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좌측 유방의 세기변조 방사선치료 시 Virtual Bolus 적용에 따른 선량 변화 비교 평가
Dosimetric Comparison of Left-sided Whole Breast Irradiation using a Virtual Bolus with VMAT and static IMRT 원문보기

대한방사선치료학회지 = The Journal of Korean Society for Radiation Therapy, v.31 no.2, 2019년, pp.51 - 63  

임경진 (국립암센터 양성자치료센터) ,  김태완 (국립암센터 양성자치료센터) ,  장요종 (국립암센터 양성자치료센터) ,  양진호 (국립암센터 양성자치료센터) ,  이승현 (국립암센터 양성자치료센터) ,  염두석 (국립암센터 양성자치료센터) ,  김선영 (국립암센터 양성자치료센터)

초록
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목 적: 유방암 방사선치료 시 호흡이나 부종으로 인한 유방 변화를 고려하여 치료계획을 하여야 한다. 본 연구는 부분절제술을 시행한 좌측 유방암 환자의 세기조절 방사선치료 시 치료 용적의 변화에 따른 Virtual Bolus(VB) 기법의 유용성을 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 본원에서 유방보존술 후 방사선치료를 받은 환자 10명을 대상으로 하였고 VMAT 과 IMRT에서 VB를 적용한 치료계획과 적용하지 않은 치료계획을 각각 수립하여 유방의 변화에 따른 선량을 비교하였다. 유방에 변화가 없을 경우 VMAT_NoVB와 VMAT_VB에서 치료 용적의 V95%, HI, CI와 Ipsilateral Lung의 Dmean, V5, V20, V30, Heart의 Dmean을 비교 분석하였고 IMRT도 동일한 방법으로 진행하였다. 또한 치료 용적에 1cm 변화가 있을 경우 각 치료계획의 TCP, NTCP를 분석하였다. 결 과: 유방에 변화가 없을 경우 처방선량의 95%를 받는 PTV_NoVB 체적의 비율은 VMAT_NoVB와 VMAT_VB에서는 99.80±0.17%, 99.75±0.12%였고, IMRT_NoVB와 IMRT_VB에서는 99.67±0.26%, 99.51±0.15%였다. 각 환자에 따른 수치를 비교해 보면, VMAT_VB의 PTV_NoVB에 대한 V95%는 VMAT_NoVB의 PTV_NoVB에 대한 V95% 보다 0.08±0.22배 낮았다. 또한 IMRT_VB에서 PTV_NoVB에 대한 V95%는 IMRT_NoVB 보다 0.24±0.36배 낮았지만 큰 차이를 보이지 않았다. HI와 CI는 3% 이내의 차이를 보였다. OAR에서는 대부분 VB Plan에서 선량이 높게 나타났지만 가이드라인을 초과하지 않았다. 유방에 1cm의 변화가 있을 경우 NoVB Plan의 TCP는 유방에 변화가 없을 때보다 90% 이상 감소하는 것으로 나타났지만, VB Plan은 비슷한 수준의 치료 효과를 유지하는 것으로 나타났다. 결 론: Virtual Bolus를 적용한 치료계획은 기존의 치료계획과 비슷한 Plan Quality를 가지면서 움직임으로 발생하는 선량 오차를 줄여줄 수 있는 방법이다. 유방암의 세기조절 방사선치료 시 유방의 움직임이나 부종이 예상된다면 VB를 적용한 치료계획이 매우 유용할 것이라 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Purpose: Radiation therapy for breast cancer should consider the change in breast shape due to breathing and swelling. In this study, we evaluate the benefit of using virtual bolus for IMRT of left breast cancer. Materials and methods: 10 patients with early breast cancer who received radiation ther...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 좌측 유방의 VMAT과 static-IMRT 시 Virtual Bolus 기법을 적용한 치료계획과(VMAT_VB,IMRT_VB)와 적용하지 않은 치료계획(VMAT_NoVB,IMRT_NoVB)에서 치료 용적과 정상 조직의 선량을 비교하고, 치료 용적에 변화가 있을 경우 각 치료계획에 따른 치료 효과를 분석하고자 하였다.

가설 설정

  • 2개의 Arc를 이용하였고 갠트리 각도는 290도에서 179도, 179도에서 290도를 사용하였다. VB를 적용하지 않은VMAT 치료계획은 CT_1의 PTV_NoVB에 치료계획하여 선량 계산하였고, VB를 적용한 VMAT 치료계획은 유방이 1cm 부풀었을 경우를 가정한 CT_2의 PTV_VB에 치료계획하고 CT_1으로 치료계획을 복사하여 PTV_NoVB에 선량 계산하였다(Fig. 3). 알고리즘은 PO_13714을 사용하였다.
  • VMAT_VB와 IMRT_VB은 기존의 PTV_NoVB에1 cm VB를 적용하여 유방에 1 cm의 변화가 있을 경우를 가정한 영상에 치료계획하고, 선량 계산 시에는 CT simulation 원본 영상 그대로를 이용하였다. PTV_VB에 맞춰 Optimization 되어있는 상태에서 PTV_NoVB100%=95%로 Normalization 한 것이다.
  • 본 연구에서 PTV_VB는 유방에 1cm의 변화가 있을 경우의 치료 용적으로 가정하였다. 호흡으로 인한 움직임이나 부종 등으로 치료부위에 1cm 변화가 있을 때 치료 효과를 분석하기 위해 각 치료계획을 유방에 변화가 있는 CT_2로 복사하여 비교 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유방암의 방사선치료에서 세기조절 방사선치료와 입체세기조절회전 방사선치료의 특징은? 유방암의 방사선치료에서 세기조절 방사선치료(IMRT)와 입체세기조절회전 방사선치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)는 기존의 방사선치료보다 종양에 균일하고 정확한 선량을 전달한다.(4,5,6) 또한 정상조직을 보호하고 Hot Spot을 줄이는데 탁월하다.
역방향 세기조절 방사선 치료(Inverse-Planned Intensity Modulated Radiation Therapy, inv-IMRT)의 이점은 무엇인가요? (1,2) 또한 유방전절제술(Total Mastectomy, TM)을 시행하였을 경우와 비교했을 때 동등한 치료 효과를 보이기 때문에 초기 유방암 환자의 유방보존술 후 방사선치료는 표준 치료법으로 여겨지고 있다.(3) 기존의 유방암 방사선치료는 접선으로 방사선을 조사하는 3차원 입체조형 방사선치료(Three Dimensional Conformal Radiation therapy, 3D-CRT), Field in Field 기법을 이용한 순방향 세기조절 방사선치료(Forward-Planned Intensity Modulated Radiation Therapy, for-IMRT)가 주로 시행되었으나, 최근 방사선치료의 발전에 따라 종양에는 고 선량을 전달하고 정상조직을 보호하는 역방향 세기조절 방사선 치료(Inverse-Planned Intensity Modulated Radiation Therapy, inv-IMRT)가 증가하고 있다.(5)
세기조절 방사선치료의 치료 시간이 길어지는 것의 문제점은? 세기조절 방사선치료는 기존의 3차원 입체조형 방사선치료보다 정상 장기나 치료 용적에 대해 우수한 치료계획을 보이지만 치료계획이 복잡하여 치료 시간이 길다는 단점이 있다. 치료 시간이 길어지게 되면 환자의 움직임에 따른 오차를 더 고려해야 하고 특히 유방암의 경우 호흡으로 인한 유방의 변화에 주의해야 한다. Jones의 연구에 따르면 치료 중 측정한 전자포탈영상장치(Electronic Portal Imaging Device, EPID)의 영상에서 치료 중심에서 폐까지의 거리(Central Lung Distance, CLD)는 최대 1.
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참고문헌 (19)

  1. Darby S, McGale P, Correa C, et al. Effect of radiotherapy after breast-conserving surgery on 10-year recurrence and 15-year breast cancer death: meta-analysis of individual patient data for 10,801 women in 17 randomised trials. Lancet 2011;378:1707-16. 

  2. Clake M, Collins R, Darby S, et al. Effects of radiotherapy and of differences in the extent of surgery for early breast cancer on local recurrence and 15-year survival: An overview of the randomised trials. Lancet 2005;366(9503):2087-2106. http:// doi.org/10.1016/S0140-6736(05)67887-74. 

  3. Fisher B, Anderson S, Bryant J, Margolese RG, Deutsch M, Fisher ER, et al. Twenty-year follow-up of a randomized trial comparing total mastectomy, lumpectomy, and lumpectomy plus irradiation for the treatment of invasive breast cancer. N Engl J Med 2002;347(16):1233-41. 

  4. Liu H, Chen X, He Z, Li J. Evaluation of 3D-CRT, IMRT and VMAT radiotherapy plans for left breast cancer based on clinical dosimetric study. Comput Med Imaging Graph 2016;54:1-5. 

  5. Haciislamoglu E, Colak F, Canyilmaz E, et al. Dosimetric comparison of left-sided whole-breast irradiation with 3DCRT, forward-planned IMRT, inverse-planned IMRT, helical tomotherapy, and volumetric arc therapy. Phys Med 2015;31:360-7. 

  6. Schubert LK, Gondi V, Senbusch E, et al. Dosimetric comparison of left-sided whole breast irradiation with 3DCRT, forward-planned IMRT, inverse-planned IMRT, helical tomotherapy, and topotherapy. Radiother Oncol 2011;100:241-6. 

  7. Coon AB, Dickler A, Kirk MC et al. Tomotherapy and multifield intensity-modulated radiotherapy planning reduce cardiac doses in left-sided breast cancer patients with unfavorable cardiac anatomy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2010;78(1):104-10. 

  8. Michalski A, Atyeo J, Cox J, Rinks M, et al. Inter- and intra-fraction motion during radiation therapy to the whole breast in the supine position: a systematic review. J Med Imaging Radiat Oncol 2012;56:499-509. 

  9. Jones S, Fitzgerald R, Owen R, Ramsay J, et al. Quantifying intra- and inter-fractional motion in breast radiotherapy. J Med Radiat Sci 2015;62:40-6. 

  10. Back M, Guerrieri M, Wratten C, et al. Impact of Radiation Therapy on Acute Toxicity in Breast Conservation Therapy for Early Breast Cancer. Clin Oncol 2004;16:12-6. 

  11. Verbelen H, Gebruers N, Beyers T, et al. Breast edema in breast cancer patients following breast-conserving surgery and radiotherapy: a systematic review. Breast Cancer Res Treat 2014;147:463-71. 

  12. Tyran M, Tallet A, Resbeut M, et al. Safety and benefit of using a virtual bolus during treatment planning for breast cancer treated with arc therapy. J Appl Clin Med Phys 2018;19(5):463-72. 

  13. Sankar A, Velmurugan J. Different intensity extension methods and their impact on entrance dose in breast radiotherapy: A study. J Med Phys 2009;34(4):200-5. 

  14. Moliner G, Izar F, Ferrand R, et al. Virtual bolus for total body irradiation treated with helical tomotherapy. J Appl Clin Med Phys 2015;16(6):164-176. 

  15. A. Lirette, J. Pouliot, M. Aubin, et al. The role of electronic portal imaging in tangential breast irradiation: a prospective study. Radiother Oncol 1995;37:241-5. 

  16. Prabhakar R, Rath GK, Julka PK, et al. Reproducibility of tangential breast fields using online electronic portal images. Rep Pract Oncol Radiother 2007;12:323-8. 

  17. Giorgia N, Antonella F, Alessandro C, et al. Planning strategies in volumetric modulated are therapy for breast. Med. Phys. 2011;38:4025-31. 

  18. Sankar A, Velmurugan J. Different intensity extension methods and their impact on entrance dose in breast radiotherapy; A study. J Med Phys 2009;34:200-5. 

  19. Moliner G, Izar F, Ferrand R, et al. Virtual bolus for total body irradiation treated with helical tomotherapy. J Appl Clin Med Phys 2015;16:164-76. 

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