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문제 정의
- 이 기법은 VMAT 치료를 위해 실시간으로 움직이는 MLC의 영역을 jaw가 계속해서 따라가며 MLC가 열린 끝부분까지 차폐가 가능하도록 해주는 기능이다. 이에 본 연구의 목적은 종양과 정상장기의 위치가 가까운 뇌암 및 두경부암 치료 환자를 대상으로 JTT의 사용 유무에 따른 PTV(Planning target volume)와 OAR(Organ at risk)의 선량을 비교하고 그 유용성을 평가하고자 한다.
제안 방법
- QA는 VitalBeam의 전자영상유도장치(Electronic Portal Imaging Device, EPID)를 사용하여 portal dosimetry를 실시하였다. 3차원 감마분석에 의해 확인하였고 감마분석은 3 mm/3 %, pass rate 95 % 이상을 통과 기준으로 설정하였다.
- DVH(Dose-Volume Histogram) 데이터를 기반으로 JTT와 jaw tracking 기법을 사용하지 않은 경우(Static Jaw Technique, SJT)에 대하여 target 선량, OAR의 최대 선량(Maximum dose)과 평균선량(Mean dose)을 비교분석하였다.
- 치료계획은 기계적 제한사항을 충족하면서 동시에 각 환자의 다양한 target 크기와 모양을 충분히 포함하며 정상 장기를 보호하도록 하였다. JTT의 사용유무를 제외한 모든 치료 parameter가 동일한 치료계획을 한 환자 당 두개씩 만들었다(Fig. 3, 4).
- Phantom에 맞도록 변형된 윤곽그리기 정보 및 해부학적 정보를 바탕으로 실제 치료에 적용했던 치료계획과 동일한 빔 parameter를 적용하여 치료계획을 Varian Eclipse(ver 15.5, varian, USA)를 이용하여 진행하였다. 치료계획은 기계적 제한사항을 충족하면서 동시에 각 환자의 다양한 target 크기와 모양을 충분히 포함하며 정상 장기를 보호하도록 하였다.
- 치료계획의 검증 을 위해 IMRT verification QA(Gamma test)를 실시하였다. QA는 VitalBeam의 전자영상유도장치(Electronic Portal Imaging Device, EPID)를 사용하여 portal dosimetry를 실시하였다. 3차원 감마분석에 의해 확인하였고 감마분석은 3 mm/3 %, pass rate 95 % 이상을 통과 기준으로 설정하였다.
- 1). Rando Phantom을 CT scanner(Light peed 16 channel RT, GE, USA)를 이용하여 촬영하였고, 환자의 윤곽그리기(contouring) 정보 및 해부학적 정보를 Velocity(Varian Medical Systems, Palo Alto, CA)의 변형영상정합을 통해 Rando Phantom CT image에 구현하였다(Fig. 2).
- 5, varian, USA)를 이용하여 진행하였다. 치료계획은 기계적 제한사항을 충족하면서 동시에 각 환자의 다양한 target 크기와 모양을 충분히 포함하며 정상 장기를 보호하도록 하였다. JTT의 사용유무를 제외한 모든 치료 parameter가 동일한 치료계획을 한 환자 당 두개씩 만들었다(Fig.
대상 데이터
- 본원의 VitalBeam을 이용하여 VMAT 치료기법으로 방사선 치료를 받은 뇌암 및 두경부암 환자 각각 4명씩 총 8명을 선택하였다(Fig. 1). Rando Phantom을 CT scanner(Light peed 16 channel RT, GE, USA)를 이용하여 촬영하였고, 환자의 윤곽그리기(contouring) 정보 및 해부학적 정보를 Velocity(Varian Medical Systems, Palo Alto, CA)의 변형영상정합을 통해 Rando Phantom CT image에 구현하였다(Fig.
데이터처리
- jaw tracking을 사용하지 않았을 경우보다 사용하였을 경우의 선량 비교를 보다 직관적이고 객관적으로 평가할 수 있도록 상대선량감소를 다음 공식과 같이 (F-T) / T * 100 계산하였다(F: fixed jaw, T: tracking jaw)(Table 1).
- 치료계획의 검증 을 위해 IMRT verification QA(Gamma test)를 실시하였다. QA는 VitalBeam의 전자영상유도장치(Electronic Portal Imaging Device, EPID)를 사용하여 portal dosimetry를 실시하였다.
성능/효과
- 누설선량을 증가시키는 요인은 크게 ３가지가 있다.(3) 첫 번째 요인은 ＭＬC로만 이루어진 조사야 크기가 증가하는 경우, 두 번째 요인은 방사선 빔 에너지가 증가할 경우, 세 번째 요인은 ＭＬＣ의 모양이나 특성으로 인한 의도치 않은 누설선량이다. LoSasso(4)는 MLC를 통한 의도치 않은 누설선량은 jaw 조사면 크기와 빔의 에너지의 증가에 따라 비례하여 증가한다고 하였다.
- jaw tracking을 사용했을 때 PTV의 선량이 증가하는 Schmidhalter의 이론적 계산(6)과는 반대로 target과 OAR 모두 선량이 감소되었는데 target 선량이 줄어든 이유는 jaw tracking으로 인하여 target 주위 OAR의 추가적인 jaw 차폐로 인하여 가까운 정상조직을 통해 target으로 조사되는 산란선의 감소가 원인으로 생각된다.(7) 하지만 SJT와 비교했을 때 target의 상대선량 감소는 0.5 %로 미비하였으며 처방선량을 만족시켰다. OAR의 상대선량이 상대적으로 유의미하게 감소하였으므로 JTT의 사용이 SJT보다 이점이 더 크다고 사료된다.
- portal dosimetry를 통해 선형가속기를 통하여 치료계획이 어떠한 물리적 제한이나 위반 없이 실행 가능함을 확인하였다. JTT는 SJT와 비교하여 정상장기의 피폭선량을 줄여 뛰어난 보호 능력을 보였다. jaw를 유일한 변수로 제한함으로서 이 연구에서 관찰된 OAR의 선량감소가 추가적인 jaw 차폐로 인하여 OAR의 선량이 감소할 것이라는 실험 전 이론적인 예측과 일치하였다.
- Table 3는 target 선량 결과이다. OAR의 경우와 마찬가지로 jaw tracking 사용 시가 사용하지 않았을 경우보다 target의 선량이 감소하였다. 상대선량감소의 크기는 최대선량과 평균선량이 각각 GTV가 0.
- Portal dosimetry를 기반으로 3차원 감마분석을 한 결과 임의로 수정된 jaw를 이용한 치료계획이 실행가능하다는 것을 증명하였다. 실험에서 jaw tracking을 사용한 경우와 하지 않은 경우의 방사선의 투과율은 각각 98±1.
- JTT는 SJT와 비교하여 정상장기의 피폭선량을 줄여 뛰어난 보호 능력을 보였다. jaw를 유일한 변수로 제한함으로서 이 연구에서 관찰된 OAR의 선량감소가 추가적인 jaw 차폐로 인하여 OAR의 선량이 감소할 것이라는 실험 전 이론적인 예측과 일치하였다. jaw tracking을 사용했을 때 PTV의 선량이 증가하는 Schmidhalter의 이론적 계산(6)과는 반대로 target과 OAR 모두 선량이 감소되었는데 target 선량이 줄어든 이유는 jaw tracking으로 인하여 target 주위 OAR의 추가적인 jaw 차폐로 인하여 가까운 정상조직을 통해 target으로 조사되는 산란선의 감소가 원인으로 생각된다.
- JTT와 SJT 두 치료계획은 Jaw의 고정유무를 제외한 모든 parameter들은 동일하였다. portal dosimetry를 통해 선형가속기를 통하여 치료계획이 어떠한 물리적 제한이나 위반 없이 실행 가능함을 확인하였다. JTT는 SJT와 비교하여 정상장기의 피폭선량을 줄여 뛰어난 보호 능력을 보였다.
- 뇌암, 두경부암, 전립선암과 같이 종양과 정상장기가 인접하고 복잡한 경우 또는 넓은 치료 조사야, 고 에너지의 방사선 사용으로 인하여 MLC를 통한 누설선량의 증가가 우려되는 경우는 jaw tracking 기법을 사용함으로써 종양 주변 정상조직의 피폭선량을 낮출 수 있다는 것을 이번 연구를 통해 확인하였다.(9) 또한 주변 정상조직을 보호할 수 있는 만큼 PTV의 범위(target coverage)도 높일 수 있어 종양 제어 확률을 증가시켜 종양에 보다 고 선량을 조사하는 것이 가능하다.
- (9) 또한 주변 정상조직을 보호할 수 있는 만큼 PTV의 범위(target coverage)도 높일 수 있어 종양 제어 확률을 증가시켜 종양에 보다 고 선량을 조사하는 것이 가능하다. 따라서 jaw-tracking의 사용이 ‘ALARA’ 원칙(As Low As Reasonably Achievable)을 준수하며 잠재적으로 환자의 방사선 치료 성적을 증가시킬 수 있을 것이라 사료된다.
- OAR의 경우와 마찬가지로 jaw tracking 사용 시가 사용하지 않았을 경우보다 target의 선량이 감소하였다. 상대선량감소의 크기는 최대선량과 평균선량이 각각 GTV가 0.17 %, 0.24 %이며, CTV는 0.43 %, 0.47 %, PTV는 0.37 %, 0.47 %이다. JTT와 SJT 두 치료계획 모두 처방선량의 95 % 이상을 만족시켰다.
- 실험에서 jaw tracking을 사용한 경우와 하지 않은 경우의 방사선의 투과율은 각각 98±1.73 %와 97±1.83 %이었다.
- 추가적인 jaw 차폐로 인한 OAR의 상대선량감소의 크기는 최대선량은 0.22 %~63.11 %, 평균선량은 0.05 %~23.97 %으로 나타났으며, 모든 OAR의 평균적인 감소량은 최대선량이 7.05±15.56 %, 평균선량은 5.24±6.56 %로 나타났다.
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