서 론
정위적체부방사선치료(Stereotactic body radiation therapy, SBRT)는 원발성 종양과 전이성 종양의 치료법으 로 이용되어진다.1) 현재 복부에 대한 SBRT의 적용은 원발 성 간암과 이차성 간암, 췌장암과 신장암에 주로 적용된다.
또한 복부의 림프절 전이에도 적용되어지고 있다. 1-6) SBRT 의 적용은 로컬제어비율(Local control rate)을 70~80% 높 여주어 생존율과 삶의 질의 향상에 도움을 준다.1,7)SBRT는
일반적인 방사선치료(Conventional radiation therapy)와 비교했을 때 고 선량을 짧은 횟수에 나누어 치료하기 때문 에 치료계획용적(Planning target volume, PTV)을 충분하 게 포함시키면서 주변의 정상장기를 더 효과적으로 보호할 수 있는 치료계획이 필요하다. 또한 고 선량을 전달하기 때 문에 MU(Monitor unit)의 증가로 치료시간이 길어지게 되 는데 SBRT에서 TrueBeam STx(VarianTM, USA)의 무편평화 여과기선질(Flattening filter free, FFF) 빔(baem)을 이용한 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc therapy, VMAT)의 적용은 Beam-on time을 줄여 줄 수 있기 때문에 치료시간이 길어짐으로 인한 환자의 불편함과 잠재적인 치 료 중 오류(Intrafraction error)를 감소시키는데 효과적이 다.8)
본 논문은 2015년 4월 14일 접수하여 2015년 6월 24일 채택되었음.
책임저자 : 염미숙, 서울병원 방사선종양학과 서울시 송파구 올림픽로 43길 88 Tel : 02) 3010-2785
E-mail : [email protected]
다중표적 간암의 정위적체부방사선치료에서
무편평화여과기선질 용적변조회전치료의 유용성 평가
서울아산병원 방사선종양학과
목 적 :정위적체부방사선치료(Stereotatic body radiation therapy, SBRT)는 원발성 종양과 전이성 종양의 치료법으로 이용되어진다. SBRT는 높 은 선량을 전달하기 때문에 MU(Monitor unit)의 증가로 치료시간이 길어지고 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV) 주변의 정상장기를 효 과적으로 보호할 수 있는 치료계획이 필요하다. 특히 다중표적의 경우 SBRT를 여러 번에 나누어 치료해야하거나 선량 겹침으로 인한 고 선량 영역 (Hot spot)이 생길수도 있다. 본 연구는 다중표적 간암에서 TrueBeam STx(Varian, USA)의 무편평화여과기선질(Flattening filter free, FFF) beam을 이용한 용적변조회전치료(Volumetric modulated arc therapy, VMAT)의 유용성을 평가하고자 한다.
대상 및 방법 :다중표적 간암의 SBRT를 시행하는 5명의 환자를 대상으로 TrueBeam STx 의 10MV FFF beam을 이용한 VMAT과 15MV 편평화 여과기선질(Flattening filter , FF) beam을 이용한 입체조형치료(conformal radiotherapy, CRT)계획을 세웠다. 두 치료계획을 비교하기 위하여 선량 용적히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)을 이용하여 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV), 간, 십이지장, 장, 식도, 척수에 들어가 는 선량을 평가하고 전체 MU 값을 비교하였다. 또한 두 치료계획의 치료시간을 비교하기 위하여 Beam on time을 평가하였다.
결 과 : PTV에 대한 처방선량지수(Conformity Index, CI), 선량균질지수(Homogeneity index, HI), 처방선량포함지수(Paddick’s Conformity Index, PCI)의 평균값은 VMAT에서 각각 1.006±0.028, 1.098±0.016, 1.132±0.084, CRT에서 1.381±0.419 1.136±0.042, 1.534±0.465로 평가되었다. 정상장기에 대한 선량은 CRT에서 VMAT 보다 약 1.8배 높은 선량으로 평가되었다. 전체 MU값은 VMAT에서 약 1.3배 높게 평가되었 고 VMAT과 CRT 두 치료계획의 평균 Beam on time은 각각 6.8분, 21.3분으로 평가되었다.
결 론 :다중표적 간암의 정위적체부방사선치료에서 FFF Beam을 이용한 VMAT을 적용하면 선량 겹침 없이 다중표적을 한 번에 치료할 수 있으 며 PTV의 선량포함을 만족하면서 주위의 정상장기를 더 효과적으로 보호할 수 있는 치료계획이 가능하다. 또한 FFF Beam의 높은 선량률(Dose rate)을 이용하여 치료시간을 단축시켜 치료 중 발생할 수 있는 오차를 감소시킬 수 있다.
핵심용어 :다중표적간암,무편평화여과기선질(FFF),용적변조회전치료(VMAT)
염미숙・윤인하・홍동기・백금문
간암의 SBRT를 시행하는 경우 간에 들어가는 선량도 고 려해야하지만 주변에 간, 십이지장, 위, 장, 식도, 척수 등 여러 가지 정상장기들이 가까이 위치하기 때문에 치료계획 에 대한 신중한 고려가 필요하게 된다. 이때 PTV가 요주의 장기(Organ at risk, OAR)에 아주 가깝게 위치하게 된다면 Standard conformal therapy technique(CRT) 계획을 적용 했을 때 PTV 선량포함과 정상장기 보호 이 두 조건을 만족 시킬 수 있는 치료계획을 세우는 데에는 한계가 있을 수 있 다. 이러한 경우에는 SBRT 시행 시 1회(Fraction)당 선량을 낮추거나 SBRT 적용을 하지 못하고 conventional radiation therapy를 고려해야 될 수 있다. SBRT 치료에서 CRT와 세 기변조방사선치료(Intensity modulated radiotherapy, IMRT), VMAT 계획을 비교했을 때 IMRT와 VMAT 계획은 선량 최적화(Optimization)를 이용하여 PTV가 OAR에 가깝 게 위치 해 있더라도 PTV 선량포함과 정상장기 보호 두 가 지 조건을 만족할 수 있는 치료계획을 세우는 것이 가능하 고 정상장기를 보다 더 효과적으로 보호 할 수 있다. 하지만 IMRT의 경우 CRT에 비해 치료시간이 길어짐으로 인한 단 점이 생길 수 있다. VMAT은 IMRT와 비교 했을 때 다엽콜 리메이터(Multi leaf collimator, MLC) shape, 선량률(Dose rate), 겐트리 회전 속도(Gantry rotation speed)를 동시에 최적화 시키는 새로운 방법으로 PTV 선량포함과 OAR 보호 를 향상시키면서 Beam-on time과 MU를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.9-14)FFF beam을 이용한 VMAT을 이용하면 치 료시간을 줄이면서 PTV과 정상장기에 만족하는 선량분포 를 갖는 치료계획이 가능하게 된다. 15-17)
간암이나 폐암에서 수술을 할 수 없거나 전이성 종양에 대한 SBRT를 시행하는 경우가 많은데 이때 표적이 여러 개 인 경우(다중표적)가 있다.1)다중표적 간암의 SBRT는 표적
의 위치나 크기를 고려하여 SBRT를 표적 당 각각 따로 치료 해야하거나 다중표적을 한 번에 치료해야 하는 경우가 있 다. 이러한 결정은 정의된 표적의 크기나 위치에 대한 영향 과 치료계획에서의 선량분포가 중요한 영향을 미치게 된다.
CRT 계획으로 다중표적 간암의 SBRT 계획을 하게 되면 표 적을 각각 치료하는 경우에 선량 겹침으로 인한 고 선량 영 역(Hot spot)이 생기고, 저 선량영역의 겹침으로 인하여 정 상장기에 들어가는 선량이 증가하게 될 수 있다. 또한 다중 표적을 각각 따로 치료하게 되면 치료의 번거러움과 치료시 간의 증가로 인한 불편함이 생기게 된다. 하지만 VMAT을 이용한 다중표적 간암의 방사선 치료의 적용은 선량 최적화 를 이용하여 표적을 각각 치료하더라도 선량 겹침이 생기지 않게 하거나 선량 겹침을 최소화 할 수 있는 치료계획의 가 능하며, 다중표적을 한 번에 치료하는 경우에도 CRT 계획 으로는 제한 된 선량분포를 개선 할 수 있다. 다중표적인 경 우, 단일표적인 경우보다 PTV의 범위가 넓어짐에 따라 정 상장기에 들어가는 선량 또한 많아지기 때문에 치료계획의 선량분포는 fraction당 선량과 총 선량(Total dose)의 결정 에도 중요한 영향을 미친다. 본 연구는 다중표적 간암에서 True beam의 FFF beam을 이용한 VMAT 계획과 CRT 계 획을 비교하여 효과적인 치료방법의 유용성의 평가하고자 한다.
대상 및 방법
1. 실험 재료
- Eclipse treatment planning system (Version 10.0,
Table 1. Evaluation of CI, HI, and PCI for the PTV
CI HI PCI
Treatment plan CRT VAMT CRT VMAT CRT VMAT
First patient 1.78 1.04 1.10 1.10 1.97 1.15
Second patient 1.44 1.01 1.12 1.09 1.58 1.05
Third patient 1.78 0.96 1.19 1.10 2.00 1.27
Forth patient 0.95 1 1.10 1.11 1.05 1.09
Fifth patient 0.94 1.02 1.17 1.07 1.06 1.11
VarianTM, USA)
- TrueBeam STx(VarianTM, USA)
- 5 cases of multi-target liver SBRT patients - DVH(Dose Volume Histogram)
2. 실험 방법
본원에서 시행한 다중표적 간암 환자 5명을 대상으로 치
료 계 획 을 세 웠 다 . Eclipse 치 료 계 획 시 스 템 [Eclipse treatment planning system, (Version 10.0, VarianTM, USA)]
을 사용하여 전산화치료계획을 시행하였다. 치료계획은 Anisotropic Analytic Algorithm(AAA)으로 계산 하였다.
TrueBeam STx(VarianTM, USA) 10MV FFF beam을 이용한 VMAT 계획과 15MV 에너지를 이용한 CRT 계획을 세웠다.
10MV FFF beam의 선량률(dose rate)은 1200MU/min으로 하였다. 본 연구에서는 표적인 2개인 환자 4명과 표적이 3 Fig 1. The comparison of beam angle and plan summary in VMAT and CRT
VMAT
CRT
Fig 2. The comparison of isodose distribution in VMAT and CRT for two targets case
70% VMAT 70% CRT
50% VMAT 50% CRT
30% VMAT 30% CRT
Fig 3. The comparison of isodose distribution in VMAT and CRT for three targets case : VMAT achieved better conformality to the 70% and 50% isodose distribution of the PTV and better spinal cord and stomach sparing to the 30% isodose distribution as compared with CRT
70% VMAT 70% CRT
50% VMAT 50% CRT
30% VMAT 30% CRT
Table 2. Evaluation of normal organ dose for VMAT and CRT Duodenum
maximum dose
DuodenumD 10cc
Duodenum D5cc
Stomach maximum dose
Stomach D10cc
CRT 17.4 15.7 14.7 21.5 15.4
VMAT 9.1 8.7 8.3 11.2 9.1
CRT 14 13.8 14.3 7.4 5.9
VMAT 5.3 5.1 4.9 5.6 4.5
CRT 15.7 15.1 14.6 20.0 11.6
VMAT 7.7 7.1 6.5 11.5 6.6
CRT 16 15.2 14.4 10.4 8.8
VMAT 6.4 6.2 5.8 7.6 6.3
CRT 8.2 7.9 7.4 3.3 8.2
VMAT 4.1 3.5 3.8 3.1 8.0
First
Second
Third
Forth
Fifth
Normal liver mean dose
Normal liver D700cc
Esophagus maximum dose
Esophagus D5cc
CRT 17.6 10.7 35.8 7.6
VMAT 14.2 7.4 13.2 2.8
CRT 12.5 9.5 10.5 4.8
VMAT 10.4 8.4 5.3 4.0
CRT 6.7 3.5 6.0 0.7
VMAT 5.3 2.6 2.6 0.6
CRT 17.7 12.2 11 1.3
VMAT 14.6 8.9 10.5 1.0
CRT 8.2 4.3 0.6 0.4
VMAT 7.1 3.4 0.6 0.3
First
Second
Third
Forth
Fifth
Spinal cord maximum dose
Spinal cord D0.35cc
Spinal cord D1.2cc
CRT 17.4 15.7 14.7
VMAT 9.1 8.7 8.3
CRT 14 13.8 14.3
VMAT 5.3 5.1 4.9
CRT 15.7 15.1 14.6
VMAT 7.7 7.1 6.5
CRT 16 15.2 14.4
VMAT 6.4 6.2 5.8
CRT 8.2 7.9 7.4
VMAT 4.1 3.5 3.8
First
Second
Third
Forth
Fifth
개인 환자 1명을 대상으로 하였으며 5명의 환자 모두 다중 표적을 한꺼번에 치료하는 방식으로 치료계획을 세웠다.
VMAT에서는 각 환자마다 표적의 위치와 크기를 고려하여 적절한 각도를 적용한 2회전(Arc)으로 치료계획 하였고, CRT에서는 7개~9개의 beam을 사용하여 치료계획 하였다.
CRT 치료계획에서는 표적을 중심으로 여러 개의 빔이 사용 되기 때문에 선량 겹침으로 인한 Hot spot을 줄여주기 위하 여 쐐기필터(Wedge filter)를 사용하여 PTV의 선량균질성 을 향상시키도록 하였다.[그림 1] 처방선량(Prescription dose)은 60 Gy/4 Fx, 40 Gy/4 FX, 36 Gy/3 Fx으로 각 환자 의 표적의 개수와 크기에 따라 간과 다른 OAR에 들어가는 선량을 고려하여 각각 다르게 적용하였다.
두 치료계획을 비교하기 위하여 PTV D
95%
에 처방하여 선량용적히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)을 이 용하여 치료계획을 평가하였다. PTV에 대한 선량포함과 균 질성을 평가하기 위하여 처방선량지수(Conformity index, CI)18), 선량균질지수(Homogeneity index, HI)19), 처방선량 포함지수(Paddick’s conformity index, PCI)20)를 , 구하였 다.[식. 1, 2, 3]CI
ICRU62
= ---[식 1]HI = ---[식 2]
PCI = ---[식 3]
Fig 4. The comparison of DVHs for PTV and normal organs in VMAT and CRT. Quadrangle marker means VMAT and triangle marker means CRT
Fig 1. Portal dosimetry evaluation using Gamma Inex(GAI).
: Pre-treatment quality assurance measurements resulted satisfactory with less than 3%, 3mm. In all cases GAI exceeded the acceptance threshold of 95%
Table 3. MU and beam-on time for VMAT and CRT First
VMAT CRT
Second VMAT CRT
Third VMAT CRT
MU 3758 3768 3296 2718 3464 1855
Beam - on time 3m 29s 6m 59s 2m 52s 4m 47s 2m 54s 3m 42s
First
VMAT CRT
Second VMAT CRT
MU 2787 2172 3685 2092
Beam - on time 2m 28s 5m 10s 3m 05s 4m 13s
또한 정상간, 척수, 십이지장, 위, 식도에 들어가는 선량 을 평가하고 전체 MU값을 평가하였다.
OAR에 대한 선량제한(dose constraint)은 정상 간에 대 해서는 정상간 용적(normal liver volume) >700cc, 19.2Gy, 척수 최대선량 21.9Gy 미만, 용적 <0.35cc, 18Gy, 용적
<1.2cc, 12.3Gy, 십이지장 최대선량(maximum dose) 22.2Gy 미만, 용적 <10cc, 11.4Gy, 용적 <5cc, 16.5Gy, 위 최대선량 22.2Gy 미만, 용적 <10cc, 24Gy, 식도 최대선량 25.2Gy 미만, 용적 <5cc, 17.7Gy로 하여 치료계획을 세웠 다.21)
요주의 장기에 대한 선량 평가는 간에 대한 선량은 평균선 량(Mean dose)과 정상 간 용적 700cc가 받는 선량(D700CC) 을 평가하고 십이지장 최대선량과 D
10CC
, D5CC
위 최대선량 과 D10CC
, 장 최대선량과 D20CC
, 식도 최대선량과 D5CC
, 척수 최대선량과 D0.35CC
, D1.2CC
로 하였다. 22)또한 두 치료계획의 치료시간을 비교하기 위하여 Beam- on time을 측정하였다. 5명의 환자 모두 실제 치료에서는 호흡동조방사선치료를 적용하였지만 호흡동조방사선치료 를 적용할 경우 환자의 호흡 상태에 따라서도 치료시간의 차이가 생길 수 있기 때문에 본 연구에서는 두 치료계획의 단순 Beam-on time으로만 비교를 하였다. 마지막으로 전자 포탈영상장치(Electronic portal image device, EPID)를 이 용하여 VMAT 치료계획의 품질보증(Quality assurance, QA)을 시행하여 감마인덱스(Gamma agreement index, GAI)를 평가하였다. 23-25)
결 과
5명의 환자에 대한 VMAT 계획의 PTV에 대한 CI는 각각 1.04, 1.01, 0.96, 1.00, 1.02로 평가되었고, CRT 계획에서는 1.78, 1.44, 1.78, 0.95, 0.94로 평가되었다. HI는 VMAT에서 1.11, 1.09, 1.10, 1.11, 1.07이고, CRT에서 1.10, 1.12, 1.19, 1.10, 1.17로 평가되었다. PCI는 VMAT에서 1.97, 1.58, 2.00, 1.05, 1.06, CRT에서는 1.97, 1.58, 2.00, 1.05, 1.06으 로 평가되었다.[표 1] PTV의 선량포함정도와 선량 균질성 에서 5명의 환자 모두 VMAT 계획에서 CRT 보다 우수한 선 량분포를 보여주었다.
다음으로 정상장기에 들어가는 선량을 평가한 결과 정상 간, 척수, 십이지장, 위, 식도 모두 VMAT에서 CRT 보다 정 상장기를 더 효과적으로 보호할 수 있었다. 정상 간에 대한
선량은 평균선량과 D700CC로 평가하였는데 5명의 환자에 대한 정상 간의 평균선량은 VMAT에서 14.2Gy, 10.4Gy, 5.3Gy, 14.6Gy, 7.1Gy, CRT에서 17.6Gy, 12.5Gy, 6.7Gy, 17.7Gy, 8.2Gy로 CRT에서 약 1.2배 높게 평가되었고, D700CC는 VMAT에서 7.40Gy, 8.41Gy, 2.60Gy, 8.9Gy, 3.37Gy, CRT에서 10.20Gy, 9.48Gy, 3.52Gy, 12.15Gy, 4.25Gy로 CRT에서 약 1.3배 높게 평가되었다. 척수에 대한 선량은 최대선량과 D
1.2CC
, D0.35CC
로 평가 하였는데 최대선 량은 VMAT에서 9.1Gy, 5.3Gy, 7.7Gy, 6.4Gy, 4.1Gy이고, CRT에서는 17.4Gy, 14.00Gy, 15.4Gy, 16.00Gy, 8.2Gy로 CRT에서 약 2.2배 높게 평가되었고, D1.2CC
는 VAMT에서 8.31Gy, 4.87Gy, 6.53Gy, 5.84Gy, 3.28Gy, CRT에서 14.70Gy, 13.30Gy, 14.56Gy, 14.4Gy, 7.42Gy로 CRT에서 약 2.2배 높게 평가되었고, D0.35CC
는 VMAT에서 8.7Gy, 5.1Gy, 7.07Gy, 6.22Gy, 3.52Gy, CRT에서 12.70Gy, 13.78Gy, 15.10Gy, 15.20Gy, 7.89Gy롤 CRT에서 약 2.2배 높게 평가 되었다. 십이지장 선량은 최대선량과 D10CC
, D5CC
로 평 가 하 였 고 최 대 선 량 은 VMAT에 서 4.00Gy, 4.10Gy, 1.30Gy, 7.80Gy, 2.00Gy이고 CRT에서 9.00Gy, 12.10Gy, 1.00Gy, 18.00Gy, 3.4Gy로 CRT에서 약 2.3배 높 게 평가되었다. D10CC
는 VMAT에서 0.42Gy, 0.69Gy, 0.52Gy, 2.89Gy, 5.94Gy이고 CRT에서 0.90Gy, 0.95Gy, 0.34Gy, 11.33Gy, 7.36Gy로 CRT에서 약 2배 높게 평가되 었다. D5CC
는 VMAT에서 1.02Gy, 1.02Gy, 0.75Gy, 5.25Gy, 9.53Gy이고 CRT에서 1.55Gy, 1.29Gy, 0.45Gy, 15.05Gy, 12.77Gy로 CRT에서 약 1.8배 높게 평가되었다. 위에 대한 선량은 최대선량과 D10CC
로 평가하였는데 최대선량은 VMAT에서 11.20Gy, 5.60Gy, 11.50Gy, 7.60Gy, 3.10Gy이 고 CRT에서 21.50Gy, 7.40Gy, 20.00Gy, 10.40Gy, 3.30Gy 로 CRT에서 약 1.6배 높게 평가되었고, D10CC
는 VMAT에서 9.10Gy, 4.50Gy, 6.60Gy, 6.30Gy, 8.21Gy이고 CRT에서 15.37Gy, 5.91Gy, 11.59Gy, 8.82Gy, 8.00Gy로 CRT에서 약 1.4배 높게 평가되었다. 마지막으로 식도에 대한 선량을 평 가하기 위하여 최대선량과 D5CC
를 평가하였는데 최대선량 은 VMAT에서 13.20Gy, 5.30Gy, 2.60Gy, 10.50Gy, 0.60Gy 이고 CRT에서 35.80Gy, 10.50Gy, 6.00Gy, 11.00Gy, 0.60Gy로 CRT에서 약 2배 높게 평가되었다. D5CC
는 VMAT 에서 2.81Gy, 3.97Gy, 0.69Gy, 1.03Gy, 0.30Gy이고 CRT에 서 7.61Gy, 4.76Gy, 0.73Gy, 1.33Gy, 0.40Gy로 CRT에서 약 1.7배 높게 평가되었다.[표 2][그림 2][그림 3] 5명 환자의 처방선량은 정상간의 용적과 정상간에 들어가는 선량 그리고 그 외 척수, 십이지장, 위, 식도 등에 들어가는 선량을 고 려하여 각각 다르게 하였다. VMAT 계획에서는 본 연구에 서 기준한 정상장기들의 선량제한을 모두 넘지 않고 효과적 으로 정상장기들을 보호할 수 있었지만, CRT 계획에서는 몇몇 부위에 대해서는 선량제한을 넘는 경우가 있었다. 만 약 실제 치료에서 VMAT을 적용하지 않고 CRT 계획을 적용 해야한다면 실제 처방선량 보다 Fration당 선량이나 총 선 량을 낮추어 처방해야 할 수도 있다. VMAT과 CRT 계획의 대부분이 선량제한을 넘지 않았으나 VMAT에서 CRT 보다 PTV를 충분히 포함하면서 정상장기를 더 효과적으로 보호 할수 있는 치료계획이 가능하다는 것을 알 수 있었다.[그림 4]
두 번째로 두 치료계획의 치료시간 비교를 위하여 Beam- on time과 전체 MU를 비교한 결과 Beam-on time은 VMAT 에서 평균 2.57분, CRT에서는 4.58분으로 평가되었고, 전체 MU는 VMAT에서 3398, CRT에서는 2521로 평가되었다. 전 체 MU는 상대적으로 VMAT에서 더 높게 평가되었지만 Beam-on time은 VMAT에서 더 적게 평가되었기 때문에 실 제 치료에 VMAT을 적용하게 되면 치료시간을 단축시킬 수 가 있다는 것을 확인할 수 있었다.[표 3] 본 연구에서는 호흡 에 대한 영향을 배재하기 위하여 호흡동조방사선치료를 적 용하기 않은 상태에서 Beam-on time만 비교하였지만 실제 호흡동조방사선치료를 적용하게 되면 치료시간의 차이는 더 많이 날 것이다. VMAT 계획은 2ARC로 방사선치료계획 을 세웠고 CRT에서는 7~9개의 빔을 사용하여 치료계획을 세웠다. 실제 치료에서 VMAT에서는 1ARC에서 2ARC로 넘 어가기 위하여 빔이 한번 끊기지만, CRT의 경우에는 여러 개의 빔을 쓰기 때문에 한 방향의 빔에서 다른 방향의 빔으 로 넘어 갈 때 마다 빔이 끊겨 소요되는 시간도 더 많이 걸 리고, 대부분 쐐기필터가 적용되기 때문에 치료실 근무자가 쐐기필터를 끼우기 위하여 치료실을 왔다 갔다 하는 시간과 번거로움까지 고려하면, 실제 치료는 CRT에서 약 2~3배 이 상이 소요가 될 것이다.
마지막으로 전자포탈영상장치(Electronic portal image device, EPID)를 이용한 VMAT 품질보증(Quality Assurance, QA)을 시행한 결과 다섯 명 환자의 감마인덱스 값이 각각 97.8%, 99.5%, 98.1%, 99.6%, 95.8%로 평가되었다.
고안 및 결론
SBRT는 한 번에 고 선량이 전달되기 때문에 치료의 정확 성이 더 중요시된다. 현재는 치료의 정확성을 향상시키기 위하여 영상유도방사선치료(Image guided radiotherapy, IGRT)와 호 흡 동 조 방 사 선 치 료 (Respiratory guided radiotherapy, RGRT)가 적용되고 있다. IGRT와 RGRT를 적 용함으로써 치료 간 오류(Interfraction error)와 치료 중 오 류(Intrafraction error)를 줄일 수 있지만, 치료시간을 줄이 는 것 또한 치료 중 오류를 줄일 수 있는 방법이다. 특히 정 위적체부방사선 치료는 고 선량을 전달하기 때문에 MU의 증가로 인하여 치료시간이 길고, IGRT와 RGRT의 적용으로 인해 시간이 더 길어지게 된다. 치료시간의 증가는 동일자 세를 유지해야 하는 환자의 불편함과 시간이 길어짐으로 인 하여 발생할 수 있는 치료 중 오류가 증가 할 수 있다. 현재 TrueBeam의 FFF Beam을 이 용 하 면 선 량 률 을 최 대 2400MU/min까지 사용 가능하기 때문에 편평화여과기선질 (Flattening filter , FF) baem에서 보다 치료시간을 단축시 킬 수 있어 SBRT에 적용하게 되면 더욱 유용하게 사용 될 수 있다.
다중표적 간암의 SBRT에서 선량 겹침 없이 여러 개의 표 적을 한 번에 치료할 수 있는 방법으로 FFF Beam을 이용한 VMAT 계획을 적용하게 되면 치료시간을 줄이면서 동시에 주변의 정상장기를 효과적으로 보호 할 수 있는 치료계획 가능해진다. 또한 VMAT 계획에서 선량최적화를 이용하여 PTV 주변에 식도, 십이지장, 장등 방사선에 민감한 장기가 가깝게 위치한 경우에도 PTV를 충분히 포함시키면서 정상 장기의 허용선량을 넘지 않는 치료계획이 가능하다. 이러한 경우는 선량 최적화를 이용한 VMAT이나 IMRT 계획을 적 용하지 않으면 PTV에 충분한 선량을 주면서 정상장기를 보 호하는 두 가지 조건을 만족 시킬 수 있는 치료계획이 불가 능 할 수 있고, 이 두 가지 조건을 만족 시킬 수 없는 경우에 는 결국 PTV에 대한 fraction 당 선량을 낮추거나 총 선량을 낮추어야 되는 경우가 발생할 수 있다. 이는 SBRT를 적용하 지 못하고 conventional radiation threrapy technique으로 치료방향이 바뀌게 되는 경우 까지도 발생 할 수 있다. 선량 분포 측면에서는 IMRT와 VAMT 두 가지 치료계획에서 CRT보다 이점이 있지만 IMRT는 VMAT에 비하여 MU의 증 가로 인하여 치료시간이 VMAT보다 길어지기 때문에 VMAT 계획이 가장 효과적이다. 또한 CRT 계획에서는 표적
을 중심으로 여러 개의 빔이 사용되기 때문에 선량 겹침으 로 인한 Hot spot을 줄여주기 위하여 쐐기필터(Wedge filter)가 적용되는 경우가 생길 수 있는데 FFF Beam은 쐐기 필터가 적용되지 않기 때문에 선량균질성 측면에서 단점이 될 수 있으며, 전체적인 선량 분포 측면에서 VMAT 계획을 적용 했을 때 더 이점이 있다. 특히 표적이 여러 개인 경우 에는 CRT 치료계획을 적용하는 경우 표적의 위치에 따라서 는 선량 겹침이 생기거나 한 번에 여러 개의 표적을 포함시 키기 위하여 정상 장기에 들어가는 선량이 늘어나는 경우가 생길 수 있는데 VMAT 치료계획을 이용하면 선량 겹침 없 이 정상장기를 효과적으로 보호 할 수 있는 치료계획이 가 능해졌다.
간암의 방사선 치료에서 호흡으로 인한 복부의 움직임이 나 식도, 십이지장, 장등의 정상 장기의 움직임에 대한 고려 도 이루어져야하는데 현재는 RGRT가 VMAT에도 적용 가 능해졌고, 본원에서 전자포탈영상장치(Electronic portal image device, EPID)를 이용한 VMAT 품질보증(Quality Assurance, QA)에서 AAPM TG-119에서 권고하는 허용기 준 3%, 3 mm 이내로 전체 감마값(Gamma index)이 1보다 작은 값이 95% 이상으로 허용기준 이내의 결과를 나타냈기 때문에 VMAT의 정확성과 재현성을 확인 할 수 있었다.[그 림 5]
다중표적 간암의 SBRT에서 VMAT 계획을 적용함으로써 선량분포의 이점과 치료시간 단축에 이점이 있게 때문에 적 절한 치료계획을 적용 시켜 방사선 치료효과를 높이는 것이 중요할 것이라 사료된다.
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Purpose : Stereotactic body radiation therapy (SBRT) has proved its efficacy in several patient populations with primary and metastatic limited tumors. Because SBRT prescription is high dose level than Conventional radiation therapy. SBRT plan is necessary for effective Organ at risk (OAR) protection and sufficient Planning target volume (PTV) dose coverage. In particular, multi-target cases may result excessive doses to OAR and hot spot due to dose overlap. This study evaluate usefulness of Volumetric modulated arc therapy (VMAT) in dosimetric and technical considerations using Flattening filter free (FFF) beam.
Materials and Methods :The treatment plans for five patients, being treated on TrueBeam STx(VarianTM, USA) with VMAT using 10MV FFF beam and Standard conformal radiotherapy (CRT) using 15MV Flattening filter (FF) beam. PTV, liver, duodenum, bowel, spinal cord, esophagus, stomach dose were evaluated using the dose volume histogram(DVH). Conformity index(CI), homogeneity index(HI), Paddick’s index(PCI) for the PTV was assessed. Total Monitor unit (MU) and beam on time was assessed.
Results : Average value of CI, HI and PCI for PTV was 1.381±0.028, 1.096±0.016, 0.944±0.473 in VMAT and 1.381±
0.042, 1.136±0.042, 1.534±0.465 in CRT respectively. OAR dose in CRT plans evaluated 1.8 times higher than VMAT. Total MU in VMAT evaluated 1.3 times increase than CRT. Average beam on time was 6.8 minute in VMAT and 21.3 minute in CRT.
Conclusion : VMAT for SBRT in multi-target liver cancer using FFF beam is effective treatment techniqe in dosimetric and technical considerations. VMAT decrease intra-fraction error due to treatment time shortening using high dose rate of FFF beam.
Yeom Misuk, Yoon Inha , Hong Donggi , Back Geummun
A Study of volumetric modulated arc therapy for
stereotactic body radiation therapy in case of multi-target liver cancer using flattening filter free beam
Department of Radiation Oncology, ASAN Medical Center, Seoul, Korea
Abstract
Keyword :
