Ⅰ 서 론

최근 전림선암은 서구 사회의 남성에서 가장 흔한 악성종 양으로 알려져 있다. 미국의 경우 암으로 인한 사망률 중 폐암 에 이어 두 번째로 높은 것으로 나타났다[1]. 치료방법으로 외과적 수술과 방사선치료가 있으며, 외과적 수술은 종양의 원천적 제거를 시행하여 적극적인 치료방법이지만, 수술에 대한 부담과 수술 후 후유증 등이 문제가 될 수 있다. 과거 방사선치료에는 삼차원입체조형방사선치료(3D Conformal therapy; 3DCRT)가 사용되어 골반내 장기인 방광과 직장 의 한계선량 권고에 의하여 종양조직에 대한 충분한 선량을 조사할 수 없는 문제점이 발생하며, 세기조절 방사선치료 (Intensity modulated radiation therapy; IMRT)와 부피 적조절회전방사선치료(Volumetric modulated arc therapy; VMAT)을 사용하여 종양조직의 선량을 80 Gy까지 높일 수 있으며, 암의 국소 재발율과 정상조직의 손상을 최소화 할 수 있다[2,3]. 전립선은 방광과 직장에 사이에 위치한 연조 직 장기로서, 방광과 직장의 모양과 위치에 따라서 전립선 의 크기와 모양 변형이 쉽게 나타난다. 이를 해결하기 위한 방안은 방사선치료 시 직장 안에 직장풍선(Rectal balloon) 을 삽입하여 생리적인 원인에 의해 직장이 팽창되는 정도가 변하는 것을 최소화하기 위한 것으로 직장의 후방 벽과 전 립선 사이의 거리를 크게 해준다[4,5]. 또 다른 방법으로 치 료 전 대변과 소변을 보게 하여 방광과 직장의 체적을 최대 한 일정하게 유지하여 매번 전립선의 위치를 일정하게 유지 하는 방법이 있다. 전립선의 위치 및 모양을 확인하기 위해 영상유도방사선치료(image-guide radiotherapy; IGRT)를 이용하여 전립선암 방사선치료의 표준이 되어 매일 치료 전에 콘빔전산화단층촬영(Cone-Beam Computed tomography; CBCT)과 온보드영상장치(On-Board Imager;OBI)를 이용 하여 전립선, 방광과 직장의 위치를 파악하여 정확도를 높 일 수 있다. 이러한 영상유도방사선치료 영상을 분석하여 전립선, 방광과 직장의 위치에 따른 선량분포에 대한 연구 가 진행되고 있다[4-8]. 본 연구는 방사선 치료 중 전립선 의 움직임으로 인한 선량변화를 확인하기 위해 전립선암 방 사선치료에 시행되는 영상유도방사선치료를 이용해 치료 전 CBCT를 획득하여 방광, 직장과 전립선의 체적의 위치에 따른 치료계획별(3DCRT, IMRT, VMAT) 선량변화를 비교 평가 하고자 한다.

Ⅱ 대상 및 방법

2017년에 본원의 전립선암 방사선치료를 시행한 환자 중 5명의 환자를 대상으로 시행하였으며, 방사선치료 전에 직장 의 체적을 일관성 있게 하기 위해 최대한 비우고, 방광은 치료 전 물 500 cc 마신 이후 30분 후에 전산화단층촬영(Planning computed tomography; pCT)을 시행하였다. 모든 환자들의 영상분석 및 윤곽설정은 방사선치료계획 시스템인 Eclipse treatment planning system(Version 10.0, Varian^TM, USA)을 사용하였으며, 치료부위(골반)의 위치변화를 확인하 기 위해 온보드영상장치(On-Board image: OBI)가 장착된 선형가속기 (CLINAXC iX, Varian^TM, USA)를 이용하였다. 또한 치료 전 CBCT를 사용하여 골격구조기반의 조사영역맞 춤을 시행하였으며, pCT와 CBCT에서의 전립선과 골반내 장 기는 좌표기반의 위치변화는 고려하지 않았다. 모든 환자에 대해 전산화단층촬영과 치료 전 28번의 CBCT영상에 치료계 획장비를 이용하여 전립선, 방광, 직장의 윤곽설정을 하였으 며, 직장의 상부경계는 대퇴골 두의 위쪽과 하부경계로는 폐 쇄공의 하단으로 설정하였다. 또한 방사선종양 의사 1명이 pCT와 CBCT의 모든 장기와 전립선의 윤곽설정을 시행하였 다[Fig. 1].

삼차원입체조형치료계획으로는 0°, 90°, 180°, 270° 빔의 각도를 이용하여 시행하였으며, 치료계획처방선량으로는 200 cGy를 28회 실시하여 총 5,600 cGy가 되도록 치료계획 을 하였다. 세기변조방사선치료 치료계획으로 7개의 방향에 서(30°, 80°, 130°, 180°, 230°, 280°) step-and-shoot 방 식으로 시행하였고, 부피적조절회전방사선치료의 치료계획 은 2개의 회전빔을 이용하였으며, PTV에 200 cGy를 28회 조사하여 총 5,600 cGy가 조사되도록 하였다[Fig. 2].

제약조건으로 PTV는 5,600 cGy이상이 100% 되도록, 5,700 cGy 이상이 0%가 되도록 하였으며, 관심장기로는 방 광, 직장, 대퇴골두부를 고려하여 직장에는 2,500 cGy 이상 이 35% 미만이 되도록, 방광은 2,500 cGy 이상이 35% 미만 이 되도록, 대퇴골두부에는 2,000 cGy 이상이 15% 미만이 되도록 제약을 하였다. CBCT에서 얻은 영상에 직장과 방광 그리고 전립선의 윤곽을 설정한 체적을 기존의 pCT에 복사 하여 3개의 치료계획(3D, IMRT, VMAT)을 시행하였으며, 각장기별 용량체적히스토그램(dose-volume histogram; DVH)을 이용하여 장기의 체적을 분석하였다. 전립선의 치 료효과에 대한 비교로 적합성치료(Conformity index; CI) 와 균질성지표(homogeneity index; HI)을 이용하여 비교 평가 하였으며 관련 식은 아래와 같다.

HI의 D_5%와 D_95%는 전립선 체적 5%와 95%에 대응하는 선 량이며, HI 값이 클수록 전립선의 선량분포가 균질하지 못 함을 의미한다. CI의 V_RI는 처방선량의 등선량이 전달되는 부피이며, TV는 전립선 체적을 의미한다. 또한 CI의 값이 클수록 고선량(처방선량의 95%)이 전달되는 부피와 PTV가 일치됨을 의미하고, 즉 처방선량이 PTV에 한정적으로 전달 됨을 뜻한다[9,10].

Ⅲ 결 과

1 방광, 직장, 전립선의 체적변화

5명 환자는 pCT와 치료 전 CBCT에서 얻은 영상을 사용 하여 방광, 직장 그리고 전립선의 체적을 확인하였으며, pCT의 체적과 CBCT의 체적의 평균과 최대값 그리고 최저 값을 그래프로 나타내었다. 5명 환자 중 첫 번째 환자의 경 우 CBCT에서 얻은 방광 체적의 경우에는 최대체적인 406 cc로 pCT에 비해 105.6%로 증가했으며, 가장 크게 감소한 방광의 체적은 두 번째 환자에서 나타났다. pCT에서 얻은 체적은 291 cc로 CBCT에서 가장 낮은 체적은 159 cc로 pCT보다 38.6% 감소한 결과가 나타났다. 직장 체적에서 의 최대 체적은 네 번째 환자에서 나타났으며 CBCT의 체 적은 37.2 cc로 pCT보다 증가율이 30.5% 나타났으며, 감 소율은 두 번째 환자에서 CBCT의 최소 체적 29 cc로 pCT 보다 20.3%로 감소한 결과가 나타났다. 전립선의 체적증 가율은 세 번째 환자에서 CBCT의 최대 체적은 103.2 cc로 pCT보다 6.3% 증가했으며, 감소율은 두 번째 환자에서 CBCT의 최소 체적 89.8 cc로 pCT보다 12.3% 감소한 결과 가 나타났다[Fig. 3].

2 치료계획별 골반내 장기의 체적선량

삼차원입체조형방사선치료, 세기변조방사선치료와 부피 적조절회전방사선치료의 모든 환자의 직장 평균선량은 pCT 를 이용한 치료계획보다 CBCT에서는 각각 13.8%, 11.2%와 16.9% 높게 나타났으며, 또한 선량 50Gy가 직장에 전달되 는 체적(V50) 또한 pCT보다 CBCT에서 삼차원입체조형방 사선치료는 16.9%, 세기변조방사선치료는 64.6% 그리고 부피적조절회전방사선치료에서는 47.6% 높게 나타났다. 방 광의 평균선량은 pCT를 이용한 치료계획보다 CBCT에서 삼 차원입체조형방사선치료와 세기변조방사선치료는 각각 7.8%, 9.5% 감소하였으며, 부피적조절회전방사선치료에서 3.1% 증가한 결과를 나타났다. 또한 방광에 들어가는 선량 40 Gy에 해당하는 체적(V40)은 pCT를 이용한 치료계획보 다 CBCT에서 삼차원입체조형방사선치료, 세기변조방사선 치료, 부피적조절회전방사선치료은 각각 4.1%, 7.6%, 6.5% 감소한 결과가 나타났다[Table 1].

3 치료계획별 적합성치료와 균질성치료

삼차원입체조형방사선치료, 세기변조방사선치료와 부피 적조절회전방사선치료에서 전립선 CI의 결과는 pCT에서 각 각 1.16±0.02, 1.14±0.03, 1.09±0.02였으며, CBCT의 결과 는 1.23±0.07, 1.21±0.08, 1.19±0.06이었다. HI의 삼차원 입체조형방사선치료와 세기변조방사선치료와 부피적조절회 전방사선치료의 pCT의 결과는 각각 1.11±0.03, 1.08±0.02, 1.07±0.02이며, CBCT의 결과도 각각 1.21±0.08, 1.18±0.04, 1.15±0.04였다. CI와 HI의 분석결과 모든 치료계획에서 CBCT보다 pCT에서 전립선에 대한 선량분포가 더 양호한 결과를 보여주고 있다[Table 2].

Ⅳ 고찰 및 결론

전립선암 환자의 방사선치료 개선방향으로 치료선량이 증가되면 국소제어율은 높아지지만, 높은 치료선량을 처방 할 때 골반내 장기인 직장과 방광의 제한선량(tolerance dose)을 고려해야 한다[11]. 골반내 장기의 방사선 독성을 줄이면서 국소제어율을 높이기 위해 영상유도방사선치료와 삼차원입체조형방사선치료, 세기변조방사선치료와 부피적 조절회전방사선치료을 사용하여 고선량을 PTV에 집중시켜 야 한다[12]. 이러한 영상유도방사선치료를 적용하기 위해 서는 영상장비인 kV용 CBCT을 이용하여 연조직과 뼈조직 의 구조를 파악하여 환자의 자세를 보정하여 정확한 방사선 치료를 할 수 있게 되었다[13]. 하지만 치료 전 매번 CBCT 를 촬영하여 직장, 방광 그리고 PTV의 체적과 위치를 치료 계획용 pCT에서 얻은 위치와 체적에 맞추기는 까다로운 작 업이다. 이를 위해서 환자에게 전 처치 시행하여야 한다. 만 약 위치와 체적이 부정확하면 다시 시행해야 되는 어려움이 있으며, 전체 방사선치료시간이 길어지는 문제점이 발생하 게 된다. 본원에서는 두 번의 전 처치 시행 후에도 위치와 체적이 부정확하면 전립선의 위치를 기준으로 환자의 자세 를 맞추어 치료를 시행한다. 따라서 전림선암 방사선치료 시 골반장기인 방광과 직장의 위치변화에 따른 전립선 치료 의 정확성을 유지하기 위해 영상유도방사선치료로 획득한 CBCT를 이용하여 삼차원입체조형방사선치료, 세기변조방 사선치료와 부피적조절회전방사선치료의 치료계획에 따른 전림선의 체적선량의 변화를 보고자 본 연구를 시행하였다.

방광의 체적변화를 보면 pCT에 비해 CBCT에서 얻은 체 적은 최대 105.6% 증가했으며, 최소 45.2% 감소한 결과가 나타났다. 또한 직장의 체적변화도 최대 30.5% 증가했으며, 최소 20.3% 감소한 결과가 나타났다. 이는 대부분 환자가 고령이어서 방사선치료 전 적절한 전처치 시행이 미흡해서 나타난 결과로 사료된다. 이러한 방광과 직장의 움직임으로 인해서 전립선의 체적은 평균적으로 최대 6.3%, 최소 12.3% 의 변화가 나타났다. Nutting 등 연구에서도 전립선암 방사 선치료 시 세기변조방사선치료를 이용하면 골반 내 장기에 대해서 방사선선량이 감소한다고 보고하였다[14]. Feuvret 등 연구에 의하면 방사선치료계획의 정당성 지표로 CI를 제 시하였으며, Sua Yoo 등 전립선암 방사선치료계획 시 PTV 의 CI와 HI의 결과는 세기변조방사선치료보다 부피적조절회 전방사선치료의 치료계획이 더 효과적이라고 보고하였다 [10,15]. 본 연구에서도 CI와 HI결과로 pCT와 CBCT을 사용 한 부피적조절회전방사선치료 치료계획에서 다른 치료계획 보다 낮은 결과가 나타났다. 이는 부피적조절회전방사선치 료을 이용한 치료계획에서 PTV의 선량분포가 다른 치료계 획에 비해 효과적인 선량분포 나타내고 있는 것을 알 수 있었 다. 또한 모든 치료계획에서 pCT를 사용한 치료계획이 CI와 HI의 결과가 CBCT를 이용한 치료계획보다 낮은 결과가 나 타났다. 이는 CBCT를 이용한 치료계획에서는 PTV의 선량 분포가 pCT에 비해 고르지 못한 결과를 보여주며, PTV의 체적변화와 위치 변화를 의미한다. 권경태 등의 연구에서는 전립선암 방사선치료 시 골반 내 장기와 전립선의 체적은 환 자에게 적절한 전처치가 시행되지 않았거나 환자의 상태에 따라서 체적이 다르다고 보고하였고, 또한 본 연구에서는 추 가적으로 모든 장기와 전립선의 체적 변화에 따른 치료계획 별 선량변화를 알아보았다[13]. 골반 내 장기의 체적변화는 pCT와 CBCT에서 얻은 영상을 이용해 각각의 치료계획에서 얻은 DVH를 이용하여 직장의 평균선량과 V50(%), 방광의 평균선량과 V40(%)을 알아보았다. 모든 치료계획에서의 선 량 분석한 결과 직장 평균선량과 V50(%)은 pCT보다 CBCT 를 사용한 치료계획이 모든 환자에서 높게 나타났다. 하지만 방광의 평균선량의 결과는 부피적조절회전방사선치료에서 만 pCT보다 CBCT를 사용한 치료계획이 높게 나타났다. 이 는 골반 중심으로 빔이 회전을 하기 때문에 방광 체적 증가와 위치 변경이 되면 방사선조사를 받는 면적이 상대적으로 증 가하여 선량이 증가하게 된다.

전립선의 선량분포 분석으로는 부피적조절회전방사선치 료가 다른 치료계획보다 효과적이라고 판단하지만 골반 내 장기인 방광과 직장의 선량분포 분석으로는 세기변조방사 선치료의 치료계획이 더 좋은 결과를 나타내고 있다. 모든 치료계획에서 직장과 방광의 독성을 유발하는 한계선량에 미치지 않으므로 PTV의 선량분포가 우수한 부피적조절회 전방사선치료의 치료계획을 이용하는 것이 전립선암 방사 선치료에 더 적합하다고 사료된다.