토모테라피를 이용한 두경부암 영상유도 방사선 치료 시 개인별 경추고정용구의 유용성 평가 Usefulness of Customized Cervical Spine Immobilizer in Head & Neck Image-Guided Radiation Therapy with Tomotherapy®원문보기
목 적 : 두경부암 방사선 치료 시 사용되는 규격화된 기성 베개에 개인별 경추고정용구를 적용하여 개인별 경추고정용구의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 토모테라피를 이용한 두경부암 치료 환자 중 기성 베개만을 사용한 환자와 개인별 경추고정용구를 적용한 환자 각각 20명을 대상으로 환자 당 20회 치료 시 획득한 MVCT 영상을 토모테라피 영상유도 프로그램으로 자동 보정한 영상을 바탕으로 2번 경추 최하단부부터 발쪽으로 6.7 cm까지 10분할하여 각 분할 당 경추 위치 값을 치료설계 시의 경추 위치 값과 비교하였다. 결 과 : 개인별 경추고정용구를 적용한 경우 50 mm 기준 경추만곡도 일치율은 평균 98.9 %, 최대오차 평균 12.9 mm, 1회 치료 당 평균 오차 5.8 mm, 표준편차 평균 0.59 mm로 측정되었고 개인별 경추고정용구를 적용하지 않았을 경우 경추만곡 일치율은 평균 95.9 %, 최대오차 평균 41.9 mm, 1회 치료 당 평균 오차 19.4 mm, 표준편차 평균 1.34 mm로 측정되었다. 결 론 : 두경부 암 방사선 치료 시 개인별 경추고정용구 적용이 필요할 것으로 사료된다.
목 적 : 두경부암 방사선 치료 시 사용되는 규격화된 기성 베개에 개인별 경추고정용구를 적용하여 개인별 경추고정용구의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 토모테라피를 이용한 두경부암 치료 환자 중 기성 베개만을 사용한 환자와 개인별 경추고정용구를 적용한 환자 각각 20명을 대상으로 환자 당 20회 치료 시 획득한 MVCT 영상을 토모테라피 영상유도 프로그램으로 자동 보정한 영상을 바탕으로 2번 경추 최하단부부터 발쪽으로 6.7 cm까지 10분할하여 각 분할 당 경추 위치 값을 치료설계 시의 경추 위치 값과 비교하였다. 결 과 : 개인별 경추고정용구를 적용한 경우 50 mm 기준 경추만곡도 일치율은 평균 98.9 %, 최대오차 평균 12.9 mm, 1회 치료 당 평균 오차 5.8 mm, 표준편차 평균 0.59 mm로 측정되었고 개인별 경추고정용구를 적용하지 않았을 경우 경추만곡 일치율은 평균 95.9 %, 최대오차 평균 41.9 mm, 1회 치료 당 평균 오차 19.4 mm, 표준편차 평균 1.34 mm로 측정되었다. 결 론 : 두경부 암 방사선 치료 시 개인별 경추고정용구 적용이 필요할 것으로 사료된다.
Purpose : Standardized pillow may not support patient's individual cervical spine thoroughly when head and neck radiation therapy with $Tomotherapy^{(R)}$. Therefore, the purpose of this study was to make a comparative analysis for the difference of using standardized pillow only and usin...
Purpose : Standardized pillow may not support patient's individual cervical spine thoroughly when head and neck radiation therapy with $Tomotherapy^{(R)}$. Therefore, the purpose of this study was to make a comparative analysis for the difference of using standardized pillow only and using customized cervical spine immobilizer with standardized pillow. Materials and Methos : The head and neck cancer patients who are treated image-guided radiation therapy(IGRT) with $Tomotherapy^{(R)}$ were divided into two groups, 20 patients using standardized pillow only, and 20 patients using customized cervical spine immobilizer with standardized pillow. We achieved 20 mega-voltage computed tomography(MVCT) image per patient, compared curvature of the cervical spine in MVCT with curvature of the cervical spine in CT-simulation. Results : Results of comparative analysis were curvature consistency 95.9 %, maximum error of distance 41.9 mm, average distance error per fractionation 19.4 mm, average standard deviation 1.34 mm in case of using standardized pillow only, curvature consistency 98.9 %, maximum error of distance 12.9 mm, average distance error per fractionation 5.8 mm, average standard deviation 0.59 mm in case of using customized cervical spine immobilizer with standardized pillow. Conclusion : Using customized cervical spine immobilizer shows higher reproducibility and low distance error, therefore customized cervical spine immobilizer could be useful for head and neck cancer patients who need radiation therapy.
Purpose : Standardized pillow may not support patient's individual cervical spine thoroughly when head and neck radiation therapy with $Tomotherapy^{(R)}$. Therefore, the purpose of this study was to make a comparative analysis for the difference of using standardized pillow only and using customized cervical spine immobilizer with standardized pillow. Materials and Methos : The head and neck cancer patients who are treated image-guided radiation therapy(IGRT) with $Tomotherapy^{(R)}$ were divided into two groups, 20 patients using standardized pillow only, and 20 patients using customized cervical spine immobilizer with standardized pillow. We achieved 20 mega-voltage computed tomography(MVCT) image per patient, compared curvature of the cervical spine in MVCT with curvature of the cervical spine in CT-simulation. Results : Results of comparative analysis were curvature consistency 95.9 %, maximum error of distance 41.9 mm, average distance error per fractionation 19.4 mm, average standard deviation 1.34 mm in case of using standardized pillow only, curvature consistency 98.9 %, maximum error of distance 12.9 mm, average distance error per fractionation 5.8 mm, average standard deviation 0.59 mm in case of using customized cervical spine immobilizer with standardized pillow. Conclusion : Using customized cervical spine immobilizer shows higher reproducibility and low distance error, therefore customized cervical spine immobilizer could be useful for head and neck cancer patients who need radiation therapy.
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문제 정의
이를 해결하기 위하여 기성 플라스틱 베개에 소형 Vac-lock을 덧대어 경추를 지지하거나, 고정용 스티로폼(Mev-green)을 환자 개인의 경추의 형태에 맞게 베개형으로 만들어 기존 베개를 대체하는 방법을 사용하기도 한다. 본 연구는 기존의 고형화된 기성 베개와 고정용 열성형가면에 개별 맞춤 경추고정용구를 더하여 환자의 치료자세 고정력을 높여 치료 시 경추만곡도 변화를 최소화하고 자세 재현성을 향상시키고자 함을 목표로 한다.
본 연구에서 동일한 간격으로 측정된 지점들은 치료 시 경추만곡도 변화를 측정하기 위한 것이다. 개인별 경추고정용구를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때를 비교하여 측정된 경추 전체 부분에서 최대 오차 30.
제안 방법
CT 이미지의 높이 좌표 값과 MVCT 이미지의 높이 좌표 값을 비교하여 ‘지점1’에서부터 ‘지점10’까지 전체 5 cm이상 오차가 측정될 경우 0 %일치를 보여주는 ‘5 cm기준 일치율’, ‘최대오차’, ‘1회 치료 당 평균오차’, ‘표준편차’를 분석하였다(Fig. 5).
Madison, WI, USA)를 이용하여 영상유도 방사선 치료(Image-Guided Radio Therapy, IGRT)를 받은 두경부암 환자 중 Base plate, 두경부 고정용 플라스틱 베개를 사용하고 열성형가면으로 두정부부터 어깨까지 고정한 환자를 대상으로 하였다. 대상 환자 중 두경부 고정용 플라스틱 베개만을 사용한 환자 20명(그룹1), 두경부 고정용 플라스틱 베개와 직물 코팅된 개인별 열성형 경추고정용구를 함께 사용한 두경부암 환자 20명(그룹2)(Fig. 1)으로 집단을 나누어 경추만곡도를 비교하였다. 그룹1의 평균 연령은 61.
64 mm의 확대율로 FOV(Field of view)를 설정한 다음 비트맵 이미지파일로 변환하였다. 또한 치료설계 시 획득한 Computed Tomography(CT) 이미지를 토모테라피 내장 소프트웨어를 이용하여 불러오고 비트맵 이미지파일로 변환하였다. 각 환자 당 변환된 치료 직전의 MVCT 이미지파일 20개와 치료설계 시 획득한 CT 이미지파일 1개를 획득하여 총 840개의 이미지파일을 획득하였다.
2)를 이용하여 자동 보정(Im-age guide)하였다. 보정 매개변수는 Bone technique, Super fine registration, Translation + Roll으로 설정하였다(Fig. 2). 자동 보정 후 1화소 당 0.
상기 방법으로 치료 직전 획득한 20개의 MVCT 이미지의 각 지점들의 높이 좌표 값을 측정하고 동일한 격자 위치에서 CT 이미지의 각 지점들의 높이 좌표 값을 측정하였다(Fig. 4).
2). 자동 보정 후 1화소 당 0.64 mm의 확대율로 FOV(Field of view)를 설정한 다음 비트맵 이미지파일로 변환하였다. 또한 치료설계 시 획득한 Computed Tomography(CT) 이미지를 토모테라피 내장 소프트웨어를 이용하여 불러오고 비트맵 이미지파일로 변환하였다.
척추의 장축 기준으로 10화소 간격, 발쪽으로 위치한 경추를 ‘지점2’로 설정하고 ‘지점10’까지 동일한 방법으로 설정한 후, 각 지점들의 높이 좌표 값을 획득하였다.
치료 직전 획득한 20개의 고에너지 전산화단층촬영영상(Megavoltage Computed Tomography, MVCT)을 토모테라피 내장 소프트웨어(AccurayⓇ Operator Station TomoHD Version 2.1.2)를 이용하여 자동 보정(Im-age guide)하였다. 보정 매개변수는 Bone technique, Super fine registration, Translation + Roll으로 설정하였다(Fig.
대상 데이터
각 환자 당 변환된 치료 직전의 MVCT 이미지파일 20개와 치료설계 시 획득한 CT 이미지파일 1개를 획득하여 총 840개의 이미지파일을 획득하였다.
그룹1과 그룹2로부터 계산된 5 cm 기준 일치율을 대상으로 통계 검증을 진행하였다. F-검정을 사전 실시하였으며, 결과를 토대로 T-검정(이분산 가정 두 집단) 및 T-검정(쌍체 비교)를 진행하였다.
미국 국립보건원(National Institute of Health, USA)의 ‘Image J(Ver.1.8.0_112)’를 이용하여 획득한 치료설계 시 CT 이미지파일을 불러온 후 ‘Grid’에서 10화소 간격으로 횡축 격자선을 생성하였다(Grid type : Horizontal Lines, Area per point: 100pixel2).
본 연구는 2014년 1월 1일부터 2018년 8월 31일까지 본원에서 TomothrapyⓇ(TomoHD, AccurayⓇ Madison, WI, USA)를 이용하여 영상유도 방사선 치료(Image-Guided Radio Therapy, IGRT)를 받은 두경부암 환자 중 Base plate, 두경부 고정용 플라스틱 베개를 사용하고 열성형가면으로 두정부부터 어깨까지 고정한 환자를 대상으로 하였다.
데이터처리
그룹1과 그룹2로부터 계산된 5 cm 기준 일치율을 대상으로 통계 검증을 진행하였다. F-검정을 사전 실시하였으며, 결과를 토대로 T-검정(이분산 가정 두 집단) 및 T-검정(쌍체 비교)를 진행하였다. 위의 모든 통계 결과는 p-value < 0.
따라서, T-검정(이분산 가정 두 집단)을 시행하였고, p-value는 0.05보다 작으므로 ‘그룹1’과 ‘그룹2’의 차이는 통계적으로 유의였다.
05보다 작으므로 ‘그룹1’과 ‘그룹2’의 차이는 통계적으로 유의였다. 추가적으로 T-검정(쌍체비교)를 진행하였으며, T통계량 -4.7659, p-value 0.00013이 도출되어 개인별 경추고정용구의 사용 여부에 따른 결과 값의 유의한 차이가 도출되었다.
성능/효과
‘그룹1’의 최저 일치율은 89.3 %, 최고 일치율은 98.6 %이며 ‘그룹2’의 최저 일치율은 98.6 %, 최고 일치율은 99.3 %로 ‘그룹1’의 최고 일치율과 ‘그룹2’의 최저 일치율이 같았다(Fig. 4).
본 연구에서 동일한 간격으로 측정된 지점들은 치료 시 경추만곡도 변화를 측정하기 위한 것이다. 개인별 경추고정용구를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때를 비교하여 측정된 경추 전체 부분에서 최대 오차 30.8 % 감소, 1회 치료 당 오차 29.9 % 감소, 표준편차 절반이상 감소함을 보여 경추 고정용 플라스틱 베개에 개인별 경추고정용구를 추가함으로써 현저한 Set up 오차 감소와 높은 자세 재현성이 구현됨을 확인할 수 있다. 이는 치료계획 시 설계된 선량이 표적에 정확하게 전달될 수 있음을 시사할 뿐만 아니라 주변의 다수 OAR들의 손상을 피할 수 있을 것이라 사료된다.
두경부 고정용 플라스틱 베개만을 사용한 ‘그룹1’의 5 cm기준 일치율은 95.9 %, 평균 최대 오차 41.9 mm, 1회 치료 당 평균 오차 19.4 mm, 평균 표준편차 1.34 mm로 측정되었다.
두경부 고정용 플라스틱 베개에 개인별 경추고정용구를 적용한 ‘그룹2’의 5 cm 기준 일치율은 98.9 %, 평균 최대 오차 12.9 mm, 1회 치료 당 평균 오차 5.8 mm 평균 표준편차 0.59 mm로 측정되었다(Table 1).
이미지 내 척수 쪽 2번 경추 중앙부를 ‘지점1’로 설정하고 ‘Pixel inspection tool’ 기능을 이용해 ‘지점1’의 높이 좌표 값을 획득하였다. 화소 분석 매개변수는 Radius : 1, Grayscale Readout : Raw, RGB readout : Gray Value, Copy to clipboard : Data Only이며 좌표 값 획득 기준은 척수 부분의 평균 그레이스케일 대비 10이상 급격하게 증가하는 부분으로 설정되었다(Fig. 3). 척추의 장축 기준으로 10화소 간격, 발쪽으로 위치한 경추를 ‘지점2’로 설정하고 ‘지점10’까지 동일한 방법으로 설정한 후, 각 지점들의 높이 좌표 값을 획득하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
두경부암의 방사선 치료는 어떤 목적으로 사용되는가?
두경부암의 방사선 치료는 수술 후 보조 요법 또는 근치적 목적으로 사용된다.(1) 이러한 두경부암 방사선 치료는 정상조직에도 손상을 입히게 되는데 치료 후 회복을 기대할 수 있지만 구강 건조증의 경우 회복률 정도가 미약하여 환자의 일상생활에 심각한 지장을 초래할 수 있다.
보편적인 두경부암의 방사선 치료계획과 치료는 고형화된 기성 플라스틱 베개를 사용하는데, 이에 따라 어떤 문제점이 생기는가?
보편적인 두경부암의 방사선 치료계획과 치료는 고형화된 기성 플라스틱 베개를 사용하여 누운 자세에서 개인별 고정용 열성형가면을 착용하여 두부와 어깨, 상반신을 고정한 채로 이루어진다. 이때 고형화된 기성 플라스틱 베개 사용 시 환자 개인별 경추만곡도 및 연부조직의 형태가 달라 기성 베개가 체부를 완전히 지지하지 못하여 빈 공간이생기는 단점이 발생한다.(5) 이는 기성 베개가 두부와 경추를 완전히 지지하지 못해 매 치료 시 자세 재현성 저하를 초래하고 치료 중 오차를 증가시킬 수 있다. 이는 해부학적 구조가 복잡한 두경부의 손상위험장기 장해와 치료부위에 정확한 선량 전달을 방해하는 주요한 원인이 될 수 있다. 이를 해결하기 위하여 기성 플라스틱 베개에 소형 Vac-lock을 덧대어 경추를 지지하거나, 고정용 스티로폼(Mev-green)을 환자 개인의 경추의 형태에 맞게 베개형으로 만들어 기존 베개를 대체하는 방법을 사용하기도 한다.
토모테라피를 이용한 두경부암의 영상유도 방사선 치료의 특징은 무엇인가?
토모테라피를 이용한 두경부암의 영상유도 방사선 치료는 많은 연구들을 통해 그 우수성이 입증되어 왔으며 토모테라피를 이용한 두경부암 치료계획 시 정밀성을 높이기 위하여 낮은 갠트리 1회전 당 테이블 이동거리를 이용하고 이는 방사선 조사시간(Beam on time)이 길어지는 결과를 유도하여 선형가속기를 이용한 기존의 용적회전변조 방사선 치료(Volumetric Arc Therapy, VMAT)에 비교하여 상대적으로 긴 치료 시간이 요구되는 특징이 있다.(4) 길어진 치료 시간은 환자들의 자세 재현 및 유지를 곤란하게 하는 주요 원인이 된다.
참고문헌 (5)
J.B. Lippincott, 1988. American Jonit Committee on Cancer: Manual for staging for cancer.
Jellema AP, Slotman BJ, Doornaert P, Leemans CR, Langendijk J. Impact of radiation induced xerostomia on quality of life after primary radioatherapy among patients with head and neck cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2007 Nov 1;69(3):751-60
Halperin E.C., Brady L.W., Wazer D.E., and Perez C.A.: Principles and practice of radiation oncology. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins, 2013
Kim D, Yoon M, Park SY et al. - "Comparison of helical Tomotherapy with Linear Accelerator Base Intensity-Modulated Radiotherapy for Head & Neck Cases." Korean J Med Phys. 2008. 19(2):89-94
Lisa J. Forrest, V. M,D et al.- "The Utility of Megavoltage Computed Tomography Images from Helical Tomotherapy System for Setup Verification Purposes." Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 2004 vol 60:1639-1644
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