[논문]Linac 기반 VMAT 정위적 수술 뇌 병변 연구와 기존의 정위적 방사선 수술 비교

장은성; 장보석

doi:10.7742/jksr.2021.15.2.239

Linac 기반 VMAT 정위적 수술 뇌 병변 연구와 기존의 정위적 방사선 수술 비교
Comparison of Linac-based VMAT Stereotatic Radiosurgery and Conventional Stereotatic Radiosurgery for Multiple Brain Lesions 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.15 no.2, 2021년, pp.239 - 246

장은성 (고신대학교복음병원 방사선종양학과) , 장보석 (김천대학교 방사선학과)

초록
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기존 연구인 선량평가의 임상 적용 및 신뢰도 확보를 위하여 EPID를 이용하여 Portal Dosimetry를 검증하였다. 뇌정위방사선수술 2.5 cm cone을 장착하여 360° 회전조사에 의한 측정치와 Geant4의 선량분포를 비교하였다. 뇌전이 환자의 선량분포를 확인하기위해 두부인체 팬톰에 Gafchromic EBT필름을 삽입하여 조사한 선량분포와 VMAT을 이용한 두부인체 팬톰에서 얻은 선량분포를 비교하여 실제 환자에 적용하고자 한다. 분석결과 beam center와 couch의 center가 정확하게 일치하는가를 pin ball을 통해 QA한 결과 1 mm 이내의 오차로 정밀함을 확인할 수 있었다. 또한 EBT3 Film에 다양한 선량조사에 따라 0 ~ 10 Gy영역까지 우수한 선형성임을 확인할 수 있었다. 두경부 팬텀과 같은 설정에서 광자 빔을 사용한 Geant4에 기반한 선량 계산 도구의 구현과 시뮬레이션 결과 계산치는 치료계획용적(PTV)내에서 실험 데이터와 일치함을 확인하였다. 따라서 체적변조 아크치료(VMAT) 360° 회전 조사를 실시하여 회전조사에 의한 등선량분포 분석결과 가상 종양을 포함하기에 적절함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Portal Dosimetry was verified using EPID to secure the clinical application and reliability of the existing research dose evaluation. The dose distribution of Geant4 was compared with the measured value by 360° rotational irradiation with a 2.5 cm cone for stereotactic brain surgery. To confirm the dose distribution of patients with brain metastasis, the dose distribution investigated by inserting a Gafchromic EBT film into the parietal phantom and the dose distribution obtained from the parietal phantom using VMAT are compared and applied to actual patients. As a result of the analysis, it was confirmed that the accuracy of the beam center and the center of the couch coincide accurately with an error within 1mm as a result of QA through a pin ball. In addition, it was confirmed that the EBT3 film has excellent linearity in the range of 0 to 10 Gy according to various dose irradiation. In the same setting as the two cervical phantoms, we confirm that the implementation and simulation results calculations of dose calculations based on Geant4 using photon beams match the experimental data within the treatment planning volume (PTV). Therefore, volume modulated arc treatment (VMAT) 360° rotational irradiation was performed, and the result of iso-dose distribution analysis by rotational irradiation confirmed that it is appropriate to include a virtual tumor.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. CT simulation by anthropomorphic phantom Setup.
그림 Fig. 2. Isocentric Accuracy QA.
그림 Fig. 3. The Experimental Setup for the test using film.
그림 Fig. 4. Overall organization of the developed GEANT4 dose calculation system.
그림 Fig. 5. Axial and coronal and sagital image of whole brain radiation therapy planning image.
그림 Fig. 6. Comparison Geant4 simulation CT anthropomorphic phantom image with measurement CT image.
그림 Fig. 7. Alderson-Rando Head Phantom SRS Cone and EPID Treatment Comparison.
그림 Fig. 8. Evaluating the accuracy of the irradiated film.
그림 Fig. 9. Schematic view of the experimental setup including the Geant4 simulated geometry of the 6 MV Varian linac head and simulated geometry of the Head phantom.
그림 Fig. 10. Comparison of the dose distributions for the measured and Geant4 simulation dose distributions. Isodose contours with a circular field of 2cm in diameter for 6 MV X-ray.
그림 Fig. 11. Comparison of the dose distributions for the measured and Geant4 simulation dose distributions. Isodose contours with a circular field of 2.5 cm in diameter for 6 MV X-ray.
그림 Fig. 12. High Dose distribution image of VMAT srs brain radiation therapy planning.

AI 본문요약
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문제 정의

반면, 본 연구에서는 체적 강도변조 회전방사선 치료 (VMAT)를 사용한 두부인체팬톰에 방사선수술(SRS)을 사용하여 선량분포를 비교하여 실제 환자에 적용하고자 한다.

제안 방법

Phantom QA의 해부학적 정보를 기준으로 실제 환자에 적용했던 체적 강도변조 회전방사선치료 (VMAT) 전산화치료계획을 수립하여 빔 parameter를 적용하여 6 MV 광자선으로 뇌암 환자를 치료하였다.
VMAT- SRS는 인체팬텀에 가상의 Target 을 만들어 360°를 회전하는 방법으로 조사 후 선량 분포를 비교하였다.
팬텀에서 각 event의 시뮬레이션은 하나 이상의 주요 입자(광자, 전자 및 양전자)에 대한 에너지, 위치, 방향에 관한 정보를 제공한다. 따라서 Geant4 에서 선형 가속기에 의해 생성된 6 MV 광자 빔의 시뮬레이션을 통해 얻은 사전 계산된 위상-공간 데이터와 연결해서 두부인체 팬톰에 빔을 조사했다. Fig.

대상 데이터

인체팬톰(Anderson Rando Phantom)을 대상으로 정위적 방사선수술 두부 프레임을 장착하여 Brain CT에서 120 kV, 200 mA, 1.25 slice 두께로 뇌를 포함한 두부 전 영역이 포함되도록 스캔하여 영상을 촬영하였다. Fig.

이론/모형

따라서 방사선치료계획은 전산화치료계획 장치로는 Eclipse Treatment Panning System (Varian Medical System, Version 13.6, USA)을 사용하였고 치료 장비는 trueBEAM Stx(Varian Medical system, USA)을 사용하였다. 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)의 95 %를 처방선량 포함 및 최대선량이 107 % 되도록 하였다.
선량평가의 임상 적용 및 신뢰도 확보를 위하여 EPID를 이용하여 Portal Dosimetry를 진행하였다.

성능/효과

본 연구에서는 기존에 연구하였던 전통적으로 LINAC 기반 SRS는 각 병변마다 하나의 Isocenter (등각점)를 활용하여 필름 QA를 통해 실제 환자 치료 시까지 전체시간이 길어지는데 반해, 하나의 Isocenter(등각점)를 사용하여 두개골 SRS 환자에 대한 VMAT QA는 치료시간이 단축됨을 확인하였다. 기존 치료계획에 비해 정밀하게 치료계획을 할 수 있어, 처방선량내에 선량 분포가 달성될 수 있음을 확인하였다. 또한, 두부인체 팬텀과 같은 설정에서 광자 빔을 사용한 Geant4에 기반한 선량 계산 도구의 구현과 시뮬레이션 결과 계산치는 치료계획용적 (PTV)내에서 실험 데이터와 일치함을 확인하였다.
또한 체적 강도변조 회전방사선치료 (VMAT) 360° 회전 조사를 실시하여 회전조사에 의한 등선량분포 분석결과 가상 종양을 포함하기에 적절함을 확인하였다.
기존 치료계획에 비해 정밀하게 치료계획을 할 수 있어, 처방선량내에 선량 분포가 달성될 수 있음을 확인하였다. 또한, 두부인체 팬텀과 같은 설정에서 광자 빔을 사용한 Geant4에 기반한 선량 계산 도구의 구현과 시뮬레이션 결과 계산치는 치료계획용적 (PTV)내에서 실험 데이터와 일치함을 확인하였다. 따라서 실제 환자를 적용한 방사선 치료 분야에서 뇌정위적방사선 수술과 입체적 세기변조 회전 기법이 융합 되면서 정확한 선량계산의 방법으로 전산 모사 이용이 더욱 요구되고 있다.
또한, 실제 환자에게 적용하기 위해 brain 부위를 1.25 mm 간격으로 스캔하여 정위방사선수술 환자를 획득한 영상으로 Arc를 사용하여 선량분포의 우수함을 확인하였다. Fig.
본 연구에서는 기존에 연구하였던 전통적으로 LINAC 기반 SRS는 각 병변마다 하나의 Isocenter (등각점)를 활용하여 필름 QA를 통해 실제 환자 치료 시까지 전체시간이 길어지는데 반해, 하나의 Isocenter(등각점)를 사용하여 두개골 SRS 환자에 대한 VMAT QA는 치료시간이 단축됨을 확인하였다. 기존 치료계획에 비해 정밀하게 치료계획을 할 수 있어, 처방선량내에 선량 분포가 달성될 수 있음을 확인하였다.
선형가속기 기반 뇌정위적방사선 수술의 첫 번째 절차는 beam center와 couch의 center가 정확하게 일치하는가를 pin ball을 통해 QA한 결과1 mm 이내의 오차로 정밀함을 확인할 수 있었다. 또한 EBT3 Film에 다양한 선량조사에 따라 0-10 Gy영역까지 우수한 선형성임을 확인할 수 있었다.

후속연구

또한, 두부인체 팬텀과 같은 설정에서 광자 빔을 사용한 Geant4에 기반한 선량 계산 도구의 구현과 시뮬레이션 결과 계산치는 치료계획용적 (PTV)내에서 실험 데이터와 일치함을 확인하였다. 따라서 실제 환자를 적용한 방사선 치료 분야에서 뇌정위적방사선 수술과 입체적 세기변조 회전 기법이 융합 되면서 정확한 선량계산의 방법으로 전산 모사 이용이 더욱 요구되고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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