뇌 정위적 방사선수술 시 Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy의 유용성 평가 The Evaluation of Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy for Brain stereotactic radiosurgery원문보기
목 적 : 뇌 정위적 방사선수술은 외과적 수술로 인한 합병증 발생 비율이 높은 질환을 비침습적으로 치료할 수 있다. 하지만 뇌 정위적 방사선수술은 방사선을 이용하기 때문에 분할방사선치료와 같이 방사선에 의한 부작용을 동반할 수 있다. 두경부 등의 분할방사선치료 시 방사선에 의한 부작용을 줄이기 위해 Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(C-VMAT)와 Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(NC-VMAT)가 주변 정상조직에 미치는 영향에 대한 분석이 이루어졌지만, 뇌 정위적 방사선수술에서는 이러한 내용들이 분석되지 않았다. 본 연구에서는 뇌 정위적 방사선수술을 실시한 환자를 대상으로 C-VMAT과 NC-VMAT을 비교, 분석하여 NC-VMAT의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 뇌 정위적 방사선수술 13건을 대상으로 하였으며, C-VMAT, NC-VMAT 치료 계획을 진행하였다. 치료 계획 용적은 최소 0.78 cc에서 최대 12.26 cc의 용적을 가지고 있었으며, 처방 선량은 15~24 Gy가 처방되었다. 치료 장비는 trueBEAM Stx(Varian Medical Systems, USA)을 사용하였으며, 치료 계획에 사용된 에너지는 6 MV Flattening Filter Free(6FFF) X-선을 이용하였다. C-VMAT 치료계획은 half 2 Arc 또는 full 2 Arc를 사용하여 치료계획을 진행했으며, NC-VMAT 치료계획은 $40{\sim}190^{\circ}$의 Arc를 3~7개 사용하고, couch의 각도 또한 3~7개의 각도로 구성하여 치료계획을 진행하였다. 결 과 : 최대선량의 평균 값은 C-VMAT에서 $105.1{\pm}1.37%$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $105.8{\pm}1.71%$로 나타났다. C-VMAT의 처방 선량 지수(Conformity index)는 $1.08{\pm}0.08$로 나타났고, 선량 균질 지수(Homogeneity Index)는 $1.03{\pm}0.01$로 나타났다. NC-VMAT의 처방 선량 균질지수는 $1.17{\pm}0.1$, 선량 균질지수는 $1.04{\pm}0.01$로 나타났다. 뇌의 $V_2$, $V_8$, $V_{12}$, $V_{18}$, $V_{24}$는 C-VMAT에서 $176{\pm}149.36cc$, $31.50{\pm}25.03cc$, $16.53{\pm}12.63cc$, $8.60{\pm}6.87cc$, $4.03{\pm}3.43cc$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $135.55{\pm}115.93cc$, $24.34{\pm}17.68cc$, $14.74{\pm}10.97cc$, $8.55{\pm}6.79cc$, $4.23{\pm}3.48cc$로 나타냈다. 결 론 : 최대선량과 처방 선량 지수, 선량 균질 지수 항목에서는 C-VMAT과 NC-VMAT이 큰 차이를 보이지는 않았다. 뇌의 선량 당 용적은 $V_2{\sim}V_{18}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.5 %에서 최대 48 %의 차이가 나타냈다. $V_{19}{\sim}V_{24}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.4 %에서 최대 4.8 %의 차이가 나타냈다. 방사선괴사(Radionecrosis)가 발생하기 시작하는 $V_{12}$ 용적의 평균 값을 비교해본 결과 NC-VMAT 이 C-VMAT 대비 약 12.2 % 적은 용적을 포함하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 볼 때 NC-VMAT 치료 계획을 수립한다면, $V_2{\sim}V_{18}$의 용적을 줄일 수 있기 때문에 방사선괴사를 줄일 수 있을 것이라 사료된다.
목 적 : 뇌 정위적 방사선수술은 외과적 수술로 인한 합병증 발생 비율이 높은 질환을 비침습적으로 치료할 수 있다. 하지만 뇌 정위적 방사선수술은 방사선을 이용하기 때문에 분할방사선치료와 같이 방사선에 의한 부작용을 동반할 수 있다. 두경부 등의 분할방사선치료 시 방사선에 의한 부작용을 줄이기 위해 Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(C-VMAT)와 Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(NC-VMAT)가 주변 정상조직에 미치는 영향에 대한 분석이 이루어졌지만, 뇌 정위적 방사선수술에서는 이러한 내용들이 분석되지 않았다. 본 연구에서는 뇌 정위적 방사선수술을 실시한 환자를 대상으로 C-VMAT과 NC-VMAT을 비교, 분석하여 NC-VMAT의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 뇌 정위적 방사선수술 13건을 대상으로 하였으며, C-VMAT, NC-VMAT 치료 계획을 진행하였다. 치료 계획 용적은 최소 0.78 cc에서 최대 12.26 cc의 용적을 가지고 있었으며, 처방 선량은 15~24 Gy가 처방되었다. 치료 장비는 trueBEAM Stx(Varian Medical Systems, USA)을 사용하였으며, 치료 계획에 사용된 에너지는 6 MV Flattening Filter Free(6FFF) X-선을 이용하였다. C-VMAT 치료계획은 half 2 Arc 또는 full 2 Arc를 사용하여 치료계획을 진행했으며, NC-VMAT 치료계획은 $40{\sim}190^{\circ}$의 Arc를 3~7개 사용하고, couch의 각도 또한 3~7개의 각도로 구성하여 치료계획을 진행하였다. 결 과 : 최대선량의 평균 값은 C-VMAT에서 $105.1{\pm}1.37%$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $105.8{\pm}1.71%$로 나타났다. C-VMAT의 처방 선량 지수(Conformity index)는 $1.08{\pm}0.08$로 나타났고, 선량 균질 지수(Homogeneity Index)는 $1.03{\pm}0.01$로 나타났다. NC-VMAT의 처방 선량 균질지수는 $1.17{\pm}0.1$, 선량 균질지수는 $1.04{\pm}0.01$로 나타났다. 뇌의 $V_2$, $V_8$, $V_{12}$, $V_{18}$, $V_{24}$는 C-VMAT에서 $176{\pm}149.36cc$, $31.50{\pm}25.03cc$, $16.53{\pm}12.63cc$, $8.60{\pm}6.87cc$, $4.03{\pm}3.43cc$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $135.55{\pm}115.93cc$, $24.34{\pm}17.68cc$, $14.74{\pm}10.97cc$, $8.55{\pm}6.79cc$, $4.23{\pm}3.48cc$로 나타냈다. 결 론 : 최대선량과 처방 선량 지수, 선량 균질 지수 항목에서는 C-VMAT과 NC-VMAT이 큰 차이를 보이지는 않았다. 뇌의 선량 당 용적은 $V_2{\sim}V_{18}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.5 %에서 최대 48 %의 차이가 나타냈다. $V_{19}{\sim}V_{24}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.4 %에서 최대 4.8 %의 차이가 나타냈다. 방사선괴사(Radionecrosis)가 발생하기 시작하는 $V_{12}$ 용적의 평균 값을 비교해본 결과 NC-VMAT 이 C-VMAT 대비 약 12.2 % 적은 용적을 포함하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 볼 때 NC-VMAT 치료 계획을 수립한다면, $V_2{\sim}V_{18}$의 용적을 줄일 수 있기 때문에 방사선괴사를 줄일 수 있을 것이라 사료된다.
Purpose : Brain Stereotactic Radiosurgery can treat non-invasive diseases with high rates of complications due to surgical operations. However, brain stereotactic radiosurgery may be accompanied by radiation induced side effects such as fractionation radiation therapy because it uses radiation. The ...
Purpose : Brain Stereotactic Radiosurgery can treat non-invasive diseases with high rates of complications due to surgical operations. However, brain stereotactic radiosurgery may be accompanied by radiation induced side effects such as fractionation radiation therapy because it uses radiation. The effects of Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(C-VMAT) and Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(NC-VMAT) on surrounding normal tissues were analyzed in order to reduce the side effects caused fractionation radiation therapy such as head and neck. But, brain stereotactic radiosurgery these contents were not analyzed. In this study, we evaluated the usefulness of NC-VMAT by comparing and analyzing C-VMAT and NC-VMAT in patients who underwent brain stereotactic radiosurgery. Methods and materials : With C-VMAT and NC-VMAT, 13 treatment plans for brain stereotactic radiosurgery were established. The Planning Target Volume ranged from a minimum of 0.78 cc to a maximum of 12.26 cc, Prescription doses were prescribed between 15 and 24 Gy. Treatment machine was TrueBeam STx (Varian Medical Systems, USA). The energy used in the treatment plan was 6 MV Flattening Filter Free (6FFF) X-ray. The C-VMAT treatment plan used a half 2 arc or full 2 arc treatment plan, and the NC-VMAT treatment plan used 3 to 7 Arc 40 to 190 degrees. The angle of the couch was planned to be 3-7 angles. Results : The mean value of the maximum dose was $105.1{\pm}1.37%$ in C-VMAT and $105.8{\pm}1.71%$ in NC-VMAT. Conformity index of C-VMAT was $1.08{\pm}0.08$ and homogeneity index was $1.03{\pm}0.01$. Conformity index of NC-VMAT was $1.17{\pm}0.1$ and homogeneity index was $1.04{\pm}0.01$. $V_2$, $V_8$, $V_{12}$, $V_{18}$, $V_{24}$ of the brain were $176{\pm}149.36cc$, $31.50{\pm}25.03cc$, $16.53{\pm}12.63cc$, $8.60{\pm}6.87cc$ and $4.03{\pm}3.43cc$ in the C-VMAT and $135.55{\pm}115.93cc$, $24.34{\pm}17.68cc$, $14.74{\pm}10.97cc$, $8.55{\pm}6.79cc$, $4.23{\pm}3.48cc$. Conclusions : The maximum dose, conformity index, and homogeneity index showed no significant difference between C-VMAT and NC-VMAT. $V_2$ to $V_{18}$ of the brain showed a difference of at least 0.5 % to 48 %. $V_{19}$ to $V_{24}$ of the brain showed a difference of at least 0.4 % to 4.8 %. When we compare the mean value of $V_{12}$ that Radione-crosis begins to generate, NC-VMAT has about 12.2 % less amount than C-VMAT. These results suggest that if NC-VMAT is used, the volume of $V_2$ to $V_{18}$ can be reduced, which can reduce Radionecrosis.
Purpose : Brain Stereotactic Radiosurgery can treat non-invasive diseases with high rates of complications due to surgical operations. However, brain stereotactic radiosurgery may be accompanied by radiation induced side effects such as fractionation radiation therapy because it uses radiation. The effects of Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(C-VMAT) and Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(NC-VMAT) on surrounding normal tissues were analyzed in order to reduce the side effects caused fractionation radiation therapy such as head and neck. But, brain stereotactic radiosurgery these contents were not analyzed. In this study, we evaluated the usefulness of NC-VMAT by comparing and analyzing C-VMAT and NC-VMAT in patients who underwent brain stereotactic radiosurgery. Methods and materials : With C-VMAT and NC-VMAT, 13 treatment plans for brain stereotactic radiosurgery were established. The Planning Target Volume ranged from a minimum of 0.78 cc to a maximum of 12.26 cc, Prescription doses were prescribed between 15 and 24 Gy. Treatment machine was TrueBeam STx (Varian Medical Systems, USA). The energy used in the treatment plan was 6 MV Flattening Filter Free (6FFF) X-ray. The C-VMAT treatment plan used a half 2 arc or full 2 arc treatment plan, and the NC-VMAT treatment plan used 3 to 7 Arc 40 to 190 degrees. The angle of the couch was planned to be 3-7 angles. Results : The mean value of the maximum dose was $105.1{\pm}1.37%$ in C-VMAT and $105.8{\pm}1.71%$ in NC-VMAT. Conformity index of C-VMAT was $1.08{\pm}0.08$ and homogeneity index was $1.03{\pm}0.01$. Conformity index of NC-VMAT was $1.17{\pm}0.1$ and homogeneity index was $1.04{\pm}0.01$. $V_2$, $V_8$, $V_{12}$, $V_{18}$, $V_{24}$ of the brain were $176{\pm}149.36cc$, $31.50{\pm}25.03cc$, $16.53{\pm}12.63cc$, $8.60{\pm}6.87cc$ and $4.03{\pm}3.43cc$ in the C-VMAT and $135.55{\pm}115.93cc$, $24.34{\pm}17.68cc$, $14.74{\pm}10.97cc$, $8.55{\pm}6.79cc$, $4.23{\pm}3.48cc$. Conclusions : The maximum dose, conformity index, and homogeneity index showed no significant difference between C-VMAT and NC-VMAT. $V_2$ to $V_{18}$ of the brain showed a difference of at least 0.5 % to 48 %. $V_{19}$ to $V_{24}$ of the brain showed a difference of at least 0.4 % to 4.8 %. When we compare the mean value of $V_{12}$ that Radione-crosis begins to generate, NC-VMAT has about 12.2 % less amount than C-VMAT. These results suggest that if NC-VMAT is used, the volume of $V_2$ to $V_{18}$ can be reduced, which can reduce Radionecrosis.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
두경부암 등의 방사선치료 시 C-VMAT보다 NC-VMAT이 종양 주변에 위치한 정상 조직에 전달하는 선량을 감소시킨다는 연구는 있지만 방사선수술 시에는 C-VMAT과 NC-VMAT이 주변 장기에 전달하는 선량에 어떠한 차이를 나타내는지에 대한 연구가 이루어지지 않았다. 이에 본 연구에서는 본원에서 뇌 정위적 방사선수술을 실시한 환자를 대상으로 하여 C-VMAT과 NC-VMAT이 주변 정상 조직에 전달하는 선량 분포를 비교, 분석하여 CVMAT과 NC-VMAT의 유용성을 비교, 평가하고자 한다.
제안 방법
C-VMAT, NC-VMAT 치료계획은 치료 계획 용적의 크기, 위치, 모양 및 주변장기들의 위치를 고려하여 진행하였다. C-VMAT 치료계획은 half 2 Arc 또는 full 2 Arc를 사용하여 치료계획을 진행했으며, NC-VMAT 치료계획은 추가적으로 gantry와 couch의 충돌이 발생하지 않도록 고려하여 40~190°의 Arc를 3~7개 사용하고, couch의 각도 또한 3~6개의 각도로 구성하여 치료계획을 진행하였다(Fig. 1).
본 연구에서는 C-VMAT, NC-VMAT이 방사선수술의 치료 계획 용적에서 보여지는 선량의 분포와 주변 장기에 전달되는 선량의 차이를 비교, 분석하였다. 두 치료계획의 결과 값들을 각각 비교해 본 결과 최대선량은 CVAMT과 NC-VMAT에서 평균값의 차이가 1 % 이내의 차이를 보였다.
본 연구에서는 2013년 5월부터 2014년 12월까지 본원에서 시행된 뇌 정위적 방사선수술 13건을 대상으로 하였다(Table 1).
데이터처리
치료 장비는 trueBEAMStx(Varian Medical Systems, USA)을 사용하였으며, 치료 계획에 사용된 에너지는 6 MV의 Flattening Filter Free X-선을 이용하였다. 각 환자마다 C-VMAT, NCVMAT 치료계획을 진행하였다. C-VMAT, NC-VMAT 치료계획은 치료 계획 용적의 크기, 위치, 모양 및 주변장기들의 위치를 고려하여 진행하였다.
이론/모형
전산화 치료계획은 Eclipse Treatment Planning System(Varian Medical Systems, version 13.6, USA)을 사용하여 진행하였다. 치료 계획 용적(Planning Target Volume, PTV) 처방 선량은 Table 2와 같다.
처방 선량지수(Conformity index, C.I) [식 1]와 선량균질지수(Homogeneity index, H.I) [식 2]를 이용하여 각 치료 계획의 선량 분포를 분석하였다.(12)
성능/효과
0에 가까울수록 유의성을 갖는 값들이며 평균값으로 나타냈다. C-VMAT의 처방 선량 지수는 1.08±0.08로 나타났고, 선량 균질 지수는 1.03±0.01로 나타났다. NC-VMAT의 처방 선량 균질지수는 1.
01로 나타났다. NC-VMAT의 처방 선량 균질지수는 1.17±0.1, 선량 균질 지수는 1.04±0.01로 나타났다.
01 미만의 차이를 보였으며, 이 값들 또한 유의미한 차이를 나타내지 않았다. 뇌의 선량당 평균 용적을 비교해 보았을 때 V2~V18까지 구간에서는 전체적으로 NC-VMAT에서 C-VMAT 대비 최소 0.5 %에서 최대 48 %까지 낮은 값을 나타냈다. V19~V24까지 구간에서는 전체적으로 C-VMAT에서 NCVMAT 대비 최소 0.
본 연구에서는 C-VMAT, NC-VMAT이 방사선수술의 치료 계획 용적에서 보여지는 선량의 분포와 주변 장기에 전달되는 선량의 차이를 비교, 분석하였다. 두 치료계획의 결과 값들을 각각 비교해 본 결과 최대선량은 CVAMT과 NC-VMAT에서 평균값의 차이가 1 % 이내의 차이를 보였다. 처방 선량 지수와 선량 균질 지수의 평균값은 C-VMAT, NC-VMAT에서 각각 0.
8 %까지 낮은 값을 나타냈다. 방사선괴사가 발생하기 시작한다고 보고된 V12 용적의 평균값을 비교해 본 결과 NC-VMAT이 C-VMAT 대비 약 12.2 % 적은 용적을 포함하는 것을 알 수 있었다. V24, V20와 같이 고선량 영역의 값들은 C-VMAT과 NCVMAT이 큰 차이를 보이지 않았지만, V12, V8, V4와 같이 저선량 영역의 값들은 상대적으로 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있었다.
이러한 결과로 볼 때 NC-VMAT을 사용하여 치료계획을 수립한다면, 뇌의 V2~V18 구간의 용적을 줄일 수 있으며, 방사선괴사와 연관된 V12가 감소하게 되어 방사선괴사를 줄일 수 있을 것이라 보여진다.
Table 3과 같이 C-VMAT과 NC-VMAT으로 구분하였다. 최대선량의 평균값은 C-VMAT에서 105.1±1.37 %로 나타났으며, NC-VMAT에서는 105.8±1.71 %로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
뇌 종양의 치료방법은 어떻게 분류할 수 있는가?
뇌 종양의 치료방법은 크게 외과적요법, 방사선요법, 항암화학요법으로 나뉜다. 이러한 방법들은 단독적으로 시행되기도 하지만 종양제어율을 높이기 위해서 병행하여 사용하기도 한다.
낮은 합병증 비율을 보이기 때문에 방사선수술의 시행 건수가 증가하는데 그 이유는 무엇인가?
이러한 방법들은 단독적으로 시행되기도 하지만 종양제어율을 높이기 위해서 병행하여 사용하기도 한다.(1) 외과적 수술과 방사선수술은 비슷한 효과를 내며, 그 중 방사선수술은 두개기저부 수막종(Meningima)과 같이 주변 뇌신경, 뇌혈관과의 유착 등의 이유로 높은 합병증 비율을 갖는 질환에 시행할 수 있다. 이러한 이유로 낮은 합병증 비율을 보이기 때문에 방사선수술의 시행 건수가 증가된다고 보고되었다.
뇌 정위적 방사선수술의 특징은 무엇인가?
뇌 정위적 방사선수술은 비침습적인 수술 방법이지만 방사선을 사용하는 방법이기 때문에 방사선에 의한 부작용을 동반할 수 있다. 대표적으로 발생되는 부작용으로는 방사선괴사(Radionecrosis)와 신경학적 후유증(Neurological deficits) 등이 있다.
참고문헌 (12)
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