두경부암의 영상유도방사선치료에서 ExacTrac의 유용성 평가

백민규,김민우,하세민,채종표,조광섭,이상봉,Baek, Min Gyu,Kim, Min Woo,Ha, Se Min,Chae, Jong Pyo,Jo, Guang Sub,Lee, Sang Bong 대한방사선치료학회 2020 대한방사선치료학회지 Vol.32 No.-

Purpose: In modern radiotherapy technology, several methods of image guided radiation therapy (IGRT) are used to deliver accurate doses to tumor target locations and normal organs, including CBCT (Cone Beam Computed Tomography) and other devices, ExacTrac System, other than CBCT equipped with linear accelerators. In previous studies comparing the two systems, positional errors were analysed rearwards using Offline-view or evaluated only with a Yaw rotation with the X, Y, and Z axes. In this study, when using CBCT and ExacTrac to perform 6 Degree of the Freedom(DoF) Online IGRT in a treatment center with two equipment, the difference between the set-up calibration values seen in each system, the time taken for patient set-up, and the radiation usefulness of the imaging device is evaluated. Materials and Methods: In order to evaluate the difference between mobile calibrations and exposure radiation dose, the glass dosimetry and Rando Phantom were used for 11 cancer patients with head circumference from March to October 2017 in order to assess the difference between mobile calibrations and the time taken from Set-up to shortly before IGRT. CBCT and ExacTrac System were used for IGRT of all patients. An average of 10 CBCT and ExacTrac images were obtained per patient during the total treatment period, and the difference in 6D Online Automation values between the two systems was calculated within the ROI setting. In this case, the area of interest designation in the image obtained from CBCT was fixed to the same anatomical structure as the image obtained through ExacTrac. The difference in positional values for the six axes (SI, AP, LR; Rotation group: Pitch, Roll, Rtn) between the two systems, the total time taken from patient set-up to just before IGRT, and exposure dose were measured and compared respectively with the RandoPhantom. Results: the set-up error in the phantom and patient was less than 1mm in the translation group and less than 1.5° in the rotation group, and the RMS values of all axes except the Rtn value were less than 1mm and 1°. The time taken to correct the set-up error in each system was an average of 256±47.6sec for IGRT using CBCT and 84±3.5sec for ExacTrac, respectively. Radiation exposure dose by IGRT per treatment was measured at 37 times higher than ExacTrac in CBCT and ExacTrac at 2.468mGy and 0.066mGy at Oral Mucosa among the 7 measurement locations in the head and neck area. Conclusion: Through 6D online automatic positioning between the CBCT and ExacTrac systems, the set-up error was found to be less than 1mm, 1.02°, including the patient's movement (random error), as well as the systematic error of the two systems. This error range is considered to be reasonable when considering that the PTV Margin is 3mm during the head and neck IMRT treatment in the present study. However, considering the changes in target and risk organs due to changes in patient weight during the treatment period, it is considered to be appropriately used in combination with CBCT. 목 적: 현대 방사선치료기술에서 종양표적위치 및 정상장기에 정확한 선량을 전달하기 위해 여러 방법의 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)가 사용되고 있으며 그 중 선형가속기에 장착된 CBCT(Cone Beam Computed Tomography, CBCT)와 이외 장치인 ExacTrac(ExacTrac X-ray System)이 있다. 두 시스템을 비교한 이전 연구들에서는 Offline-review 이용하여 후향적으로 팬텀 및 환자의 Set-up 오차를 분석하거나 X, Y, Z 축과 하나의 회전방향(Couch Rotation)으로만 연구되어졌다. 본 연구에서는 Head and Neck Cancer 환자를 대상으로 CBCT와 ExacTrac을 이용하여 한 치료중심센터에서 각각 6 DoF(Degree Of Freedom) IGRT를 시행한 후, 두 IGRT 장비에서 나타난 팬텀 및 환자의 Set-up 오차, 환자 Set-up에 걸리는 시간, 노출 방사선량의 비교를 통해 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: Rando Phantom을 이용하여 환자 움직임을 배제한 상태의 Set-up 오차 평가와 Head and Neck Cancer 환자의 Set-up 오차 값 두 가지 경우로 나누어 획득하였다. 노출 방사선량 평가는 유리선량계로 하였다. 환자 Set-up 후 IGRT 시행하는데 소요되는 시간을 평가하기 위해 Head and Neck Cancer 환자 11명을 대상으로 하였다. 총 치료기간동안 환자 당 평균 10회의 CBCT와 ExacTrac 영상을 동시에 얻었고, 관심영역지정(Region Of Interest, ROI) 설정 후 6D 온라인 자동위치교정(Online Automatching) 값의 차를 6개의 축(Translation group: SI, AP, LR; Rotation group: Pitch, Roll, Rtn)으로 각각 계산하였다. 결 과: Phantom과 환자에서 Set-up 오차는 Translation group에서 1mm 미만, Rotation group에서 1.5° 미만의 차이가 보였으며, Rtn 값을 제외한 다른 모든 축의 RMS 값이 1mm, 1° 미만으로 나타났다. 각 시스템에서 최종적으로 Set-up 오차 교정까지 걸리는 시간은 CBCT를 이용한 IGRT에서는 평균 256±47.6sec, ExacTrac을 이용 시 평균 84±3.5sec로 각각 나타났다. 1회 치료 당 IGRT에 의한 방사선 노출선량은 Head and Neck 부위 7곳의 측정위치 중 Oral Mucosa에서 CBCT와 ExacTrac이 각각 2.468mGy, 0.066mGy로 상대적으로 ExacTrac에 비해 피폭선량이 37배 높게 측정되었다. 결 론: CBCT와 ExacTrac 두 시스템 간의 6D 온라인 자동위치교정을 통해 Set-up 오차는 두 시스템의 자체적인 Systematic error 뿐 아니라, 환자 움직임(Random error)를 포함한 Set-up 오차가 1mm, 1.02° 미만으로 나타났다. 이는 본원에서 Head and Neck IMRT 치료 시 PTV Margin이 3mm이라는 것을 고려했을 때, 이 오차범위는 합리적으로 사료된다. 하지만 치료기간 동안 환자체중변화로 인한 따른 표적, 손상위험장기의 변화를 고려했을 때 CBCT와 적절히 병용하여 사용하는 것이 좋을 것으로 사료된다.

전립선 암 입체적세기변조방사선치료 시 체형 및 에너지 변화에 따른 선량 평가

조광섭,김민우,백민규,채종표,하세민,이상봉,Jo, Guang Sub,Kim, Min Woo,Baek, Min Gyu,Chae, Jong Pyo,Ha, Se Min,Lee, Sang Bong 대한방사선치료학회 2018 대한방사선치료학회지 Vol.30 No.1

목 적 : 전립선 암 환자의 입체적세기변조방사선치료(VMAT)시 복부체형 및 에너지 변화에 따른 선량을 비교하였다. 대상 및 방법 : 전립선암으로 본원에 내원한 7명의 환자를 대상으로 하였으며, 복부체형을 -2.0 cm에서 2 cm까지 0.5 cm씩 변화시키는 동시에 6, 10, 15 MV 각각의 에너지에서 VMAT 치료계획을 수립하였다. 체형변화에 따른 표적장기 내 선량변화를 평가하기 위해 PTV의 선량도(Conformal index, CI), 선량균등도(Homogeneous index, HI), $D_{max}$ $D_{95%}$, $D_{50%}$, $D_{2%}$를 조사하였고, 정상조직 내 선량 변화를 평가하기 위해 직장과 방광의 $V_{70Gy}$, 대퇴부 머리의 $D_{max}$를 분석하였다. 결 과 : PTV 내의 $D_{max}$ 값 중 6 MV에서는 1.0 cm의 체형 감소에서 107.2 %로 선량이 상승하였고, 10 MV와 15 MV에서는 1.5 cm 체형 감소에서 각각 107.1 %, 107.0 %로 선량이 증가하였다. PTV 내의 $D_{50%}$ 값 중 6MV에서는 1.0 cm의 체형 증가에서 99.64 %로 선량이 감소하였고, 10 MV와 15 MV에서는 1.5 cm 체형 증가에서 각각 99.78 %, 99.97 %로 선량이 감소하였다. 2.0 cm 체형 증가에서는 각각 99.30 %, 99.52 %로 선량 감소를 보였다. 직장과 방광에 대한 선량은 체형이 감소됨에 따라 점차적으로 선량이 증가하였고, 체형이 증가됨에 따라 선량이 감소하였다. 6 MV에서 가장 급격한 선량 감소를 보였으며, 10 MV에서 직장 $V_{70Gy}$는 체형이 2.0 cm 줄어들 때 11.50 %에서 12.76 %로 증가했다. 방광 $V_{70Gy}$도 14.0 %에서 15.2 %로 증가했다. 또한 대퇴부 머리에서도 체형이 감소됨에 따라 선량이 증가함을 나타내었다. 결 론 : VMAT 치료시 복부체형 변화에 따라 선량분포 결과가 바뀔 수 있는데, 치료 시 SSD 및 CBCT를 이용하여 6 MV에서는 체형이 1 cm 이상 감소되거나 1.0 cm 이상 증가되었을 때, 10 MV와 15 MV에서는 1.5 cm 감소 또는 1.5 cm 증가되었을 시 re-simulation을 통해 치료계획을 새로 세워야 할 것으로 사료되어진다. Purpose : To compare the radiation doses of prostate cancer patients according to changes in abdominal body shape and energy during Volumetric modulated arc therapy(VMAT). Materials and Methods : Seven patients with prostate cancer were enrolled in this study. VMAT treatment plan was established at 6, 10, and 15 MV while changing from -2.0 cm to 2 cm by 0.5 cm. Conformal index(CI), homogeneous index(HI), $D_{max}$, $D_{95%}$, $D_{50%}$ and $D_{2%}$ of PTV were examined in order to evaluate the change of dose in the target organ according to body shape change. Normal organ of the femoral head, rectum and bladder was analyzed to evaluate dose changes. Results : The dose of $D_{max}$ 6 MV in PTV increased to 107.2 % in 1.0 cm body shape reduction, and 10 MV and 15 MV dose increased to 107.1 % and 107.0 % in 1.5 cm body reduction, respectively. The dose of $D_{50%}$ 6 MV in PTV decreased to 99.64 % in 1.0 cm body shape increase, and in 10 MV and 15 MV dose decreased to 99.79 % and 99.97 % in 1.5 cm body increase, respectively. In 2.0 cm body type increase, the dose was decreased to 99.30 % and 99.52 %, respectively. Doses for rectum and bladder gradually increased with decreasing weight, and dose decreased with decreasing weight. 6 MV, and $V_{70Gy}$ at 10 MV increased from 11.50 % to 12.76 % when the external shape decreased by 2.0 cm. The bladder $V_{70Gy}$ also increased from 14.0 % to 15.2 %. It was also shown that the dose increased as the body weight decreased in the femoral head. Conclusion : In the treatment of VMAT, dose distribution can be changed according to the change of abdominal shape. SSD and CBCT were used to decrease the body shape by more than 1cm or more than 1.0 cm at 6 MV and the body shape by more than 1.5 cm or more than 1.5 cm at 10 MV or 15 MV. It is considered that a new treatment plan should be established through re-simulation.