내가 될 수 있도록 6D couch를 이동시키거나 재 set up하여 진행하였다. 방사선치료 장비에서 얻어진 영상을 Varian software (Off-line Review 10.0, Varian medical system, Palo Alto, USA)를 이용 하여 set up 오차를 평가하였다.
성능/효과
- 남성 60명을 대상으로 치료시행 17±4회에서 reCT 모의치료를 시행한 결과 체중 감소율이 -6.47±3.5 % 로 나타났으며, 여성 29명은 17±5회에서 re-CT 모의치 료를 시행한 결과 체중 감소율이 -5.73±2.7 %로 나타났 다.
- (9,10) 두경부암은 치료 범위가 넓고 관심정상장기들이 근접하고 있어 경추만곡도 와 체형 변화로 체내 방사선량분포가 왜곡되어 최초계획과 달라지며 이는 종양제거율(Tumor control probability) 과 합병증발생확률(Normal tissue complication probability)을 예측하는데 큰 어려움이 있게 된다. 또한, 두경 부암 환자들은 영양결핍, 항암 독성효과에 따른 구강내 점막염 등으로 체중감소가 진행됨과 동시에 체형도 변하는 것을 확인할 수 있다. 체형이 변하게 되면 최초 계획된 방사 선분포가 바뀌게 되고, 환자 정렬상태도 오차가 생길 수 있 기 때문에 적절한 시기에 적응증치료(Adaptive therapy) 를 위한 CT 모의치료를 추가로 진행하여야 한다.
- 및 피부 위축의 정도를 파악할 수 있었으며, CBCT와 6D couch의 사용으로 bone landmark 중심의 set up 오차를 현저하게 줄일 수 있었다. 우리는 본 연구를 통해 VMAT의 IGRT기법 중 CBCT의 3D/3D 정합과정과 6D couch의 중요성을 느끼고 환자체형 및 피부위축을 통해 신속한 재CT모의치료를 행해야 한다.
- 8). 전체적인 치료 진행에 있어 체중 감소에 따른 set up error와는 상관관계가 유의 하지 않았고 Posterior neck depth 의 차이 또한 음의상 관관계를 보였다(Fig. 9). 환자 몸무게 감소에 따라 Dose Volume Histogram(DVH)를 통해 선량분포 차이를 평가해 보았다.
- 첫 치료에서 Skin depth의 증가는 항암 후 체중증가와 관련이 있는 것으로 나타났으며 환자의 첫 치료 시 긴장감으로 Clavicle level(Rt: ±2.9 mm, Lt: ±6.2 mm)의 차이를 보였다(Fig. 8).
- 치료진행 중 체중 감소의 관계로 남성인 경우 r = 0.9963, σ = 0.1043, p<0.0001로 나타났으며 약 20 회 전에서 Grade Ⅱ에 해당하는 toxicity로 체중감소가 발생함을 알 수 있었다(Fig. 6).
- 환자 몸무게 감소에 따라 Dose Volume Histogram(DVH)를 통해 선량분포 차이를 평가해 보았다. 평균적으로 피부위축이 2 mm 감소하면 약 2 %의 최대선량이 증가함을 알 수 있었다. 또한 피부위축에 따른 예측선량으로 피부 위축이 8 mm 감소할 경우는 spinal cord 3에서 최대 4.
- 피부위축(Skin shrinkage) 변화를 관찰하기 위하여 C1, C3, C5에서 skin까지의 거리를 측정하고 양측 clavicle level을 관찰한 결과 skin shrinkage 표준편차 는 C1(±0.44 cm), C3(±0.83 cm), C5(±1.35 cm)로서 0.5 kg 감소 당 약 1 mm Shrinkage 발생함을 알 수 있었다.
후속연구
- 우리는 본 연구를 통해 VMAT의 IGRT기법 중 CBCT의 3D/3D 정합과정과 6D couch의 중요성을 느끼고 환자체형 및 피부위축을 통해 신속한 재CT모의치료를 행해야 한다. 또한 적극적으로 Lower neck의 CT 모의치료 방법 및 set up 방법에 관하여 연구하고 새로운 고정용구(Immobilization Device)의 사용도 검토할 필요가 있다고 사료된다.
- 이러한 한계를 극복한 최신의 IGRT 장비인 CBCT를 이용하면 연부조직과 뼈의 좋은 대조도로 3차원으로 정확하게 치료 계획용 영상과 정합할 수 있다. 또한, 대표 표지 물의 오차가 3 mm 이내 일지라도 체형의 왜곡과 내부 해부학적 위치 변화를 CBCT를 이용하여 확인할 수 있으므로 체내 방사선량분포도가 왜곡될 수 있는 가능성을 평가 할 수 있다. 본 연구에서는 Fig.
- 따라서 본 연구에서는 VMAT을 이용한 두경부암 환자의 영상유도 장치를 활용하여 치료 과정에 따른 체형변화 정도를 측정하고 주요 지점에서의 set up 오차와의 상관관계를 평가 하는 것이다. 본 연구 결과를 통하여 적응증 방사선치료 시점을 결정하는데 참고자료가 될 뿐만 아니라 영상 유도 방사선치료 시 환자 set up의 중요지점을 결정하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
- 및 피부 위축의 정도를 파악할 수 있었으며, CBCT와 6D couch의 사용으로 bone landmark 중심의 set up 오차를 현저하게 줄일 수 있었다. 우리는 본 연구를 통해 VMAT의 IGRT기법 중 CBCT의 3D/3D 정합과정과 6D couch의 중요성을 느끼고 환자체형 및 피부위축을 통해 신속한 재CT모의치료를 행해야 한다. 또한 적극적으로 Lower neck의 CT 모의치료 방법 및 set up 방법에 관하여 연구하고 새로운 고정용구(Immobilization Device)의 사용도 검토할 필요가 있다고 사료된다.
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