목 적: 본 연구는 HalcyonTM과 TrueBeamTM에서 사용하는 6MV-FFF(Flattening Filter Free) 에너지를 이용하여 전산화치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)에서 계산된 선량과 광자극형광선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeter, OSLD)로 측정된 표재 선량(Superficial dose)을 비교하고자 한다. 재료 및 방법: 팬텀연구를 위해 인체모형 팬텀(Human Phantom)의 CT 영상을 이용하여 치료계획시스템에서 성문암(Glottic cancer)과 유사한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)과 두경부위의 등 중심점(Iso-center) 위치에 측정을 위한 Point(M), Point(R), Point(L)의 구조물을 설정하고 체표윤곽(Body contour)에 5mm Bolus를 적용하였다. 그 후 전산화치료계획은 HalcyonTM과 TrueBeamTM의 6MV-FFF 에너지를 이용하여 정적(Static) 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)와 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)계획을 각각 수립하였다. 전산화치료계획과 동일하게 재현하기 위해 OSLD를 등 중심점에 위치시키고 5mm Bolus를 적용하여 선량 전달 후 오차율을 비교하였다. 결 과: 인체모형 팬텀을 사용한 실험 결과 HalcyonTM의 전산화치료계획시스템에서의 점 선량과 OSLD를 이용한 선량 측정의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 1.7±1.2%, 4.0±2.8%로 확인되었으며, TrueBeamTM의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 2.4±0.4%, 8.6±1.8%로 확인되었다. 결 론: 실험결과 HalcyonTM을 기준으로 TrueBeamTM에서 VMAT과 IMRT 각각 2.4배, 3.6배 더 큰 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 표재 선량에 대한 정확한 선량평가가 이루어져야 하는 경우, TrueBeamTM보다 HalcyonTM에서 정확한 선량 평가가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.
목 적: 본 연구는 HalcyonTM과 TrueBeamTM에서 사용하는 6MV-FFF(Flattening Filter Free) 에너지를 이용하여 전산화치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)에서 계산된 선량과 광자극형광선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeter, OSLD)로 측정된 표재 선량(Superficial dose)을 비교하고자 한다. 재료 및 방법: 팬텀연구를 위해 인체모형 팬텀(Human Phantom)의 CT 영상을 이용하여 치료계획시스템에서 성문암(Glottic cancer)과 유사한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)과 두경부위의 등 중심점(Iso-center) 위치에 측정을 위한 Point(M), Point(R), Point(L)의 구조물을 설정하고 체표윤곽(Body contour)에 5mm Bolus를 적용하였다. 그 후 전산화치료계획은 HalcyonTM과 TrueBeamTM의 6MV-FFF 에너지를 이용하여 정적(Static) 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)와 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)계획을 각각 수립하였다. 전산화치료계획과 동일하게 재현하기 위해 OSLD를 등 중심점에 위치시키고 5mm Bolus를 적용하여 선량 전달 후 오차율을 비교하였다. 결 과: 인체모형 팬텀을 사용한 실험 결과 HalcyonTM의 전산화치료계획시스템에서의 점 선량과 OSLD를 이용한 선량 측정의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 1.7±1.2%, 4.0±2.8%로 확인되었으며, TrueBeamTM의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 2.4±0.4%, 8.6±1.8%로 확인되었다. 결 론: 실험결과 HalcyonTM을 기준으로 TrueBeamTM에서 VMAT과 IMRT 각각 2.4배, 3.6배 더 큰 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 표재 선량에 대한 정확한 선량평가가 이루어져야 하는 경우, TrueBeamTM보다 HalcyonTM에서 정확한 선량 평가가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.
Purpose: The aims of this study were to compare the superficial dose with Optically Stimulated Luminescence Dosimeter(OSLD) measurement and Treatment Planning System(TPS) calculation for 6MV-Flattening Filter Free(FFF) energy using HalcyonTM and TrueBeamTM. Materials and methods: Phantom study was p...
Purpose: The aims of this study were to compare the superficial dose with Optically Stimulated Luminescence Dosimeter(OSLD) measurement and Treatment Planning System(TPS) calculation for 6MV-Flattening Filter Free(FFF) energy using HalcyonTM and TrueBeamTM. Materials and methods: Phantom study was performed using the CT images of human phantom. In the treatment planning system, the Planning Target Volume(PTV) was contoured which is similar to Glottic cancer. Furthermore, Point(M), Point(R), and Point(L) were contoured at the iso-center of head and neck region and 5mm bolus was applied to the body contour. Each treatment plans using 6MV-FFF energy from HalcyonTM and TrueBeamTM with static Intensity Modulated Radiation Therapy(IMRT) and Volumetric Modulated Arc Therapy(VMAT) were established with eclipse. To reproduce the same position as the TPS, OSLDs were placed at the iso-center point and 5mm bolus was applied to compare the error rate after the dose delivery. Result: The results of the study using human phantom are as follows. In case of HalcyonTM, the mean absolute error rates of the point dose using the treatment planning system and the dose measured by OSLD were 1.7%±1.2% for VMAT and 4.0±2.8% for IMRT. Also TrueBeamTM was identified as 2.4±0.4% and 8.6±1.8% respectively for VMAT and IMRT. Conclusion: Through the results of this study, TrueBeamTM confirmed that the average error rate was 2.4 times higher for VMAT and 3.6 times higher for IMRT than HalcyonTM. Therefore, based on the results of this study, If we need a more accurate dose assessment for the superficial dose, It is expected that using HalcyonTM would be better than TrueBeamTM.
Purpose: The aims of this study were to compare the superficial dose with Optically Stimulated Luminescence Dosimeter(OSLD) measurement and Treatment Planning System(TPS) calculation for 6MV-Flattening Filter Free(FFF) energy using HalcyonTM and TrueBeamTM. Materials and methods: Phantom study was performed using the CT images of human phantom. In the treatment planning system, the Planning Target Volume(PTV) was contoured which is similar to Glottic cancer. Furthermore, Point(M), Point(R), and Point(L) were contoured at the iso-center of head and neck region and 5mm bolus was applied to the body contour. Each treatment plans using 6MV-FFF energy from HalcyonTM and TrueBeamTM with static Intensity Modulated Radiation Therapy(IMRT) and Volumetric Modulated Arc Therapy(VMAT) were established with eclipse. To reproduce the same position as the TPS, OSLDs were placed at the iso-center point and 5mm bolus was applied to compare the error rate after the dose delivery. Result: The results of the study using human phantom are as follows. In case of HalcyonTM, the mean absolute error rates of the point dose using the treatment planning system and the dose measured by OSLD were 1.7%±1.2% for VMAT and 4.0±2.8% for IMRT. Also TrueBeamTM was identified as 2.4±0.4% and 8.6±1.8% respectively for VMAT and IMRT. Conclusion: Through the results of this study, TrueBeamTM confirmed that the average error rate was 2.4 times higher for VMAT and 3.6 times higher for IMRT than HalcyonTM. Therefore, based on the results of this study, If we need a more accurate dose assessment for the superficial dose, It is expected that using HalcyonTM would be better than TrueBeamTM.
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문제 정의
(7) 이러한 특징을 이용해 변형 근치 유방 절제술(Modified Radical Mastectomy, MRM) 환자의 방사선치료 시 Bolus와 같은 조직 등가 보상체를 사용하지 않고도 표면에 충분한 선량을 전달할 수 있다는 연구가 진행되었다.(8) 이처럼 HalcyonTM의 경우에는 표면에 충분한 선량전달이 가능하지만, 치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)에서 선량계산 시 빌드업 구간(Buildup region)의 정확도는 ±15 %인 것으로 알려져 있기 때문에 치료계획시스템에서 계산된 선량과 실제 측정시의 표재선량(Superficial dose)에 대한 차이를 알아보고자 한다.(9)
본 연구에서 O-ring 형태의 HalcyonTM과 C-arm 형태의 TrueBeamTM의 Jaw tracking, MLC의 형태, Bore의 형태 등 장비 자체의 기계적 변수는 조절할 수 없었으나, 3회의 OSLD 교정, 5회의 측정을 통해 측정값의 최대값과 최소값을 제외하는 등의 통계적 변수를 최소화하고자 하였다.
이에 본 연구에서는 방사선치료 시 빌드업 구간에서의 오차로 인해 방사선 피부화상(Skin burn) 등의 부작용을 초래할 수 있는 두경부위에 대해 인체모형 팬텀(Human Phantom)과 광자극형광선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeter, OSLD)를 이용하여 HalcyonTM과 TrueBeamTM의 6MV-FFF의 에너지의 빌드업구간 즉, 표재 선량에 대한 특성을 고찰하고자 한다
제안 방법
(12, 13) 하지만, OSLD의 정확도는 ±5 % 이내라고 알려져 있으며, 본 연구에서는 측정 편차를 최소화하기 위해 OSLD 판독기를 사용하여 교정(Calibration) 1회당 5회의 판독(Reading)을 하였고(Fig. 5), 총 3회 교정을 통해 획득한 교정 상수(Calibration Factor)를 사용하였다. 교정 시 획득한 선량과 치료계획시스템 상에서의 선량을 비교하였을 때 측정에 사용된 OSLD의 오차율의 범위는 1.
10 mm 폭의 상부 58개 하부 56개가 5 mm 폭으로 이중으로 포개져 총 114개의 MLC를 가진 O-ring 형태의 HalcyonTM과 중심부에 2.5 mm 폭의 32쌍과 바깥쪽 5 mm 폭의 28쌍으로 총 120개의 단일 MLC를 가진 Carm 형태의 TrueBeamTM을 이용하여 치료계획을 수립하였다(Fig. 3). 선량률(Dose rate)의 변화에 따른 OSLD의 측정값의 오차는 미비하지만, 변수를 최소화하기 위해 두 장비 모두 6MV-FFF, Dose rate 800 MU/s로 동일하게 적용하였다.
선량률(Dose rate)의 변화에 따른 OSLD의 측정값의 오차는 미비하지만, 변수를 최소화하기 위해 두 장비 모두 6MV-FFF, Dose rate 800 MU/s로 동일하게 적용하였다.(11)Eclipse Treatment Planning System의 Photon Optimization(PO) Algorithm을 이용하여 7개의 field를 적용한 정적(Static) 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)계획과 2개 방향의 Arc(179˚~181˚의 시계방향과 반시계방향)를 적용한 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)계획을 수립하였다.
설정하였다. 또한, OSLD를 이용한 측정을 위해 등 중심점(Iso-center) 위치에 측정 지점에 대한 구조물 Point(M), Point(R), Point(L)을 설정하고, 5 mm 지점의 빌드업 구간에 OSLD를 위치하고자 Body contour 위에 5 mm Bolus를 적용하였다(Fig. 2).(10) 처방선량은 PTV 용적에 1회 200 cGy가 전달되도록 설정하였다.
본 실험을 위해 본원에 설치된 입체모의치료기(CT simulator)를 이용하여 인체모형 팬텀을 전산화단층촬영을 하였다. 조건은 관전압 120 kVp, 관전류 250 mA, 슬라이스 두께 2.
선량계산을 위한 조건으로 2.5 mm의 grid size와 Anisotropic Analytical Algorithm(AAA)을 이용하였으며, 각 방사선치료 장비의 변수를 최소화하기 위해 동일한 제한(Constrain)을 적용하여 선량 최적화(Dose optimization)를 하였다.
3). 선량률(Dose rate)의 변화에 따른 OSLD의 측정값의 오차는 미비하지만, 변수를 최소화하기 위해 두 장비 모두 6MV-FFF, Dose rate 800 MU/s로 동일하게 적용하였다.(11) Eclipse Treatment Planning System의 Photon Optimization(PO) Algorithm을 이용하여 7개의 field를 적용한 정적(Static) 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)계획과 2개 방향의 Arc(179˚~181˚의 시계방향과 반시계방향)를 적용한 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)계획을 수립하였다.
전산화단층촬영을 이용하여 획득된 인체모형 팬텀의 CT 영상에 체표 윤곽(Body contour), 척수, 이하선, 뇌, 렌즈 등 두경부위의 손상위험장기(Oragn At Risk, OAR)를 설정하였고, 성문암(Glottic cancer)과 유사한 종양체적용적(Gross Tumor Volume, GTV)과 임상표적체적(Clinical Target Volume, CTV)을 설정한 후 5 mm margin을 두고 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)을 설정하였다. 또한, OSLD를 이용한 측정을 위해 등 중심점(Iso-center) 위치에 측정 지점에 대한 구조물 Point(M), Point(R), Point(L)을 설정하고, 5 mm 지점의 빌드업 구간에 OSLD를 위치하고자 Body contour 위에 5 mm Bolus를 적용하였다(Fig.
하였다. 조건은 관전압 120 kVp, 관전류 250 mA, 슬라이스 두께 2.5 mm, 0.56 Pitch, Helical scan type, rotation time 0.5 sec로 하였고, 인체모형 팬텀의 두경부 스캔범위는 머리끝에서부터 기관분기부(Carina)까지 포함될 수 있도록 스캔하였다(Fig. 1).
치료계획시스템에서 설정한 구조물 Point(M), Point(R), Point(L)의 위치(등 중심점 위치)에 OSLD를 위치시킨 후 5 mm Bolus를 밀착하여 선량전달 후 판독하였다(Fig. 6). Point(M), Point(R), Point(L) 위치의 점 선량(Point Dose)과 OSLD의 측정값의 오차율을 확인하였다[식 1].
대상 데이터
표재 선량의 측정을 위해 사용된 OSLD는 지름 7 mm, 두께 0.2 mm의 크기로 방사선에 민감한 AL2O3:C 물질로 구성되어 있으며, 가로 10 mm, 세로 10 mm, 두께 2 mm인 디스크에 동봉되어 있다(Fig. 4). OSLD는 방사선 측정기 중 비교적 작은 크기로 조사면이 작은 정위체부방사선치료
성능/효과
7 % 향상되었다.(1) 이러한 암 생존율의 향상은 수술과 항암요법 등의 발전과 더불어 방사선치료의 발전으로 가능하게 되었다. 특히, 방사선치료의 발전은 표적의 여지(Margin)를 줄이게 되어 정상조직과 장기에는 최소한의 선량을 전달함으로써 보다 정확한 방사선량을 전달할 수 있게 되었다.
8 %로 확인되었다. HalcyonTM을 기준으로 TrueBeamTM에서 VMAT과 IMRT 각각 2.4배, 3.6배 더 큰 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 표재선량의 측정 오차는 MLC 투과율, 일차선, 치료기 Head부의 산란, 필드사이즈를 포함한 여러 원인들이 복합적으로 작용해 직접적인 영향을 미친다.
TPS상에서 HalcyonTM의 point(M), point(R), point(L) 지점의 점 선량은 VMAT에서 각각 177.7 cGy, 179.6 cGy, 161.2 cGy이며, IMRT에서 각각 178.3 cGy, 174.3 cGy, 166.5 cGy로 확인되었다.
TPS상에서 TrueBeamTM의 point(M), point(R), point(L) 지점의 점 선량은 VMAT에서 각각 174.8 cGy, 175.5 cGy, 146.7 cGy이며, IMRT에서 각각 182.6 cGy, 185.91 cGy, 171 cGy로 확인되었다.
TrueBeamTM의 point(M), point(R), point(L) 지점의 측정 선량은 VMAT에서 각각 163.2±3.2 cGy, 183.5±0.7 cGy, 147.3±5.3 cGy이며, IMRT에서 각각 196.9±3.2 cGy, 209.2±3.0 cGy, 184.4±1.1 cGy로 확인되었다(Fig. 7).
5), 총 3회 교정을 통해 획득한 교정 상수(Calibration Factor)를 사용하였다. 교정 시 획득한 선량과 치료계획시스템 상에서의 선량을 비교하였을 때 측정에 사용된 OSLD의 오차율의 범위는 1.8 % 이내로 확인되었다.(14)
특히, 방사선치료의 발전은 표적의 여지(Margin)를 줄이게 되어 정상조직과 장기에는 최소한의 선량을 전달함으로써 보다 정확한 방사선량을 전달할 수 있게 되었다. 방사선치료 전 내부 종양의 영상을 획득하고 치료계획을 위해 획득한 영상과의 오차를 보정하여 치료하는 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)를 기반으로 자세잡이 여지(Set-up Margin, SM)를 줄일 수 있게 되었으며, 일정 주기 또는 위상에서 방사선을 조사하는 호흡동조방사선치료(Respiratory Gated Radiation Therapy, RGRT)를 기반으로 내부여지(Internal Margin, IM)를 줄일 수 있게 되었다. 또한, 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)와 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)는 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator, MLC)를 이용하여 종양 모양과 조금 더 가까운 선량분포를 만들 수 있게 되었다.
전산화치료계획시스템의 점 선량과 OSLD를 이용한 선량 측정을 비교한 결과 HalcyonTM의 VMAT과 IMRT에서 평균 DIFF(%)는 각각 1.7±1.2 %, 2.4±0.4 %였으며, True-BeamTM의 VMAT과 IMRT에서는 평균 DIFF(%)가 각각 4.0±2.8 %, 8.6±1.8 %로 확인되었다. HalcyonTM을 기준으로 TrueBeamTM에서 VMAT과 IMRT 각각 2.
(1) 이러한 암 생존율의 향상은 수술과 항암요법 등의 발전과 더불어 방사선치료의 발전으로 가능하게 되었다. 특히, 방사선치료의 발전은 표적의 여지(Margin)를 줄이게 되어 정상조직과 장기에는 최소한의 선량을 전달함으로써 보다 정확한 방사선량을 전달할 수 있게 되었다. 방사선치료 전 내부 종양의 영상을 획득하고 치료계획을 위해 획득한 영상과의 오차를 보정하여 치료하는 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)를 기반으로 자세잡이 여지(Set-up Margin, SM)를 줄일 수 있게 되었으며, 일정 주기 또는 위상에서 방사선을 조사하는 호흡동조방사선치료(Respiratory Gated Radiation Therapy, RGRT)를 기반으로 내부여지(Internal Margin, IM)를 줄일 수 있게 되었다.
후속연구
따라서 본 연구는 두경부암 환자의 방사선치료계획 평가시 표재 선량에 대한 평가 자료로써 임상적으로 기여할 수 있을 것으로 사료되며, 향후 유방암, 직장암 등 방사선치료시 피부나 표재 장기에 영향이 큰 사례(Case)를 선별하여 추가적인 연구가 이루어진다면, 방사선치료계획 평가 시 유익한 정보를 제공해 줄 것이다.
본 연구의 결과를 토대로 표재 선량에 대한 정확한 선량평가가 필요한 경우, TrueBeamTM보다 HalcyonTM에서 정확한 표재 선량 평가가 이루어질 수 있을 것이다.
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