Ⅰ.서 론
최근 10년간 우리나라의 남성 암 발병률에서 5위를 차지 하고 있을 정도로 전립선암 환자의 발생이 많아지고 있는 추세이다[1]. 방사선치료 장비의 개발과 기술의 비약적인 발전으로 종양에는 계획된 최대한 많은 방사선을 조사하 고, 반면 주변 정상조직에는 방사선 조사가 최소화되면서 방사선치료에 따른 부작용도 최소화되고 있다[2,3]. 특히 전립선암의 경우 방사선 반응이 매우 좋은 것으로 알려져 왔으며[4-6], 방사선치료 시 직장 안에 직장풍선(Rectal balloon)을 삽입하여 사용함으로써 전립샘의 움직임을 적게 하고, 직장 벽에 들어가는 선량을 최소화 할 수 있다[7,8]. 또한 방광의 용적을 최대한 일정하게 유지하기 위하여 치료 직전에 환자가 소변을 보고 치료를 진행한다. 전립선암 방 사선치료 시 직장풍선의 위치와 공기의 양이 전립샘의 방사 선량에 큰 변화를 유발하기 때문에 매우 중요하지만 방광의 용적(volume) 변화에 따른 전립샘의 위치변화와 방광의 선 량의 변화 등 치료계획의 불확실성 증가도 생각해 볼 수 있 다. 따라서 본 논문에서는 전립선암 치료를 받은 환자 중에 무작위로 두 환자를 선택하였다. 두 환자의 영상유도방사선 치료(Image Guided Radiotherapy)를 위해 치료 전에 획득 한 CBCT (Cone Beam Computed Tomography)영상을 분 석, 평가하고 각각 20회의 방사선치료 시 마다 CBCT에 기 존 치료계획을 적용하여 방사선량을 다시 계산하고 평가하 여 치료 시 방광의 용적 변화에 따른 방광과 전립샘의 선량 변화와 불확실성을 평가해 보고자 한다[9-14].
Ⅱ.대상 및 방법
1.실험재료
실험에 사용한 기기로는 의료용 선형가속기(TrueBeam STx(VarianTM, USA), Eclipse treatment planning system (Version 13.6, VarianTM, USA)을 이용하여 실험하였다.
2.실험방법
TrueBeam STx 의료용선형가속기에서 2017년 2월부터 4월 까지 전립선암 치료를 받은 두 명을 무작위로 선택하였다. 치료 계획에 따른 차이를 평가하기 위하여 한 명은 clockwise 181.0° clockwise 179.0° , 179.0° counter clockwise 181.0° 2 co-planar arcs of 360°를 사용한 Rapid arc plan을 시행하 였다[Fig. 1].
다른 한 명은 7개의 field를(gantry angle 35° to 45°) 사 용한 STATIC IMRT plan[Fig. 2]을 시행하여 20회의 치료 기간 동안 각각 치료 전에 획득한 CBCT영상에 Eclipse treatment planning system을 이용하여 Body, PTV (Planning Target Volume), 직장풍선(Rectal balloon), 방 광(Bladder)을 contouring하였고, 치료에 사용된 치료계획 을 매 치료 시 마다 획득한 20개의 CBCT에 적용하여 선량 계산을 시행하였다. 모든 CBCT영상에서 Bladder의 용적과 등가지름직경(Equivalent Sphere Diameter)을 측정하였 다. DVH(Dose Volume Histogram)를 이용하여 총 40개의 CBCT영상에서 PTV와 방광의 선량을 Min Dose[cGy], Max Dose[cGy], Mean Dose[cGy]로 평가하였다. 또한 방광의 용적 변화에 따른 방광의 선량과 PTV의 선량과의 상관계수 (Correlation coefficient, R2)는 아래 식(1)으로 선형성을 비교 평가하였다.
Ⅲ.결 과
1.CBCT영상에서 방광의 용적과 Equivalent Sphere Diameter
기준 CT에서 A환자의 방광 용적은 45.8 cc이고, Equivalent Sphere Diameter는 4.4 cm이었다. 20개의 CBCT영상에서는 방광 용적은 최소 41.3 cc, 최대 95.1 cc, 평균 56.2 cc로 평가되었으며, Equivalent Sphere Diameter는 최소 4.3 cm, 최대 5.7 cm, 평균 4.7 cm으로 평가되었다<Table 1> .
기준 CT에서 B환자의 방광 용적은 63.4 cc이고, Equivalent Sphere Diameter는 4.9 cm이었다. 20개의 CBCT영상에서는 방광 용적은 최소 47.7 cc, 최대 243.2 cc, 평균 105.6 cc로 평가되었으며, Equivalent Sphere Diameter는 최소 4.5 cm, 최대 7.7 cm, 평균 5.7 cm으로 평가되었다<Table 2> .
2.CBCT영상에서 PTV와 방광의 선량
기준 CT에서 A환자의 PTV의 선량은 Min Dose 5535.4 cGy, Max Dose 7253.1 cGy, Mean Dose 6690.0 cGy로 평가 되었으며, CBCT에서 PTV의 평균선량은 Min Dose 5328.4 cGy, Max Dose 7314.7 cGy, Mean Dose 6807.1 cGy로 평가 되었다<Table 3> . 방광의 기준 선량은 Min Dose 2998.8 cGy, Max Dose 7253.1 cGy, Mean Dose 6092.5 cGy로 평가 되었으며, CBCT에서 방광의 평균선량은 Min Dose 2428.3 cGy, Max Dose 7298.6 cGy, Mean Dose 5889.9 cGy로 평 가되었다.
기준 CT에서 B환자의 PTV의 선량은 Min Dose 3322.9 cGy, Max Dose 4787.0 cGy, Mean Dose 4524.1 cGy로 평가 되었으며, CBCT에서 PTV의 평균선량은 Min Dose 3436.4 cGy, Max Dose 5114.2 cGy, Mean Dose 4719.2 cGy로 평가 되었다<Table 4> . 방광의 기준 선량은 Min Dose 2096.7 cGy, Max Dose 4747.8 cGy, Mean Dose 4147.5 cGy로 평가 되었으며, CBCT에서 방광의 평균선량은 Min Dose 1873.9 cGy, Max Dose 5099.0 cGy, Mean Dose 4037.5 cGy로 평 가되었다<Table 5> .
3.방광의 용적의 변화에 따른 방광의 선량과 PTV선량의 상관계수
A환자의 방광의 용적변화에 따른 방광의 선량의 상관계 수 값은 Bladder volume-bladder Min dose의 R2= -0.97, Bladder volume-bladder Max dose의 R2= 0.52, Bladder volume-bladder Mean dose의 R2= -0.94의 선형성을 나 타냈다<Table 6> .
방광의 용적변화에 따른 PTV선량의 상관계수 값은 Bladder volume-PTV Min dose의 R2= -0.37, Bladder volume-PTV Max dose의 R2= 0.49, Bladder volume-PTV Mean dose의 R2= 0.04의 선형성을 나타냈다<Table 7> .
B환자의 방광의 용적변화에 따른 방광의 선량의 상관계 수 값은 Bladder volume-bladder Min dose의 R2= -0.39, Bladder volume-bladder Max dose의 R2= 0.25, Bladder volume-bladder Mean dose의 R2= -0.92의 선형성을 나 타냈다<Table 8> .
방광의 용적변화에 따른 PTV선량의 상관계수 값은 Bladder volume-PTV Min dose의 R2= 0.18, Bladder volume-PTV Max dose의 R2= -0.10, Bladder volume-PTV Mean dose의 R2= 0.13의 선형성을 나타냈다<Table 9> .
Ⅳ.고 찰
본 연구에서 영상유도 방사선 치료(Image Guided Radio therapy)로 획득한 CBCT 영상을 이용하여 전립선암 치료 시 직장풍선의 위치와 방광의 용적확인이 가능해졌으며 방광의 용적변화에 따른 치료계획과의 차이를 비교해 보는 실험을 수행 하였다. A환자의 20개의 CBCT 영상에서 방광의 용적은 치료계획 시 용적보다 적게는 90.2%, 많게는 208.2% 차이를 보였으며 B 환자의 경우 적게는 93.5%, 많게는 383.6%의 큰 차이를 보였다. 물론 방사선치료 전 환자에게 충분한 전처 치에 대하여 안내를 하지만 적절하게 전처치가 시행되지 않았 거나 환자 상태로 인해 소변보는 것이 어려운 경우도 있었다. 각 방광의 용적 변화에 따른 CBCT 영상간에 PTV와 방광 선량 의 영향을 Mean Dose로 비교하였다. 치료계획 CT에서 평가 된 선량과 A 환자의 CBCT의 선량은 PTV Mean dose는 1.74%, Bladder Mean dose는 96.67%의 차이가 평가되었으 며, B환자의 경우 PTV Mean dose는 4.31%, Bladder Mean dose는 97.35%의 차이로 평가되었다. 방광의 용적의 변화에 따라 PTV와 방광의 선량변화가 발생된다는 것을 알 수 있었 다. 결과 값에서 분석한 것처럼 A환자의 방광용적 변화에 따 른 PTV와 방광 선량의 상관계수값이 Bladder volume-PTV Min dose의 R2= -0.37, Bladder volume-PTV Max dose의 R2= 0.49, Bladder volume-PTV Mean dose의 R2= 0.04 대비 Bladder volume-bladder Min dose의 R2= -0.97, Bladder volume-bladder Max dose의 R2= 0.52, Bladder volume-bladder Mean dose의 R2= -0.94의 높은 상관계수 값으로 확인할 수 있다. B환자의 경우도 방광의 용적변화에 따른 PTV와 방광선량의 상관계수 값이 Bladder volume-PTV Min dose의 R2= 0.18, Bladder volume-PTV Max dose의 R2= -0.10, Bladder volume-PTV Mean dose의 R2= 0.13 대비 Bladder volume-bladder Min dose의 R2= -0.39, Bladder volume-bladder Max dose의 R2= 0.25, Bladder volume-bladder Mean dose의 R2= -0.92 값으로 방광의 용적의 변화에 따른 PTV와 방광의 선량의 추이도 확인할 수 있었다.
Ⅴ.결 론
전립선암 치료에서 매번 치료마다 치료 전 획득한 CBCT를 이용하여 환자의 방광의 용적 변화와 방광의 용적 변화에 따 라 전립샘과 방광의 선량을 평가할 수 있었다. 치료 계획에 사용된 CT가 아닌 치료실에서 획득한 CBCT를 이용하여 선량 계산을 하였다. 치료계획 CT에서 평가된 선량과 A환자의 기 준으로 정한 CBCT의 선량은 PTV Mean dose는 1.74%, Bladder Mean dose는 96.67%의 차이가 평가되었으며, B환 자의 경우 PTV Mean dose는 4.31%, Bladder Mean dose는 97.35%의 차이를 확인할 수 있었다. B환자의 경우 고령으로 인해 전처치가 용이하지 않아 선량의 변화가 좀 더 많음을 알 수 있었다. 방광 용적의 변화에 따른 방광 선량의 상관계수 값은 평균선량 R2= -0.94, 방광의 용적변화에 따른 PTV선량 의 상관계수 값은 평균선량 R2= 0.04의 선형성을 나타냈다. 방광 용적의 변화에 따라 PTV의 선량 변화(1.74%에서 4.31%) 가 방광의 선량변화(96.67%에서 97.35%)보다 더 크다는 것 을 알 수 있었다. 적용한 환자군이 많지 않으므로 보다 많은 환자군을 대상으로 하는 것이 일반화하기 용이할 것 같다. 본 연구에서 phantom영상이 아닌 CBCT영상을 이용하여 방 광 용적에 따른 선량적 차이를 확인할 수 있는 연구라는 점에 서 전립선암 방사선치료 시 환자의 전처치 상태가 매우 중요 하다고 판단되므로 치료 전에 꼭 정확한 전처치가 필요하다고 사료된다.
