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문제 정의
- 본 연구는 Skin flash tool 적용 시 MU값과 최대선량은 어떻게 변하는지와 skin flash 두께에 따라 실제 피부선량의 변화가 있는지를 알아보고자 하며, 또한 PTV의 변동성에 의한 피부선량의 차이를 보상할 수 있는 적절한 두께의 Skin flash 영역이 얼마 만큼인지 알아보고자 한다. 위 내용을 토대로 유방암 IMRT 치료계획 시 적절한 Skin flash 플루언스 두께를 알아보고, 유방암 IMRT 치료계획에 유용하게 적용할 수 있도록 하기 위함이다.
- 본 연구는 Skin flash tool 적용 시 MU값과 최대선량은 어떻게 변하는지와 skin flash 두께에 따라 실제 피부선량의 변화가 있는지를 알아보고자 하며, 또한 PTV의 변동성에 의한 피부선량의 차이를 보상할 수 있는 적절한 두께의 Skin flash 영역이 얼마 만큼인지 알아보고자 한다. 위 내용을 토대로 유방암 IMRT 치료계획 시 적절한 Skin flash 플루언스 두께를 알아보고, 유방암 IMRT 치료계획에 유용하게 적용할 수 있도록 하기 위함이다.
제안 방법
- 2F-hIMRT는 갠트리 각도 RAO(296°)와LPO(116°), 콜리메이터 각도는 0°로 하였고, 일선량 270cGy에 15회로 총선량 4050 cGy, 6 MV를 이용하여 계획하였다(Fig. 2).
- 5 cm 이동 후 치료계획별 Skin flash 두께에 따른 피부선량 측정했다. 6F-sIMRT의 치료계획도 위와 동일한 조건과 변수로 측정하여 비교분석하였다.
- 3). PTV는 ESTRO consensus guideline을 참고하였고, PTV는 에너지 build-up 영역의 특성상 계산의 부정확성을 피하기 위해 피부에서 3 mm를 제거하였으며, PTV100 %=95 %로 Normalization 하였다.(20)
- 다시 말하자면 첫째는 CA의 변동 없이 치료계획별 Skin flash 두께에 따라 피부선량을 측정했다. 둘째는 CA의 내측 0.
- 둘째, 6F-sIMRT로 SCL과 IMN이 모두 포함되는 환자의 경우의 치료계획이며, 총 6개의 방향을 사용하였으며, 갠트리 각도는 RAO(300°), RAO1(340°), LAO(20°),LAO1(60°), LPO(100°), LPO1(140°)로 40° 간격으로 하였고, 콜리메이터는 5°, 0°, 355°, 355°, 350°, 350°로 하였다.
- 다시 말하자면 첫째는 CA의 변동 없이 치료계획별 Skin flash 두께에 따라 피부선량을 측정했다. 둘째는 CA의 내측 0.5 mm 이동 후 치료계획별 Skin flash 두께에 따라 피부선량을 측정했고, 마지막으로 CA의 외측 0.5 cm 이동 후 치료계획별 Skin flash 두께에 따른 피부선량 측정했다. 6F-sIMRT의 치료계획도 위와 동일한 조건과 변수로 측정하여 비교분석하였다.
- 또한 측정함과 동시에 전자포털영상장치(Electronicpotal image divice, EPID)를 이용하여 2F-hIMRT의RAO(296°) 빔과 6F-sIMRT RAO(300°) 빔에 대한 모든 치료계획 조건에 대하여 실시간 플루언스를 획득하여 Varia 사의 Portal dosimetry System과 Offline Review(varian사, ver. 13.6)를 이용하여 치료계획별 플루언스 차이를 비교해 보았다(Fig. 7).
- 먼저 2F-hIMRT 치료계획의 필드별로 Skin flash 두께 0.0 cm, 0.5 cm, 1.0 cm, 1.5 cm, 2.0 cm, 2.5 cm으로 0.5cm 간격으로 6개의 두께 변화를 적용하여 재계산 후 총 MU값 및 Maximum dose의 변화를 알아보았다(Fig. 4). 측정은 각 두께별로 3군데의 위치의 측정값을 측정했으며,측정위치별, 두께별로 3회씩 측정하여 평균값을 산출했다.
- 측정은 각 두께별로 3군데의 위치의 측정값을 측정했으며,측정위치별, 두께별로 3회씩 측정하여 평균값을 산출했다. 여기서 2F-hIMRT에서 Skin flash 두께 0.0 cm의 측정값을 기준값으로 정하고 이를 기준으로 각 측정값들의 %diff 값을 계산하여 비교분석하였다.
- 위의 실험 과정 및 측정치를 토대로 치료계획의 총 MU와 최대선량을 변화시키는 Skin flash 적용이 피부선량의 변화에 미치는 영향을 알아보고, Skin flash 적용의 필요성 및 적절한 두께의 사용에 대해 분석하였다.
- 전산화치료계획은 CT에서 획득한 Phantom 영상으로 왼쪽 유방에 대하여 첫째 BCS의 경우와 둘째 SCL 및IMN이 모두 포함되는 환자의 경우, 두 가지 치료계획을 Eclipse(ver 13.7.16, Varian, USA), PO(Photon Optimizer 13.7.16), AAA(Anisotropic Analytic Algorithm Ver 13.7.16), AcurosXB(Acuros External Beam Ver 13.7.16) 알고리즘을 이용하여 치료계획을 수립하였고, 두 가지 경우의 치료계획은 아래와 같다
- 첫째, 2F-hIMRT로 먼저 일반적인 접선 2문 조사의 2개의 Open Field를 생성 후 계산된 선량분포에서 97% Isodose level을 구조(structure)화 하여 97 % Isodose level을 PTV로 지정한 후 이 두 개의 Open Field를 다엽콜리메이터(Multi-leaf collimator, MLC)만 제거한 후 IMRT 최적화(Optimization)를 시행하여 치료계획을 수립했다. 2F-hIMRT는 갠트리 각도 RAO(296°)와LPO(116°), 콜리메이터 각도는 0°로 하였고, 일선량 270cGy에 15회로 총선량 4050 cGy, 6 MV를 이용하여 계획하였다(Fig.
- 측정과정에서 환자의 호흡 및 움직임 등 PTV의 변동성에 대한 피부선량을 알아보기 위해 선량중심축(Central axis, CA)을 내측(Medial) 으로 0.5 cm 이동한 경우와 외측(Lateral)으로 0.5 mm 이동한 경우, 이 두 가지 변수를 추가하여 같은 방법으로 피부선량을 측정하였다(Fig. 6).
- 4). 측정은 각 두께별로 3군데의 위치의 측정값을 측정했으며,측정위치별, 두께별로 3회씩 측정하여 평균값을 산출했다. 여기서 2F-hIMRT에서 Skin flash 두께 0.
- 측정 장비는 MOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor)을 이용하였고, 치료 장비는VitalBeamTM(Varian Medical System, USA)을 이용하였다. 측정지점은 Anthropomorphic phantom(female)의 왼쪽 유방의 센터를 기준으로 위(1. Upper), 중간(2. Middle), 아래쪽(3. Lower) 세 군데에 위치시켜 피부선량을 측정하였다(Fig. 5).
대상 데이터
- 본원에서는 실험대상으로 Anthropomorphic phantom(Model 702 Adult ATOM Female; CIRS Inc.,Norfolk, VA)을 이용하였고, phantom은 바로누운자세(Spine position)로 바닥에 Vac-lok을 이용하여 수평유지한 후 전산화단층촬영장치(Computed tomography, CT)를 이용하여 5 mm 절편두께로 영상을 획득하였다(Fig. 1).
- 일선량 270 cGy에 16회로 총선량 4320 cGy, 6 MV를 이용하여 계획하였다(Fig. 3). PTV는 ESTRO consensus guideline을 참고하였고, PTV는 에너지 build-up 영역의 특성상 계산의 부정확성을 피하기 위해 피부에서 3 mm를 제거하였으며, PTV100 %=95 %로 Normalization 하였다.
- 측정 장비는 MOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor)을 이용하였고, 치료 장비는VitalBeamTM(Varian Medical System, USA)을 이용하였다. 측정지점은 Anthropomorphic phantom(female)의 왼쪽 유방의 센터를 기준으로 위(1.
이론/모형
- 본원 유방암 환자의 방사선 치료법은 오른쪽 유방암 환자의 경우 FIF-IMRT 치료법을 이용하고, 왼쪽 유방암 환자 중 유방보존술을 한 경우 2개의 접선조사야로 2FhIMRT(2 field Hybrid IMRT)를 이용한다.(12) 그리고 전유방절제술 환자 중 액와부(Axilla), 유방 내 림프절(Intramammary lymphnode, IMN), 쇄골상림프절(Subclavian lymphnode, SCL)을 포함하여 치료하는 경우는 6개의 필드를 이용한 6F-sIMRT(6 field IP- Static IMRT)를시행하고 있다.
- 유방암 방사선 치료기술은 전통적으로 쐐기접선 조사기법(wedged tangential field technique)을 사용하였다. 그러나 MLC(Multileaf collimator)의 개발과 치료계획용 소프트웨어의 발전으로 순방향 필드 인 필드 접선조사법(Forward planned field-in-field tangential technique, FIF-IMRT), 역방향 세기변조방사선치료(Inverse planned intensity modulated radiation therapy, IPIMRT), 용적변조회전방사선치료(Volumetric modulated arc therapy, VMAT) 등 여러 치료기법을 이용하여 유방암 환자의 방사선 치료효과를 극대화 하고, 방사선 치료로 인한 합병증을 최소화하는데 기여하고 있다.
성능/효과
- 1번 측정점에서 최소선량차는 10.4 %diff였고, 최대선량차는 Skin flash 2.0 cm시의 12.1 %diff였다. 2번 측정점에서는 최소 0.
- 0 cGy였고, 이 지점들을 기준으로 하였기에 %diff는 0 %였다. 1번 측정점은 Skin flash 2.0cm, 2.5 cm 적용시 평균 261.3 cGy로 26.1 %diff로 가장 많은 선량차를 보였고, 2번 측정점은 Skin flash 2.0 cm일 때 평균 197.3 cGy, 5.6 %diff의 선량차가 났고, 3번 측정점은 Skin flash 2.5 cm일 때 최대 245.3 cGy, 10.5 %diff였다(Table 2, Fig. 16).
- 다음은 피부선량 측정값이다. 2F-hIMRT에서 Skin flash를 사용하지 않은 0.0 cm을 기준선량으로 한 결과 1번 측정점은 3회 평균 206.7 cGy, 2번 측정점은 186.7 cGy, 3번 측정점은 222.0 cGy였고, 이 지점들을 기준으로 하였기에 %diff는 0 %였다. 1번 측정점은 Skin flash 2.
- 1 %diff였다. 2번 측정점에서는 최소 0.4 %diff고, 최대 선량차는 Skin flash 1.5,2.5 cm에서의 3.6 %diff 선량차를 보였고, 3번 측정점에서는 최소 1.5 %diff, 최대 선량차는 Skin flash 2.0 cm에서의 4.4 %diff로 측정되었다. 치료계획별 피부선량 측정 중 측정 위치별로 가장 선량차가 적은 것으로 나타났다.
- 그리고 6F-sIMRT의 그래프는 예외이긴 하나 대부분 피부선량 측정 %diff 그래프에서 Skin flash 1.5 cm 이상 적용시 피부선량 %diff가 ±2.0% 내외인 것으로 나타났다.
- 내측 0.5 cm 이동 후 Skin flash를 사용하지 않았을 때 1번 측정지점과 3번 측정지점에서 많은 피부선량차이를 보였으며 1번 측정지점은 3회 평균 51.3 cGy로 기준값과 비교시 -75.2 %였고, 3번 측정지점은 66.3 cGy로 -70.1 % 의 피부선량 차이를 보였다(Table 3, Fig. 17).
- 9). 두 치료계획 모두 Skin flash 두께가 커질수록 총 MU 또한 증가하는 것으로 나타났다. 또한 Portal dodimetry에서 측정된 2F-hIMRT의 RAO(296°) 빔과 6F-sIMRT RAO(300°) 빔의 플루언스 %diff의 그래프를 보면 모두 Skin flash의 두께가 커질수록 %diff 커지는 것을 알 수 있다(Fig.
- 또한 Portal dodimetry에서 측정된 2F-hIMRT의 RAO(296°) 빔과 6F-sIMRT RAO(300°) 빔의 플루언스 %diff의 그래프를 보면 모두 Skin flash의 두께가 커질수록 %diff 커지는 것을 알 수 있다(Fig. 10, 12, 13, 15).
- 또한 결과를 비추어 봤을 때 Skin flash의 두께를 0.5cm으로 최소화 하는 것이 최대선량이나 MU의 증가를 최소화할 수 있었고, 기준이 되는 치료계획과도 가장 적은 피부선량 차이를 보였기에 0.5 cm으로 최소화 하여 적용하는 것이 이상적이라 할 수 있을 것이다.
- 0% 내외인 것으로 나타났다. 또한 모든 실험군에 대한 측정치를 보면 Skin flash 0.5 cm 적용한 경우가 기준값과 비교시 최소 -3.6 %diff이였고 최대 20.2 %diff로 기준값에 가장 가까운 결과를 얻었다.
- 마지막으로 피부선량 측정의 차이를 %diff로 나타낸 그래프를 살펴보면 대부분 Skin flash 0∼0.5 cm 두께에서 증가율이 가장 크며, 그 이상의 두께로 갈수록 피부선량 증가율이 적어지는 것을 볼 수 있다.
- 먼저 최대선량의 경우 2F-hIMRT의 치료계획은 Skin flash 두께 0∼2.5 cm으로 0.5 cm씩 적용시 104.4 %,105.4 %, 105.9 %, 106.7 %, 106.9 %, 107.2 %였고, 6FsIMRT는 Skin flash 두께 0∼2.5 cm으로 0.5 cm씩 적용 시 109.6 %, 110.1 %, 110.2 %, 110.5 %, 111.0 %, 111.2%로 두 치료계획 모두 Skin flash 두께가 커질수록 최대선량 또한 커지는 것으로 나타났다(Table 1, Fig. 8).
- 외측으로 0.5 cm 이동시 1번 측정점에서는 Skin flash0.0 cm일 때 최소 228.7 cGy로 기준값과 %diff가 10.5 % 차이였으며, 최대 선량차이는 Skin flash 2.5 cm일 때 243cGy로 17.4 %diff로 나타났다. 2번 측정점에서는 Skin flash 1.
- Skin flash 적용 시 플루언스 확장영역은 임의로 두께 조정이 가능하도록 되어 있다. 이 적정 플루언스 영역에 대한 명확한 지침이 없어 두께를 변화 시키며 치료계획의 변화를 알아보게 되었고, 플루언스 영역의 두께에 따라 MU(Monitor unit), 최대선량(Maximumdose)이 변화되는 걸 알 수 있었다. 또한 높은 MU 즉, 높은 출력은 산란선과 누설선의 증가를 야기시키며 많은 2차 선량을 가져온다는 여러 연구가 있듯이 Skin flash 적용에 있어 의문을 가지지 않을 수 없었다.
- 이번 치료계획 측정에서는 1번 측정지점이 Skin flash2.0 cm 적용시에 216.3 cGy, 12.7 %diff로 가장 큰 선량차이를 보였고 측정지점별로 Skin flash 2.5 cm 적용시가 아닌 2.0 cm 적용시 선량차가 가장 크게 나타났다(Table 5, Fig. 19).
- 4 %diff로 측정되었다. 치료계획별 피부선량 측정 중 측정 위치별로 가장 선량차가 적은 것으로 나타났다.(Table 7, Fig.
후속연구
- 5 cm의 플루언스 확장은 정답이 아닐 수도 있다. 이런 부분의 보완으로 유방암 환자를 대상으로 호흡동조 CT를 촬영하여 신체의 움직임 정도를 정량적으로 분석하여 명확한 결과가 도출되었다면 하는 아쉬움이 남지만 결과에서 Skin flash 두께를 무한정 크게 한다고 해서 여러 인자들이 증가하지 않고, 어느 정도 수렴하므로 유방암 환자의 호흡에 의한 PTV의 변화와 여러 오차의 인자들을 고려한 1.0 cm 이하 Skin flash 두께 사용이 Skin flash를 적용하지 않는 것보다는 훨씬 많은 이점이 있을 것이고, 또한 환자의 상태에 따라 유연하게 적용하는 것도 많은 도움을 줄 것으로 사료된다.
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