토모테라피를 이용한 뇌척수조사의 선량적 비교와 자세 재현성에 대한 고찰 A study on dosimetric comparison of craniospinal irradiation using tomotherpy and reproducibility of position원문보기
목 적: 토모테라피를 이용한 뇌척수조사가 시행된 환자를 대상으로 선량적 비교와 자세 재현성 검증을 통하여 뇌척수 조사 시 토모테라피의 유용성을 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 뇌척수 조사가 시행된 환자 중 토모테라피를 이용한 환자 10명을 대상으로 분석하였다. 모든 환자에 대하여 치료 전 정도 관리를 시행하였고, 매 치료 전 두경부와 치료 후 골반부에서의 Megavoltage Computed Tomography(MVCT)를 촬영하여 자세 재현성을 확인하였다. 또한 체부 측정을 시행하여 두피 선량을 확인하였으며, 토모테라피 치료계획(CT 그룹, CSI-Tomo) 외에 동일 환자를 대상으로 기존 전형적인 뇌척수 조사기법(CC 그룹, CSI-Convention)을 계획하여 선량적 차이를 비교하였다. 결 과: 전뇌에 대한 V107, V95는 CT그룹에서 0 %, 97.2 %, CC 그룹에서는 0.3 %, 95.1 %를 나타내었다. 척수부위에서는 CT그룹에서 0.2 %, 89.6 %, CC그룹에서 18.6 %, 69.9 %로 조사되었다. 정상 장기의 경우 모든 장기에서 CT그룹이 낮은 선량을 유지하였으나, 폐와 신장에서는 낮은 선량이 조사되는 체적이 증가했다. 치료 자세에 대한 검증 결과 치료 후 촬영된 MVCT 영상에서 오차는 X축에서 최대 10.2 mm, Y축에서 -8.9 mm, Z축에서 -11.9 mm을 나타내었다. 두피 선량 측정 결과 처방선량 대비 평균 67.8 %의 선량이 측정되었으며 환자 별 정도 관리 결과는 점선량(<5 %)과 감마 분석(90 %> (r<1 3 %, 3 mm))의 모든 경우에서 만족하였다. 결 론: 토모테라피를 이용한 뇌척수조사는 전신에 낮은 선량이 조사되는 체적이 증가하면서 폐와 같은 장기에서의 위해도는 다소 증가하였으나 기존의 전형적인 치료 방법에 비해 종양부위에 충분한 선량을 주는 반면 주변 정상 장기에 높은 위해를 줄 수 있는 고선량을 낮게 조사하였다. 또한 자세 재현성의 결과 치료계획 시 산정했던 여유체적을 초과하지 않아 비교적 정확한 재현성을 유지하는 한편, 두피 선량 또한 낮게 조사되는 것으로 보아 토모테라피를 이용한 뇌척수 조사는 기존의 전형적인 치료 기법의 한계를 보완할 수 있는 방법으로 유용하리라 사료된다.
목 적: 토모테라피를 이용한 뇌척수조사가 시행된 환자를 대상으로 선량적 비교와 자세 재현성 검증을 통하여 뇌척수 조사 시 토모테라피의 유용성을 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 뇌척수 조사가 시행된 환자 중 토모테라피를 이용한 환자 10명을 대상으로 분석하였다. 모든 환자에 대하여 치료 전 정도 관리를 시행하였고, 매 치료 전 두경부와 치료 후 골반부에서의 Megavoltage Computed Tomography(MVCT)를 촬영하여 자세 재현성을 확인하였다. 또한 체부 측정을 시행하여 두피 선량을 확인하였으며, 토모테라피 치료계획(CT 그룹, CSI-Tomo) 외에 동일 환자를 대상으로 기존 전형적인 뇌척수 조사기법(CC 그룹, CSI-Convention)을 계획하여 선량적 차이를 비교하였다. 결 과: 전뇌에 대한 V107, V95는 CT그룹에서 0 %, 97.2 %, CC 그룹에서는 0.3 %, 95.1 %를 나타내었다. 척수부위에서는 CT그룹에서 0.2 %, 89.6 %, CC그룹에서 18.6 %, 69.9 %로 조사되었다. 정상 장기의 경우 모든 장기에서 CT그룹이 낮은 선량을 유지하였으나, 폐와 신장에서는 낮은 선량이 조사되는 체적이 증가했다. 치료 자세에 대한 검증 결과 치료 후 촬영된 MVCT 영상에서 오차는 X축에서 최대 10.2 mm, Y축에서 -8.9 mm, Z축에서 -11.9 mm을 나타내었다. 두피 선량 측정 결과 처방선량 대비 평균 67.8 %의 선량이 측정되었으며 환자 별 정도 관리 결과는 점선량(<5 %)과 감마 분석(90 %> (r<1 3 %, 3 mm))의 모든 경우에서 만족하였다. 결 론: 토모테라피를 이용한 뇌척수조사는 전신에 낮은 선량이 조사되는 체적이 증가하면서 폐와 같은 장기에서의 위해도는 다소 증가하였으나 기존의 전형적인 치료 방법에 비해 종양부위에 충분한 선량을 주는 반면 주변 정상 장기에 높은 위해를 줄 수 있는 고선량을 낮게 조사하였다. 또한 자세 재현성의 결과 치료계획 시 산정했던 여유체적을 초과하지 않아 비교적 정확한 재현성을 유지하는 한편, 두피 선량 또한 낮게 조사되는 것으로 보아 토모테라피를 이용한 뇌척수 조사는 기존의 전형적인 치료 기법의 한계를 보완할 수 있는 방법으로 유용하리라 사료된다.
Purpose: The purpose of this study was to verify dosimetric results and reproducibility of position during craniospinal irradiation (CSI) using tomotherapy (Accuray Incorporated, USA). Also, by comparing with conventional CSI Technique, we confirmed the efficiency of using a Tomotherapy. Materials a...
Purpose: The purpose of this study was to verify dosimetric results and reproducibility of position during craniospinal irradiation (CSI) using tomotherapy (Accuray Incorporated, USA). Also, by comparing with conventional CSI Technique, we confirmed the efficiency of using a Tomotherapy. Materials and Methods: 10 CSI patients who get tomotherapy participate. Patient-specific quality assurances (QA) for each patient are conducted before treatment. When treating, we took Megavoltage Computed Tomography (MVCT) that range of head and neck before treatment, L spine area after treatment. Also we conducted in-vivo dosimetry to check a scalp dose. Finally, we made a 3D conventional radiation therapy(3D-CRT) of those patients to compare dosimetric differences with tomotherapy treatment planning. Results: V107, V95 of brain is 0 %, 97.2 % in tomotherapy, and 0.3 %, 95.1 % in 3D-CRT. In spine, value of V107, V95 is 0.2 %, 18.6 % in tomotherapy and 89.6 %, 69.9 % in 3D-CRT. Except kidney and lung, tomotherapy reduced normal organ doses than 3D-CRT. The maximum positioning error value of X, Y, Z was 10.2 mm, -8.9 mm, -11.9 mm. Through in-vivo dosimetry, the average of scalp dose was 67.8 % of prescription dose. All patient-specific QA were passed by tolerance value. Conclusion: CSI using tomotherapy had a risk of parallel organ such as lung and kidney because of integral dose in low dose area. However, it demonstrated dosimetric superiority at a target and saved normal organ to reduce high dose. Also results of reproducibility were not exceeded margins that estimated treatment planning and invivo dosimetry showed to reduce scalp dose. Therefore, CSI using tomotherapy is considered to efficient method to make up for 3D-CRT.
Purpose: The purpose of this study was to verify dosimetric results and reproducibility of position during craniospinal irradiation (CSI) using tomotherapy (Accuray Incorporated, USA). Also, by comparing with conventional CSI Technique, we confirmed the efficiency of using a Tomotherapy. Materials and Methods: 10 CSI patients who get tomotherapy participate. Patient-specific quality assurances (QA) for each patient are conducted before treatment. When treating, we took Megavoltage Computed Tomography (MVCT) that range of head and neck before treatment, L spine area after treatment. Also we conducted in-vivo dosimetry to check a scalp dose. Finally, we made a 3D conventional radiation therapy(3D-CRT) of those patients to compare dosimetric differences with tomotherapy treatment planning. Results: V107, V95 of brain is 0 %, 97.2 % in tomotherapy, and 0.3 %, 95.1 % in 3D-CRT. In spine, value of V107, V95 is 0.2 %, 18.6 % in tomotherapy and 89.6 %, 69.9 % in 3D-CRT. Except kidney and lung, tomotherapy reduced normal organ doses than 3D-CRT. The maximum positioning error value of X, Y, Z was 10.2 mm, -8.9 mm, -11.9 mm. Through in-vivo dosimetry, the average of scalp dose was 67.8 % of prescription dose. All patient-specific QA were passed by tolerance value. Conclusion: CSI using tomotherapy had a risk of parallel organ such as lung and kidney because of integral dose in low dose area. However, it demonstrated dosimetric superiority at a target and saved normal organ to reduce high dose. Also results of reproducibility were not exceeded margins that estimated treatment planning and invivo dosimetry showed to reduce scalp dose. Therefore, CSI using tomotherapy is considered to efficient method to make up for 3D-CRT.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 토모테라피를 이용하여 뇌척수조사가 시행된 환자를 대상으로 뇌척수 조사 시 종양부위와 정상조직의 선량적 특성을 확인하고, 치료 간 자세 재현성을 분석하여 적정한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)을 제안하고자 하였다. 뿐만 아니라 기존의 3차원적 빔 결합 방식의 치료계획을 추가로 시행하여 두 방법간의 선량적 차이를 비교하였고, 토모테라피에서 다중 입사빔에 따른 두경부의 선량감소를 확인하기 위해 실제 체부측정(In-vivo Dosimetry)을 시행하여 뇌척수조사 시 토모테라피의 유용성을 고찰하고자 하였다.
제안 방법
또한 토모테라피의 다중 빔 입사로 인한 두피의 선량 감소를 확인하기 위하여 체내 측정을 시행하였다. 측정은 첫 치료 시 EBT3 필름 혹은 광자극발광선량계(Optically stimulated luminescent dosimeter, OSLD)를 환자 두피의 전두부(Forehead), 후두부(Posterior), 양측두부(Bi-Lateral) 각각 2부위, 그리고 두정부(Vertex)의 총 7곳에 부착하여 두피에 들어가는 선량을 확인하였다.
이에 본 연구에서는 토모테라피를 이용하여 뇌척수조사가 시행된 환자를 대상으로 뇌척수 조사 시 종양부위와 정상조직의 선량적 특성을 확인하고, 치료 간 자세 재현성을 분석하여 적정한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)을 제안하고자 하였다. 뿐만 아니라 기존의 3차원적 빔 결합 방식의 치료계획을 추가로 시행하여 두 방법간의 선량적 차이를 비교하였고, 토모테라피에서 다중 입사빔에 따른 두경부의 선량감소를 확인하기 위해 실제 체부측정(In-vivo Dosimetry)을 시행하여 뇌척수조사 시 토모테라피의 유용성을 고찰하고자 하였다.
선량적 결과에 대한 분석이 용이하도록 동일한 환자에 대하여 같은 치료계획영상에 기존의 3차원적 빔 결합 방식(3D Convention) 치료계획을 수립하여 두 수치를 비교하였다. 비교 대상 수치들은 치료부위의 경우 Conformity와 Homogeneity를 판단할 수 있는 V107, V95, V90 의 값으로 하였으며, 정상 조직의 경우 각 장기 별 특성에 따라 고려해야 할 지표에 해당하는 값을 선택적으로 비교하였다.
8 %가 되었다. 저선량과 평균선량에 민감한 장기에 해당하는 폐에 있어서는 처방선량 대비 50 %, 25 %, 15 %가 들어가는 체적과 5Gy, 10 Gy, 20 Gy가 들어가는 체적을 각각 분석하였다. 먼저 토모테라피와 3D Convention에서 처방선량의 50 %가 들어가는 체적은 각각 전체 폐 용적의 7.
전산화단층촬영장치(Sensation open, Siemens.co. NED)를 이용하여 5 mm의 단면두께로 모의 치료 영상을 획득하였으며, 환자는 바로 누운 앙와위 자세로 BlueBAG을 사용하여 자세를 고정하고 열가소성 마스크를 사용해 얼굴을 고정하였다.
대상 데이터
본원에서 토모테라피를 통해 CSI 치료를 받은 환자 10명을 대상으로 하였다. 진정(Sedation)이 필요한 소아 환자의 경우 진정 상태에서 치료하였다.
성능/효과
(6) 일반적으로 DQA 치료계획 시 선량이 급격하게 변하는 위치에 이온챔버의 위치를 잡은 경우 점선량의 차이가 상대적으로 크게 나타나는 경향을 보였다. 또한 OSLD와 EBT3 필름을 통한 두피선량 측정의 결과치를 통해 두피 선량 또한 낮게 조사되는 것을 알 수 있었다. 특히 두정부의 선량이 상대적으로 낮게 나온 환자의 경우 토모테라피 Edge mode로 치료계획 및 치료를 시행한 환자였다.
선량적 검증 과정 중 DQA는 토모테라피 치료계획 시스템으로 수립한 치료계획이 실제 치료 시에도 정확하게 들어간다는 안정성을 확보해주었다. 모든 환자에 대하여 TG-148에서 권고하는 점선량 5 % 이내, 감마치 3 mm / 3%에서의 90 % 통과율 안에 들어온 것을 알 수 있었다.
선량적 결과를 보면 조사 부위에 대해 토모테라피가 Coverage, Uniformity, Conformity 모든 부분에 있어 우수하다는 것을 알 수 있었다. 정상조직 중에서 저선량에 민감한 장기인 폐, 신장과 같은 경우 3D Convention 치료에서 선량이 적게 들어가는 것을 알 수 있었다.
수정체의 Dmax는 토모테라피에서 5.8 Gy, 3D Convention에서 9.1 Gy가 나타났으며, 눈의 경우 D20 % 는 토모테라피가 63.2 %, 3D Convention이 70.2 %였지만 평균선량의 경우 토모테라피가 처방선량의 43.4 %, 3D Convention이 38.9 %로 나타났다. 시각경로와 식도의 경우 최대선량이 토모테라피에서 104.
9 %로 나타났다. 시각경로와 식도의 경우 최대선량이 토모테라피에서 104.5 % 54.6 %, 3D Convention에서 102.3 %, 88.8 %로 시각경로에서는 큰 차이가 없었지만 식도의 경우 토모테라피에서 최대선량이 낮게 나타났다. 턱관절과 달팽이관, 귀밑샘, 갑상선의 경우도 평균선량을 비교했을 때 토모테라피에서는 처방선량의 62 %, 90.
이뿐만 아니라 토모테라피의 경우 Junction 문제를 해결함으로써 환자가 편안한 자세로 치료를 받을 수 있다는 장점이 있다. 자세재현성의 결과는 치료계획 시 산정했던 여유체적을 초과하지 않아 비교적 정확한 재현성을 유지하는 것을 알 수 있었다. 선량적 검증을 통해서도 치료계획 시 계산된 선량이 정확하게 전달되는 것을 알 수 있었고 체부 측정을 통해 두피선량 감소도 기대할 수 있었다.
8 %로 시각경로에서는 큰 차이가 없었지만 식도의 경우 토모테라피에서 최대선량이 낮게 나타났다. 턱관절과 달팽이관, 귀밑샘, 갑상선의 경우도 평균선량을 비교했을 때 토모테라피에서는 처방선량의 62 %, 90.3 %, 32 %, 37.4 %이었으며 3D Convention에서는 처방선량의 97.7 %, 97.9 %, 90.4 %, 67.9 %로 토모테라피에서 적은 선량이 들어가는 것을 알 수 있었다. 반면에 턱밑샘과 신장에서는 토모테라피의 평균선량이 처방 선량의 27 %, 33.
토모테라피를 이용한 뇌척수조사는 전신에 낮은 선량이 조사되는 체적이 증가하면서 폐와 신장과 같은 장기에서의 위해도는 다소 증가하였으나 기존의 3D Convention 치료에 비해 종양 부위에 충분한 선량을 주면서 주변 정상장기에 높은 위해를 줄 수 있는 고선량을 낮게 조사하는 장점이 있다. 또한 세기변조를 통한 추가적인 선량보완이 가능하고 갠트리가 회전하는 동시에 치료 테이블이 이동하는 치료방식으로 기존 3D Convention 치료에 있었던 빔간의 접합부의 문제와 불가피한 열소와 냉소의 발생을 적게 해주는 유용성이 인정되고 있다.
후속연구
선량적 검증을 통해서도 치료계획 시 계산된 선량이 정확하게 전달되는 것을 알 수 있었고 체부 측정을 통해 두피선량 감소도 기대할 수 있었다. 따라서 토모테라피를 이용한 뇌척수 조사는 기존 3D Convention 치료의 한계를 보완할 수 있는 방법으로 유용하리라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
뇌척수조사란 무엇인가?
뇌척수조사(Craniospinal Irradiation, CSI)는 소아의 중추신경계 종양 중 가장 빈번한 질병인 수모세포종(Medulloblastoma) 뿐 아니라, 배아세포종(Germinoma), 상의세포종(Ependy-moma)과 같이 뇌척수액을 통해 퍼지는 경향이 있는 혈액학적 종양 환자의 치료법으로서 일반적으로 수술적 종양 제거 후 항암치료와 함께 병행하는 치료법이다.(1)
토모테라피란 무엇인가?
토모테라피는 영상유도 및 세기변조 방사선 치료(Image-guided intensity-modulated radiotherapy) 장비로서 64개의 이중형 MLC(Binary multi-leaf collimator)를 통해 나선형 모양을 그리며 종양에는 최적의 선량 분포를 하는 동시에 정상 조직 보호가 가능한 치료법이다.(4) 치료 전 Megavoltage Computed Tomography(MVCT)를 촬영하여 치료계획 영상과 비교하여 치료가 가능하고 치료 후 촬영을 통하여 치료에 대한 검증도 가능하다.
선형가속기를 이용한 2차원 혹은 3차원적 뇌척수조사의 단점은 무엇인가?
대뇌조사는 대향2문조사로, 척수 조사는 후방단일조사로 이루어지는 그러한 방법은 대뇌 조사빔과 척수 조사빔의 접합부(Junction)를 맞추어 치료되도록 조사계획을 시행하는 것이 매우 중요하다.(2,3) 그러나 두 부위의 접합부를 맞추기 위한 치료계획을 하기 위해서 환자는 엎드린 복와위 자세(Prone position)를 오랫동안 유지해야 하는 단점이 있어왔고, 혹은 보다 용이한 턱을 높이 든 바로 누운 앙와위 자세(Supine position)를 취하는 경우 빔간의 접합부를 시각적으로 확인할 수 없다는 단점이 있었다. 뿐만 아니라 후방단일조사로 이루어지는 척수조사의 경우 척수 전체를 포함하는 상하로 긴 치료 범위를 조사함으로써 피사체의 처방점 깊이 변이에 따른 열소(Hot spot)와 냉소(Cold Spot)의 발생이 불가피하다.
참고문헌 (6)
Sanziana R.I., Schiopu, Gregor Habl, Matthias Hafner et al.: Craniospinal irradiation using helical tomotherapy for central nervous system tumors. Journal of Radiation Research 2017; 58:238-246
Griffin TW, Schumacher D, Berry HC.: A technique for cranial-spinal irradiation. Br J Radiol. 1976;49(586):887-8
Yi Rong, Yu Chen, Lu Shang el al.: Helical tomotherapy with dynamic running-start-stop delivery compared to conventional tomotherapy delivery. Medical Physics 2014; 41(5):051709-1-11
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