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문제 정의
- 따라서 유방암 환자의 DIBH를 적용한 IMRT(DIBH-IMRT) 시, 매 치료 전 확인촬영으로 인한 환자 피폭의 증가와 치료시간의 증가는 불가피하기에 본 연구는 유방크기 별로 위치잡이 오차 (Setup error)를 분석하였고, 계산된 오차 값을 바탕으로 재치료계획을 실시하여 치료계획용적(Planning target volume; PTV)와 OARs에 대한 선량분포변화를 알아보고자 하였다.
- 본 연구에서는 유방암 DIBH-IMRT 치료 시 위치잡이 오차를 후향적으로 분석하였고 위치잡이 오차를 적용한 재치료계획을 통해 PTV와 OARs의 선량분포변화에 얼마나 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. DIBH를 적용한 치료에서도 FB와 비슷한 위치잡이 오차가 나타났으며 유방크기에 따라 위치잡이 오차가 커졌다.
제안 방법
- 7, USA)에 전송되었다. 6 MV 또는 10 MV X선을 이용하여 5-7 field IMRT로 계획하였으며, 환자 12명은 총 선량 5,040 cGy을 28번 분할하여 계획하였고, 환자 33명은 총 선량 4,250 cGy을 16번 분할하여 계획하였다.
- 계산된 위치잡이 오차만큼 Isocenter를 이동하여 재치료계획을 실시하였다. 각 치료계획의 선량평가를 위해서 선량 용적히스토그램을 이용하여 Standard영상을 기준으로 PTV의 선량균일지수(Homogeneity index; HI), 처방선량 지수(Conformity index; CI)를 각각 구하여 비교분석하였고[11,12], 주변장기의 평가를 위해 OARs의 D5 와 V20 을 비교분석하였다.
- 첫 번째 이동방향(Max direction)은 OARs의 선량을 높이는 방향으로 Isocenter를 이동(Shift)하였고(ML:안쪽, SI:발쪽 AP:등쪽), 두 번째 이동(Min direction)은 그 반대 방향인 OARs의 선량을 낮추는 방향(ML:바깥쪽, SI:머리쪽, AP:배쪽)으로 Isocenter를 이동하였다. 다만, 동등한 비교를 위해 PTV가 넓은 림프절을 포함한 환자 13명은 선량평가에선 제외하였으며, 보통의 경우 심장은 왼쪽으로 치우쳐있기 때문에 오른쪽 유방암 치료환자의 심장선량은 왼쪽보다 적으므로 V20 대신 V5를 사용하여 선량평가를 하였다.
- 모든 환자는 CT모의치료기(biography mCT20 flow, Siemens, Muich, Germany)를 이용하여 치료계획을 위한 입체모의치료 (CT-Simulation)를 받았다. 이 때, 환자 위치잡이의 재현성을 높이기 위한 고정기구로는 Breast board(MT-350, CIVCO Medical Solutions, Orange City, IA)를 사용하였다.
- 모든 환자는 매일 치료실에서 모의치료와 동일한 자세로 위치하였으며 Vitalbeam TM 선형가속기(Varian Medical System, Inc., Palo Alto, CA)에 탑재된 실시간호흡모니터링 (Optical imaging system)을 이용하여 DIBH를 한 상태로 전후방향(Anteroposterior, AP)영상과 측면(Lateral, Lat) 영상을 획득하였다. AP영상은 전자포탈영상장치(Electronic portal image device; EPID)를 이용하여 2.
- 본 연구는 BCS를 받은 유방암환자의 DIBH-IMRT 시 매일 IGRT를 시행하여 위치잡이오 차를 평가하였다. Table 2 에서는 모든 환자의 위치잡이 오차를 보여주며, Table 3에서는 유방볼륨별 세 그룹 간의 위치잡이 오차를 보여준다.
- 1에서 보듯이 촬영된 치료 전 확인촬영영상(Portal image)은 디지털재구성 영상(Digital reconstructed radiograph; DRR)과 비교하였다. 일일 위치잡이 오차의 수정은 먼저 자동 이미지 융합(Auto matching)소프트웨어를 사용하였고, 두 번째로 흉벽(Sternum) 과 늑골(Rib), 척추뼈(spine)와 외과용 클립(surgical clip)을 바탕으로 한 명의 임상의와 두 명의 치료전문방사선사가 확인하여 수동 이미지 융합(Manual matching)을 수행하였다. 영상 유도에 사용된 Portal image와 카우치 이동값(Couch shift value)은 Varian 장비 회사의 ARIA Oncology software ver.
- 첫 번째 이동방향(Max direction)은 OARs의 선량을 높이는 방향으로 Isocenter를 이동(Shift)하였고(ML:안쪽, SI:발쪽 AP:등쪽), 두 번째 이동(Min direction)은 그 반대 방향인 OARs의 선량을 낮추는 방향(ML:바깥쪽, SI:머리쪽, AP:배쪽)으로 Isocenter를 이동하였다. 다만, 동등한 비교를 위해 PTV가 넓은 림프절을 포함한 환자 13명은 선량평가에선 제외하였으며, 보통의 경우 심장은 왼쪽으로 치우쳐있기 때문에 오른쪽 유방암 치료환자의 심장선량은 왼쪽보다 적으므로 V20 대신 V5를 사용하여 선량평가를 하였다.
- 이 때, 환자 위치잡이의 재현성을 높이기 위한 고정기구로는 Breast board(MT-350, CIVCO Medical Solutions, Orange City, IA)를 사용하였다. 환자는 바로 누운 자세(Supine position)로 상체를 거상(Tilting)시켜 양팔을 머리 위로 올렸으며, 팔을 지지하는 장치를 사용하여 개별적으로 위치시켜 촬영하였다. 환자의 호흡을 모니터링하기 위해 실시간위치관리시스템(Respiratory gating for scanners system, RGSC)을 사용하여 호흡연습을 하였으며, DIBH를 한 상태로 CT 단면 두께 2 ㎜의 CT모의치료영상을 획득하였다.
- 환자는 바로 누운 자세(Supine position)로 상체를 거상(Tilting)시켜 양팔을 머리 위로 올렸으며, 팔을 지지하는 장치를 사용하여 개별적으로 위치시켜 촬영하였다. 환자의 호흡을 모니터링하기 위해 실시간위치관리시스템(Respiratory gating for scanners system, RGSC)을 사용하여 호흡연습을 하였으며, DIBH를 한 상태로 CT 단면 두께 2 ㎜의 CT모의치료영상을 획득하였다. 획득한 영상은 정확한 치료계획 및 선량분석을 위해 치료계획용 시스템(Eclipse treatment planning system, ver.
대상 데이터
- 2017년 12월부터 2018년 9월까지 10개월 간 유방암으로 판정되어, BCS를 받은 후 방사선치료를 받은 환자 중 DIBH-IMRT를 시행한 환자 45명을 대상으로 후향적 연구를 시행하였다. 환자의 특성은 Table 1과 같다.
- , Palo Alto, CA)에 탑재된 실시간호흡모니터링 (Optical imaging system)을 이용하여 DIBH를 한 상태로 전후방향(Anteroposterior, AP)영상과 측면(Lateral, Lat) 영상을 획득하였다. AP영상은 전자포탈영상장치(Electronic portal image device; EPID)를 이용하여 2.5 MV에너지와 1 MU로 촬영되었고, Lat영상은 탑재영상장치(On board imager; OBI)를 이용하여 환자두께에 따라 90-100 kV에너지와 2.5-5 mAs의 조건으로 촬영되었다. Fig.
- 환자의 호흡을 모니터링하기 위해 실시간위치관리시스템(Respiratory gating for scanners system, RGSC)을 사용하여 호흡연습을 하였으며, DIBH를 한 상태로 CT 단면 두께 2 ㎜의 CT모의치료영상을 획득하였다. 획득한 영상은 정확한 치료계획 및 선량분석을 위해 치료계획용 시스템(Eclipse treatment planning system, ver.13.7, USA)에 전송되었다. 6 MV 또는 10 MV X선을 이용하여 5-7 field IMRT로 계획하였으며, 환자 12명은 총 선량 5,040 cGy을 28번 분할하여 계획하였고, 환자 33명은 총 선량 4,250 cGy을 16번 분할하여 계획하였다.
데이터처리
- 5-5 mAs의 조건으로 촬영되었다. Fig. 1에서 보듯이 촬영된 치료 전 확인촬영영상(Portal image)은 디지털재구성 영상(Digital reconstructed radiograph; DRR)과 비교하였다. 일일 위치잡이 오차의 수정은 먼저 자동 이미지 융합(Auto matching)소프트웨어를 사용하였고, 두 번째로 흉벽(Sternum) 과 늑골(Rib), 척추뼈(spine)와 외과용 클립(surgical clip)을 바탕으로 한 명의 임상의와 두 명의 치료전문방사선사가 확인하여 수동 이미지 융합(Manual matching)을 수행하였다.
- 계산된 위치잡이 오차만큼 Isocenter를 이동하여 재치료계획을 실시하였다. 각 치료계획의 선량평가를 위해서 선량 용적히스토그램을 이용하여 Standard영상을 기준으로 PTV의 선량균일지수(Homogeneity index; HI), 처방선량 지수(Conformity index; CI)를 각각 구하여 비교분석하였고[11,12], 주변장기의 평가를 위해 OARs의 D5 와 V20 을 비교분석하였다.
- 모의치료를 통해 얻은 DRR과 방사선치료를 시행하기 전에 정확한 자세확인을 위한 Portal image에 대한 AP&Lat 영상 각각 811장을 이용하여 Van Herk에 의해 소개된 방법론에 기초하여 평균(M), 계통오차(Systematic error; Σ), 무작위오차(Random error; σ), 3차원오차(3D-error), 여백(Margin)을 계산하였다[10].
- , USA)를 이용하였다. 유방크기에 따른 세 그룹 간 Setup error의 비교 분석은 ANOVA를 통하여 검증하였고, p값이 0.05미만인 경우는 유의한 것으로 분석하였다.
- 통계적인 분석을 위한 모든 자료는 Microsoft excel 2016 을 통해 기록되었으며, 보다 효과적인 검증을 위해 이 모든 분석 방법은 SPSS(Windows ver.21, IBM, SPSS Ins., USA)를 이용하였다. 유방크기에 따른 세 그룹 간 Setup error의 비교 분석은 ANOVA를 통하여 검증하였고, p값이 0.
이론/모형
- 환자의 특성은 Table 1과 같다. 모든 환자는 치료계획 시에 유방볼륨에 따라 유방크기를 분류하였고, 분류 기준은 Ramgey, C 등의 연구에 따라 세 그룹으로 분류 하였다. 700 cc미만이면 작은 유방 볼륨, 700 cc 이상 1000 cc 미만이면 중간 유방 볼륨, 1000 cc 이상이면 큰 유방 볼륨에 해당된다[9].
- 모든 환자는 CT모의치료기(biography mCT20 flow, Siemens, Muich, Germany)를 이용하여 치료계획을 위한 입체모의치료 (CT-Simulation)를 받았다. 이 때, 환자 위치잡이의 재현성을 높이기 위한 고정기구로는 Breast board(MT-350, CIVCO Medical Solutions, Orange City, IA)를 사용하였다. 환자는 바로 누운 자세(Supine position)로 상체를 거상(Tilting)시켜 양팔을 머리 위로 올렸으며, 팔을 지지하는 장치를 사용하여 개별적으로 위치시켜 촬영하였다.
성능/효과
- 7°로 나타났다. MBVG이 SBVG에 비해 19.4%가 더 높게 나타났고, LBVG이 MBVG에 비해 10.8% 높게 나타났으며, LBVG이 SBVG에 비해 32.3% 더 높게 나타났다. 더욱이 ML, SI, AP방향에서 계통오차는 LBVG이 SBVG에 비해 100%, 50%, 30% 더 높게 나타났고, 무작위오차도 35.
- 계산된 Translation방향의 3D-error는 작은 유방볼륨그룹 (Small breast volume group; SBVG), 중간 유방볼륨그룹 (Medium breast volume group; MBVG) 그리고 큰 유방볼륨그룹(Large breast volume group; LBVG)에서 각각 3.1 mm, 3.7 mm 그리고 4.1 mm로 나타났으며, Rotation방향의 평균오차는 각각 0.4°, 0.6° 그리고 0.7°로 나타났다.
- 3% 더 높게 나타났다. 더욱이 ML, SI, AP방향에서 계통오차는 LBVG이 SBVG에 비해 100%, 50%, 30% 더 높게 나타났고, 무작위오차도 35.7%, 19%, 35.7% 더 높게 나타났으며, 여백 또한 77.8%, 40%, 38.2%로 나타났다. 마지막으로, ANOVA분석을 통한 세 그룹 간 유의성검증에서 ML (P=0.
- 먼저 IMRT 시 접선조사보다 선량의 동질성 (Homogeneity)과 조형성(Conformity)이 뛰어나며 주변장기 (Organ at risk; OARs)에 들어가는 불필요한 선량을 줄일 수 있다. 두 번째로 자유호흡(Free breathing; FB) 대신에 DIBH를 적용하게 되면 좌측 유방암치료 시 폐와 심장에 들어가는 선량을 현저히 줄일 수 있고, 호흡에 의한 치료부위의 움직임도 줄일 수 있다. 반면에 이러한 진보된 치료법은 치료계획의 복잡성과 치료시간 및 기계적 선량 단위(Monitor unit; MU)의 증가가 발생하고 약간의 오차에도 선량전달의 상당한 영향을 미칠 수 있어 영상유도방사선치료(Image guided radiation therapy; IGRT)를 이용한 정확한 치료전달이 필요하다[4-8].
- 이는 FB뿐만 아니라 DIBH에서도 큰 유방환자는 위치잡이에 면밀한 주의가 필요 하다고 사료된다. 또한 본 연구처럼 전체유방의 볼륨을 측정한 방법도 통계적으로 유의한 차이를 발견했으며, 유방볼 륨을 치료계획 시 쉽게 알 수 있는 장점이 있을 것으로 사료 된다.
- 마지막으로, ANOVA분석을 통한 세 그룹 간 유의성검증에서 ML (P=0.009), AP(P=0.042)방향과 3D-error(P=0.003)에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(P<0.05).
- 이러한 부작용을 줄이기 위해 유방암 세기변조방사선 치료(Intensity modulated radiation therapy; IMRT)와 Deep inspiration breath holding(DIBH)의 적용이 확대되고 있는 추세이다. 먼저 IMRT 시 접선조사보다 선량의 동질성 (Homogeneity)과 조형성(Conformity)이 뛰어나며 주변장기 (Organ at risk; OARs)에 들어가는 불필요한 선량을 줄일 수 있다. 두 번째로 자유호흡(Free breathing; FB) 대신에 DIBH를 적용하게 되면 좌측 유방암치료 시 폐와 심장에 들어가는 선량을 현저히 줄일 수 있고, 호흡에 의한 치료부위의 움직임도 줄일 수 있다.
후속연구
- 다만, 본 연구에서는 DIBH시 호흡량에 따른 유방위치에 변화는 고려하지 않았으며, 호흡량에 따른 유방위치의 변화가 심한 환자는 제외시켰다는 점에서 제한이 있다. 또한 2D-2D 정합으로 인한 Roll, Pitch방향의 회전오차는 분석하지 못한 점과 회전오차를 적용한 선량분포의 변화를 고려하지 못하여 추가적으로 심도 있는 연구가 진행 되어야 할 것으로 사료된다.
- 따라서 유방볼륨이 1000 cc 이상인 큰 유방 환자는 위치 잡이 시 특히 관심을 가질 필요가 있을 것으로 사료되며 DIBH-IMRT치료 시 매일 IGRT로 인한 피폭선량 증가와 치료시간 증가의 단점이 있지만, PTV의 선량분포 변화도 중요하게 고려되어야 할 것으로 사료된다.
- 다만, 본 연구에서는 DIBH시 호흡량에 따른 유방위치에 변화는 고려하지 않았으며, 호흡량에 따른 유방위치의 변화가 심한 환자는 제외시켰다는 점에서 제한이 있다. 또한 2D-2D 정합으로 인한 Roll, Pitch방향의 회전오차는 분석하지 못한 점과 회전오차를 적용한 선량분포의 변화를 고려하지 못하여 추가적으로 심도 있는 연구가 진행 되어야 할 것으로 사료된다.
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