온보드 영상장치(On-Board Imager) 및 콘빔CT (CBCT)를 이용한 환자 자세 검증의 유용성에 대한 연구

박진호(Jino Bak),박성호(Sung Ho Park),박석원(Suk Won Park) 대한방사선종양학회 2008 Radiation Oncology Journal Vol.26 No.2

목 적: 온보드 영상장치(On-Board Imager, OBI) 및 콘빔CT (Cone Beam Computerized Tomography, CBCT)를 이 용하면 치료실에 위치한 환자의 자세 및 위치와 모의치료 시점의 환자의 자세 및 위치를 비교할 수 있다. 온라인 영상유도방사선치료(on-line Image Guided Radiation Therapy, on-line IGRT)에서는 이러한 정보를 이용하여 방사 선 치료 직전에 환자의 위치를 확인하고 보정한다. 이때 모의치료 시 획득한 영상과 치료실에서 실시간 얻은 kV X선 영상 또는 콘빔CT 영상을 이용하여 2차원/2차원 맞춤(2D/2D Match) 또는 3차원/3차원 맞춤(3D/3D Match)의 이미지 퓨젼 프로그램을 사용하여 그 편차를 산출한다. 이 과정에서 주어지는 편차가 환자 자세에 대한 오차를 정 확히 반영하고 있는지에 대해 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 신체 내부 구조가 모사된 팬톰(The RANDOⓇ Phantom, Alderson Research Laboratories Inc., Stamford, CT, USA)을 사용하여 실제 방사선 치료와 동일한 과정을 따라 모의치료 및 치료계획을 시행한 후 치료테이블 위에 팬톰을 셋업한다. 그리고 모의치료 시 표시된 팬톰의 표면 지점에 치료실의 레이저에 일치시킨다. 이때, CT 모의치료실과 가속기가 있는 치료실의 벽면 고정 레이저에 대한 정렬의 일치만 확인하면, 치료테이블에 놓여진 팬톰의 위치는 모의치료 시 위치와 정확히 일치한다. 실제로는 팬톰 표면에 나타나는 레이저 선의 두께 정도되는 오차를 무시한다면, 두 시점에서 팬톰의 위치가 정확히 같다고 말할 수 있다. 정확히 위치가 재현되었다고 가정되는 팬톰에 대해 평행이동 또는 회전이동의 변화를 만들어 준 후, 위치가 옮겨지고 틀어진 팬톰에 대해 온보드 영상장치로부터 kV X선 영상을 그리고 콘빔CT로부터 CT 영상을 얻는다. kV X선 영상과 모의치료 시 획득한 CT영상을 이용하여 OBI 프로그램에서 제공되는 2차원/2차원 맞춤의 결과를 얻는다. 그리고 콘빔CT 영상과 모의치료 시 획득한 CT영상을 가지고 이미지 퓨젼 과정을 거쳐 3차원/3차원 맞춤의 결과를 얻는다. 이렇게 얻은 2차원/2차 원 맞춤 및 3차원/3차원 맞춤의 결과와 처음에 팬톰에 인위적으로 만들어준 위치 변화를 비교한다. 결 과: 온보드 영상장치로 획득한 kV X선 영상과 모의치료 시 영상을 비교하는 2차원/2차원 맞춤에서는 팬톰의 위치에 회전이동만 존재한다고 가정했을 때에는 평균 0.06o의 오차 내에서 모의치료 시 팬톰의 위치에 대한 편차를 찾을 수 있었다. 또한 평행이동만 존재한다고 가정했을 때에는 편차 벡터의 크기가 평균 1.8 mm였다. 그리고 회전이동과 평행이동이 동시에 존재하는 일반적인 경우에는 편차 벡터의 크기는 평균 2.1 mm, 테이블 회전 방향으로 평균 0.3o의 오차 내에서 모의치료 시 팬톰의 위치를 찾을 수 있었다. 콘빔CT로 획득한 영상을 이용하는 3차원/3차원 맞춤의 과정에서 팬톰의 위치가 회전이동만 존재할 때에는 평균 0.03o의 오차 내에서, 평행이동만 있는 경우는 편차 벡터의 크기의 평균이 0.16 mm 내에서, 틀어지고 이동된 팬톰의 위치를 찾을 수 있었다. 그리고 회전이동과 평행이동이 동시에 존재하는 일반적인 경우에는 편차 벡터의 크기는 1.5 mm, 테이블 회전 방향으로 평균0o의 오차 내에서, 모의치료 시 팬톰의 위치와 맞출 수 있었다. 결 론: 온보드 영상장치와 콘빔CT를 이용한 영상유도방사선치료(on-line IGRT)에서 모의치료 시 팬톰의 위치는 가속기의 치료테이블 위에서 매우 정확히 재현되어졌다. 온보드 영상장치는 kV X선 영상을 이용하여 간단하게 위치의 검증과 보정을 할 수 있었고, 콘빔CT를 이용하는 경우에는 2차원적인 정면 또는 측면 영상이 아니라, 3차원 영상을 비교함으로서 더욱 정확한 위치보정이 가능하였다. Purpose: On-line image guided radiation therapy (on-line IGRT) and (kV X-ray images or cone beam CT images) were obtained by an on-board imager (OBI) and cone beam CT (CBCT), respectively. The images were then compared with simulated images to evaluate the patient’s setup and correct for deviations. The setup deviations between the simulated images (kV or CBCT images), were computed from 2D/2D match or 3D/3D match programs, respectively. We then investigated the correctness of the calculated deviations. Materials and Methods: After the simulation and treatment planning for the RANDO phantom, the phantom was positioned on the treatment table. The phantom setup process was performed with side wall lasers which standardized treatment setup of the phantom with the simulated images, after the establishment of tolerance limits for laser line thickness. After a known translation or rotation angle was applied to the phantom, the kV X-ray images and CBCT images were obtained. Next, 2D/2D match and 3D/3D match with simulation CT images were taken. Lastly, the results were analyzed for accuracy of positional correction. Results: In the case of the 2D/2D match using kV X-ray and simulation images, a setup correction within 0.06o for rotation only, 1.8 mm for translation only, and 2.1 mm and 0.3o for both rotation and translation, respectively, was possible. As for the 3D/3D match using CBCT images, a correction within 0.03o for rotation only, 0.16 mm for translation only, and 1.5 mm for translation and 0.0o for rotation, respectively, was possible. Conclusion: The use of OBI or CBCT for the on-line IGRT provides the ability to exactly reproduce the simulated images in the setup of a patient in the treatment room. The fast detection and correction of a patient’s positional error is possible in two dimensions via kV X-ray images from OBI and in three dimensions via CBCT with a higher accuracy. Consequently, the on-line IGRT represents a promising and reliable treatment procedure.

3차원 입체조형치료에 의한 아교모세포종의 방사선 선량증가 연구

조재호(Jae Ho Cho),이창걸(Chang Geol Lee) 김경주(Kyoung Ju Kim),박진호(Jino Bak),이세병(Se Byeoung Lee),조삼주(Sam Ju Cho),심수정(Su Jung Shim),윤덕현(Dok Hyun Yoon),장종희(Jong Hee Chang),김태곤(Tae Gon Kim),김동석(Dong Suk Kim),서장옥 대한방사선종양학회 2004 Radiation Oncology Journal Vol.22 No.4

목 적: 아교모세포종의 방사선치료에서 국소제어율과 생존율을 향상시켜 보고자 3차원 입체조형치료기법을 이용 한 방사선선량 증가 연구를 전향적으로 시행하였다. 대상 및 방법: 1997년 1월부터 2002년 7월까지 아교모세포종으로 조직학적 진단이 되고 전신수행도(KPS)가 60 이상으로 수술 후 방사선치료를 받은 환자를 대상으로 하였다. 프로토콜에 따라 전향적으로 연구에 참여한 42예의 고선량군과 후향적 대조군인 33예의 저선량군을 비교 분석하였다. 고선량군은 3차원 입체조형치료법에 의해 63.0∼70.2 Gy (중앙값 66 Gy)의 고선량 방사선을 조사받았으며, 저선량군은 2차원 치료방식으로 현재 표준선량으로 여겨지고 있는 59.4 Gy 정도(최소선량 50.4 Gy, 중앙선량 59.4 Gy)의 계획된 방사선치료를 종료할 수 있었던 환자들을 대상으로 하였다. 수술절제범위에 따라 나누어보면 전절제술 30예(40%), 준전절제술 30예(40%), 부분절제술 8예(11%), 그리고 조직생검만 시행된 환자가 7예(9%)였다. 각 환자의 육안종양체적은 CT 혹은 MRI상 수술절제연 및 잔류종양에 의해 정의되었다. 종양주변 부종은 저선량군에서는 임상표적체적에 포함되었지만, 고선량군에서는 재발양상 및 선량증가에 따른 합병증 증가의 가능성을 고려하여 제외하였다. 환자의 전체 및 무진행생존기간은 수 술 받은 날을 기준으로 Kaplan-Meier법으로 산출하였고, 기존 문헌에 보고되고 있는 예후인자들과 각 환자에 조사 된 방사선 선량, 표적체적 등이 생존율에 미치는 영향을 Log rank test 및 Cox regression analysis로 분석하였다. 추 적관찰을 위해 정기적으로 MRI가 시행되었다. 결 과: 전체환자의 중앙 생존기간 및 무진행 생존기간은 각각 15±1.65, 11±0.95개월이었다. 중앙생존기간은 저선량군 및 고선량군이 각각 14±0.94개월, 21±5.03개월로 고선량군에서 보다 나은 치료성적을 보여주었으며, 중앙무진행생존기간은 저선량군 10±1.63개월, 고선량군 12±1.59개월이었다. 특히 2년 생존율에 있어서 고선량군은 44.7%로 19.2%인 저선량군에 비해 훨씬 좋은 예후를 보였다. 단변량분석에서 예후에 영향을 미치는 중요인자로는 환자의 나이, 전신수행도, 종양의 위치, 수술절제범위, 표적체적, 방사선총선량 등이었다. 다변량분석에서 통계적으로 유의한 인자는 환자의 나이(p=0.012), 수술절제범위(p=0.000), 방사선선량군(p=0.049)이었다. 방사선괴사와 같은 방사선으로 인한 직접적인 만성합병증은 추적관찰기간 동안 발생하지 않았다. 결 론: 3차원 입체조형치료기법을 통하여 70 Gy까지의 방사선을 부작용 없이 조사할 수 있었고, 근치적 국소요법의 일환으로 방사선 선량증가가 전체 생존기간 및 무진행 생존기간을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다. Purpose: To investigate the effects of radiation dose-escalation on the treatment outcome, complications and the other prognostic variables for glioblastoma patients treated with 3D-conformal radiotherapy (3D-CRT). Materials and Methods: Between Jan 1997 and July 2002, a total of 75 patients with histologically proven diagnosis of glioblastoma were analyzed. The patients who had a Karnofsky Performance Score (KPS) of 60 or higher, and received at least 50 Gy of radiation to the tumor bed were eligible. All the patients were divided into two arms; Arm 1, the high-dose group was enrolled prospectively, and Arm 2, the low-dose group served as a retrospective control. Arm 1 patients received 63∼70 Gy (Median 66 Gy, fraction size 1.8∼2 Gy) with 3D-conformal radiotherapy, and Arm 2 received 59.4 Gy or less (Median 59.4 Gy, fraction size 1.8 Gy) with 2D-conventional radiotherapy. The Gross Tumor Volume (GTV) was defined by the surgical margin and the residual gross tumor on a contrast enhanced MRI. Surrounding edema was not included in the Clinical Target Volume (CTV) in Arm 1, so as to reduce the risk of late radiation associated complications; whereas as in Arm 2 it was included. The overall survival and progression free survival times were calculated from the date of surgery using the Kaplan-Meier method. The time to progression was measured with serial neurologic examinations and MRI or CT scans after RT completion. Acute and late toxicities were evaluated using the Radiation Therapy Oncology Group neurotoxicity scores. Results: During the relatively short follow up period of 14 months, the median overall survival and progression free survival times were 15±1.65 and 11±0.95 months, respectively. There was a significantly longer survivaltime for the Arm 1 patients compared to those in Arm 2 (p=0.028). For Arm 1 patients, the median survival and progression free survival times were 21±5.03 and 12±1.59 months, respectively, while for Arm 2 patients they were 14±0.94 and 10±1.63 months, respectively. Especially in terms of the 2-year survival rate, the high-dose group showed a much better survival time than the low-dose group; 44.7% versus 19.2%. Upon univariate analyses, age, performance status, location of tumor, extent of surgery, tumor volume and radiation dose group were significant factors for survival. Multivariate analyses confirmed that the impact of radiation dose on survival was independent of age, performance status, extent of surgery and target volume. During the follow-up period, complications related directly with radiation, such as radionecrosis, has not been identified. Conclusion: Using 3D-conformal radiotherapy, which is able to reduce the radiation dose to normal tissues compared to 2D-conventional treatment, up to 70 Gy of radiation could be delivered to the GTV without significant toxicity. As an approach to intensify local treatment, the radiation dose escalation through 3D-CRT can be expected to increase the overall and progression free survival times for patients with glioblastomas.

수모세포종의 방사선치료 후 전두엽하방 재발된 환자에서 원인 분석 및 구제 치료

조재호(Jae Ho Cho),금웅섭(Woong Sub Koom),이창걸(Chang Geol Lee),김경주(Kyoung Ju Kim),심수정(Su Jung Shim),박진호(Jino Bak),정경근(Kyoungkeun Jeong),김태곤(Tae-Gon Kim),김동석(Dong Seok Kim),최중언(Joong-Uhn Choi),서창옥(Chang Ok Su 대한방사선종양학회 2004 Radiation Oncology Journal Vol.22 No.3

목 적: 두개척수조사(Craniospinal irradiation) 후 전두엽 하방에서 재발(Subfrontal recurrence) 한 수모세포종 두 예를 경험하고, 방사선치료 측면에서 재발의 원인을 분석하고자 하였으며, 효과적인 구제 치료 방법을 모색하고자 하였다. 대상 및 방법: 두 예 모두 고위험군(T3bM1, T3bM3) 수모세포종으로 수술, 항암화학제 및 방사선 병합요법을 시행 받았으며, CT-Simulation으로 방사선치료계획이 이루어졌다. 한 예는 방사선치료 후 16개월에 재발하여 구제수술을 시행하고, 세기조절방사선치료로 30.6 Gy의 방사선을 재조사하였다. 다른 한 예는 12개월에 재발하여 구제수술만 시행하였다. 재발인자 확인을 위해 초기 방사선치료 시 사용되었던 모의치료사진을 확인하였고, 안구차폐의 과다 여부 및 가능한 원인 인자의 분석과 재발을 방지하기 위한 대안을 찾고자 하였다. 한예에서 방사선재조사에 대한 부담과 주변 중요정상장기의 인접성 때문에 전두엽하방재발 종양에 대한 구제치료로서 세기조절방사선치료를 계획하였으며, 표적체적에 대해서 7문 조사, 평균선량 30.6 Gy (1.8 Gy 분할, 최대선량의 85%)를 처방하고, 주변 정상중요장기인 시신경은 평균선량을 25 Gy, 안구는 10 Gy로 제한하였다. 결 과: 두 예 모두에서 모의치료사진상 정상장기 보호를 위한 안구차폐과다로 인한 전두엽하방 표적체적 일부에서의 저선량점을 확인할 수 있었다. CT-Simulation 상에서 automatic organ drawing 기능을 이용하여 전뇌와 안구의 외측 경계를 모의치료사진 화면에 같이 올릴 경우 차폐의 적절성을 판단하기가 더 용이하였다. 세기조절방사선치료계획 결과 표적체적에는 평균선량 31.1 Gy, 최대선량 36 Gy, 좌측 및 우측 시신경의 평균선량은 각각 13.9 Gy와 14.7 Gy, 좌우측 안구의 평균선량은 각각 5.5 Gy와 6.9 Gy로 우수한 치료계획을 획득하였다. 구제치료로 수술 및 세기변조방사선치료를 시행한 환자는 이후 방사선치료에 의한 부작용 없이 1년 간 무병상태이다. 결 론: 수모세포종의 전두엽하방 재발을 방지하기 위한 노력으로 두개척수조사 시 전두엽하방 및 체판 부위에 대한 각별한 주의를 기울여 차폐를 실시하여야 하겠고, 일단 재발하여 방사선재조사의 필요가 있는 경우 주변정상장기와의 방사선 선량 차이를 극대화할 수 있는 세기조절방사선치료를 통해 방사선치료 부작용의 부담을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. Purpose: Firstly, to analyze factors in terms of radiation treatment that might potentially cause subfrontal relapse in two patients who had been treated by craniospinal irradiation (CSI) for medulloblastoma. Secondly, to explore an effective salvage treatment for these relapses. Materials and Methods: Two patients who had high-risk disease (T3bM1, T3bM3) were treated with combined chemoradiotherapy. CT-simulation based radiation-treatment planning (RTP) was performed. One patient who experienced relapse at 16 months after CSI was treated with salvage surgery followed by a 30.6 Gy IMRT (intensity modulated radiotherapy). The other patient whose tumor relapsed at 12 months after CSI was treated by surgery alone for the recurrence. To investigate factors that might potentially cause subfrontal relapse, we evaluated thoroughly the charts and treatment planning process including portal films, and tried to find out a method to give help for placing blocks appropriately between subfrotal-cribrifrom plate region and both eyes. To salvage subfrontal relapse in a patient, re-irradiation was planned after subtotal tumor removal. We have decided to treat this patient with IMRT because of the proximity of critical normal tissues and large burden of re-irradiation. With seven beam directions, the prescribed mean dose to PTV was 30.6 Gy (1.8 Gy fraction) and the doses to the optic nerves and eyes were limited to 25 Gy and 10 Gy, respectively. Results: Review of radiotherapy portals clearly indicated that the subfrontal-cribriform plate region was excluded from the therapy beam by eye blocks in both cases, resulting in cold spot within the target volume. When the whole brain was rendered in 3-D after organ drawing in each slice, it was easier to judge appropriateness of the blocks in port film. IMRT planning showed excellent dose distributions (Mean doses to PTV, right and left optic nerves, right and left eyes: 31.1 Gy, 14.7 Gy, 13.9 Gy, 6.9 Gy, and 5.5 Gy, respectively. Maximum dose to PTV: 36 Gy). The patient who received IMRT is still alive with no evidence of recurrence and any neurologic complications for 1 year. Conclusion: To prevent recurrence of medulloblastoma in subfrontal-cribriform plate region, we need to pay close attention to the placement of eye blocks during the treatment. Once subfrontal recurrence has happened, IMRT may be a good choice for re-irradiation as a salvage treatment to maximize the differences of dose distributions between the normal tissues and target volume.