Ⅰ. 서 론
방사선 치료의 궁극적인 목적은 종양조직에는 적합한 방 사선을 부여하며 동시에 정상조직에는 최소의 방사선 선량 을 조사하여 치료가능비(Therapeutic ratio)를 최대한 높이 는 것을 목적으로 한다[1]. 방사선치료는 이러한 궁극적인 목적을 달성하기 위하여 발전하여왔는데. 체적조절호형방 사선치료(Volumetric Modulated Arc Therapy; VMAT)는 기존의 2차원적인 치료기법인 세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radio-Therapy; IMRT)의 확장된 치료기법으로 갠트리의 회전과 다엽콜리메이터(Multi-leaf Collimator; MLC)가 동시에 움직이면서 조사하는 치료방법이다[2]. 세 기조절방사선치료와 비교하여 체적조절호형방사선치료의 장점은 유사하나 모니터유니트(MU)의 감소와 치료시간의 단축에 있다. 그러므로 체적조절호형방사선치료는 장비의 과부하와 검사시간을 줄여 누설선량과 산량선량을 감소시 킬 수 있으며 치료시간의 단축으로 환자의 내 외부 선량에 대한 오차의 가능성을 줄일 수 있다[3]. 이와 같이 오차 가 능성을 줄이기 위해서 체적조절호형방사선치료는 임상에 적용하기 전에 환자에게 조사되는 선량 및 분포를 평가하기 위하여 장비 및 환자의 정도관리(Quality Assurance; QA) 가 선행되어져야 한다[4]. 체적조절호형방사선치료의 파라 미터에는 갠트리 속도, 선량율, 제어지점, 다엽콜리테이터 (MLC) 속도 및 움직임의 설정 및 제약조건 등의 변화에 의 해 치료방법이 다양해진다. 여러 가지 파라미터 중 에서 가 장 중요한 파라미터는 갠트리의 회전과 다엽콜리메이터의 속도 및 움직임이다. 그러므로 치료계획시스템(Treatment Planning System; TPS)의 선량계산은 갠트리 회전에 따른 다엽콜리메이터의 속도와 움직임에 따라 선량분포의 변화 가 있을 수 있다.
기존의 연구 중에서 좌측 유방암 환자의 경우 수술 후 방 사선 치료를 실시 할 때 치료계획용적 내에 좌측 유방이 포 함 될 경우, 우측 유방암 환자나 호지킨스 질병환자와 비교 하여 추적관찰 해본 결과 15년 후에 심장병으로 사망하는 확률이 더 높다는 연구결과가 보고되고 있다[5]. 환자의 부 작용을 방지하기 위하여 2차원 고전적 치료에서 3차원 입체 조형치료, 세기조절 방사선치료, 그리고 체적조절호형방사 선치료는 종양의 움직임, 환자의 위치잡이, 환자의 호흡에 대한 움직임을 고려하여 치료계획용적(PTV)을 정하여 종양 및 정상조직의 용적을 설정하였다[6]. 그러나 세기조절방사 선치료와 체적조절호형방사선치료는 다엽콜리메이터에서 발생한 오차에 대한 보정이 부족한 상태이다. 체적조절호형 방사선치료는 갠트리 회전에 따라 다엽콜리메이터 속도가 변할 때 속도에 따른 선량분포의 변화가 발생하는데 그에 대한 연구가 미비한 실정이다[7,8]. 그러므로 본 연구의 목 적은 갠트리 회전에 따른 다엽콜리메이터의 속도의 변화로 발생하는 선량분포의 차이를 연구해보고, 치료계획용적내 의 균질성지표, 일치지표, 정상조직의 선량과 전체선량분포 비교를 하고자 한다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 속도에 따른 치료계획
세기조절방사선치료의 원리는 2차원적 치료 조사면의 선 량 분포가 일정하게 유지되는 전통적인 치료 방식과는 달리, 조사면의 선량 세기는 불균일하지만 병변에 이상적인 모양으 로 선량이 분포하도록 설계하는 것이다. 체적조절호형방사선 치료는 8-core CPU, 16GB RAM, 8GB GPU가 장착된 64 bit 윈도우 시스템 치료계획장치(Oncentra v. 4.1, Electa, Crawley, United Kingdom)로 치료계획을 하였다. 그리고 ARIA v.8.6 R&V 시스템이 사용되었다. 체적조절호형방사선 치료의 치료계획은 일정한 선량률과 갠트리 속도를 사용한 다. 모든 치료계획은 6 MV 광자선을 이용하였으며, 회전 각 도는 356° 싱글 또는 듀얼 아크(시계 방향과 반시계 방향)를 이용하였다. 갠트리를 356° 회전하는데 2° 간격으로 90초 동 안 회전을 시켰다. 그리고 다엽콜리메이터 움직임 제한은 0.1~2 ㎝/deg 사이로 사용을 하였다[9,10,11]. 치료계획은 선량측정팬텀(Delta4PT, Scandidos AB, Uppsala, Sweden) 에 전립선, 췌장 치료를 가정하여 속도에 따른 치료계획을 하였고, 결정 장기(organ at risk, OAR)는 방광, 직장, 신장, 척수를 설정하였다[12,13].
2. 치료계획 분석 및 선형가속기의 선량 전달 정확도 평가
치료계획 선량검증은 선량측정팬텀에 분포된 선량을 평 가하였다. 평가 항목은 목표 및 결정 장기에 대한 균질성지 수(HIRTOG), 적합성지수(CIRTOG), 부피-선량 그래프(Dose volume histogram, DVH)를 각각 비교하여 평가하였다 [13]. 선량검증은 다엽콜리메이터 움직임을 0.5 ㎝/deg를 기준으로 하여 속도에 따른 치료계획과 비교하였다[15]. 선 량분포 검증을 위해서 120개 다엽콜리메이터가 있는 선형가 속기(Clinac IX, Varian Medical System Palo Alto, CA) 를 사용하여 체적조절호형방사선 조사를 선량측정팬텀에 조사하였다(Fig. 1). 선량분포 정확도 평가는 3%/3 ㎜를 허 용기준으로 감마 분석(r index)을 사용했다[16].
Ⅲ. 결 과
Fig. 2, Table 1에서 보면 전립선에서 치료계획용적 선량 은 다엽콜리메이터 움직임이 0.1 ㎝/deg일 때 6,466 cGy로 치료계획의 치료계획용적 선량인 6,500 cGy에 가장 가까웠 다. 주위 정상조직인 방광은 0.3 ㎝/deg일 때 4176 cGy, 직 장은 2.0 ㎝/deg일 때 2704 cGy로 가장 낮았고, 전립선의 의 균질성지표는 다엽콜리메이터 움직임이 2.0 ㎝/deg일 때 1.056로 가장 균등한 선량분포를 나타내었고 일치지표는 0.2 ㎝/deg일 때 1.000로 가장 일치하였다.
Fig. 3, Table 2에서는 췌장의 치료계획표적용적은 다엽 콜리메이터 움직임이 0.1㎝/deg일 때 4993 cGy로 치료계 획의 치료계획표적용적 선량인 5000 cGy에 가장 근접하였 고, 주위 정상조직인 척수선량은 0.1 ㎝/deg일 때 2909 cGy, 왼쪽 신장는 1.5 ㎝/deg일 때 915 cGy, 오른쪽 신장은 0.3과 0.8 ㎝/deg일 때 458 cGy로 가장 낮게 나왔다. 췌장 의 균질성지표(HI)는 다엽콜리메이터 움직임이 1.0 ㎝/deg 일 때 1.056,로 가장 균등한 선량분포를 나타내었고 일치지 표(CI)는 1.5 ㎝/deg일 때 0.999로 가장 일치하였다.
전체적인 치료계획상의 값과 실제 치료 시 얻은 결과 값 의 일치도를 감마인덱스 값으로 평가하였다. 전립선의 감 마인덱스는 0.3 ㎝/deg과 0.5 ㎝/deg일 때 99.6%, 췌장의 감마인덱스는 0.8과 1.0 ㎝/deg일 때 100% 일치도를 보였 다. 감마 분포에서 전립선과 췌장에서 다엽콜리메이터 속 도가 빨라질수록 3%/3 ㎜가 일치하지 않는 영역이 증가하 였다(Fig. 4, 5). 전립선과 췌장의 치료계획용적과 결정 장 기의 부피 선량 그래프 평가를 하였다(Fig. 6).
Ⅳ. 고 찰
갠트리의 회전에 따라 다엽콜리메이터가 움직이면 전체 적인 모니터유니트 값에 변화가 발생하고 그로 인한 치료시 간은 달라질 수 있다. 선량분포는 적절한 속도를 유지하면 서 환자의 치료시간도 오래 걸리지 않고 종양과 정상조직에 선량분포를 좀 더 균등하게 줄 수 있는 치료방법을 선택해 야한다. 기존에 연구에서 체적조절호형방사선치료 시 속도 에 대한 평가가 치료계획과 로그 파일을 분석해서 선량 및 분포를 분석하였다[7]. 그러나 본 연구는 치료계획과 선형 가속기에서 실제 조사되었을 경우의 선량 및 분포를 분석하 였기 때문에 조금 더 정확한 차이를 평가할 수 있었다. 그러 므로 최근에 방사선치료에 많이 적용되고 있는 체적조절호 형방사선치료에서 다엽콜리메이터 제약은 선량 불일치로 이어지지만 우수한 계획 품질로 이어질 수 있다. 그리고 계 획품질, 전달정확도, 전달효율성 사이 최상의 상태를 적용 하므로 환자 치료의 최적의 효율을 만들 수 있다.
Ⅴ. 결 론
본 연구는 체적조절호형방사선치료 시 갠트리의 회전에 따른 다엽콜이메이터의 속도 변화에 따른 종양과 정상조직 의 선량 및 선량분포를 평가하였다. 최근 방사선치료에서 체적조절호형방사선치료는 선택이 아닌 필수처럼 많은 환 자에게 적용되고 있다. 그러므로 방사선치료의 목적 달성을 위하여 최적의 다엽콜리메이터 속도를 설정하는 것이 환자 의 치료에 도움이 되리라 판단된다.
