방사선수술에서 종양 움직임을 재현시킨 움직이는 팬텀을 이용하여 선량 분포의 왜곡에 대한 연구
Distortion of the Dose Profile in a Three-dimensional Moving Phantom to Simulate Tumor Motion during Image-guided Radiosurgery
김미숙, 이동한, 조철구, 류성렬, 유형준, 서영석, 예성준, 하성환, 김일한, 박찬일, 양광모, 지영훈, 김금배, 박재홍,
소속 상세정보
김미숙 ( Kim Mi-Sook )
원자력병원 방사선종양학과
이동한 ( Lee Dong-Han )
원자력의학원 사이버나이프센터
조철구 ( Cho Chul-Koo )
원자력의학원 방사선종양학과
류성렬 ( Yoo Seong-Yul )
원자력의학원 방사선종양학과
유형준 ( Yoo Hyung-Jun )
원자력의학원 방사선종양학과
서영석 ( Seo Young-Seok )
원자력의학원 방사선종양학과
예성준 ( Ye Sung-Joon )
서울대학교 의과대학 방사선종양학교실
하성환 ( Ha Sung-Whan )
서울대학교 의과대학 방사선종양학교실
김일한 ( Kim Il-Han )
서울대학교 의과대학 방사선종양학교실
박찬일 ( Park Chan-Il )
서울대학교 의과대학 방사선종양학교실
양광모 ( Yang Gwang-Mo )
원자력병원 방사선종양학과
지영훈 ( Ji Young-Hoon )
원자력의학원 방사선의학연구센터
김금배 ( Kim Kum-Bae )
원자력의학원 방사선의학연구센터
박재홍 ( Park Jae-Hong )
서울대학교 의과대학 방사선종양학교실
KMID : 0859320070250040268
Abstract
목 적: 호흡에 의한 종양의 움직임은 사이버나이프를 이용한 정위적 방사선수술과 같은 정확한 치료에 있어 고려할 만한 방해 요인이다. 이 연구에서는 사이버나이프를 이용한 방사선 수술의 interplay 현상을 보고자 팬텀을 움직이게 하고 또한 움직이지 않게 하여 선량 분포의 왜곡을 조사하였다.
대상 및 방법: 팬텀은 2.5×2.5×5.0인치의 4개의 직육면체로 구성된 폴리에틸렌과 2장의 Gafchromic 필름으로 구성 되었다. 치료 계획은 20, 30, 40, 50 mm 지름을 가진 구를 가상하여 사이버나이프 치료기를 이용하여 104개의 빔 방향과 single center mode의 치료 계획 하에 총 30 Gy를 조사하였다. 특별히 제작된 로봇은 팬텀을 좌우, 전후, 두미쪽으로 각각 5, 10, 20 mm 움직이도록 고안되었다. 필름의 optical density을 이용하여 정적인 상태의 팬텀과 로봇에 의해 움직일 때의 팬텀의 선량 분포를 구하였다.
결 과: 정적인 상태에서 종양을 모두 포함할 수 있는 최소의 등선량은 20 mm 종양의 경우 80%, 30 mm에 84%, 40mm에 83%이며 50 mm 종양에 80%였다. 정적인 상태와 움직일 때의 팬텀 사이에서 발생한 선량 분포의 차이(gap)는 20 mm 종양에서 두미방향으로 각각 3.2, 3.3 cm이며 오른쪽 3.5 mm, 왼쪽 1.1 mm였다. 30 mm 종양의 경우는 각각 3.9, 4.2, 2.8과 0 mm였고 40 mm 종양은 각각 4.0, 4.8, 1.1, 0 mm였다. 50 mm 종양의 경우 각각 3.9, 3.9, 0.0mm였다.
결 론: 20 mm의 적은 종양을 치료할 때 80%의 등선량이 계획되더라도 움직이는 실제 치료에 있어 종양 움직임을 보완하기 위하여 60% 등선량으로 처방할 필요가 있다. 이때 두 등선량 곡선의 차이는 5 mm 정도이다. 또한 30, 40 과 50 mm의 종양에서는 움직임을 보완하기 위하여 등선량 곡선을 70% 정도로 처방할 필요가 있다. 이때의 차이도 약5 mm 미만이다. 이는 사이버나이프를 이용한 방사선수술 시 움직임 그 차체 보다 여유폭을 적게 줄 수 있다는 의미이며 이는 일반 방사선치료와 다른 점이라 할 수 있다
Purpose: Respiratory motion is a considerable inhibiting factor for precise treatment with stereotactic radiosurgery using the CyberKnife (CK). In this study, we developed a moving phantom to simulate three-dimensional breathing movement and investigated the distortion of dose profiles between the use of a moving
phantom and a static phantom.
Materials and Methods: The phantom consisted of four pieces of polyethylene; two sheets of Gafchromic film were inserted for dosimetry. Treatment was planned to deliver 30 Gy to virtual tumors of 20, 30, 40, and 50 mm diameters using 104 beams and a single center mode. A specially designed robot produced
three-dimensional motion in the right-left, anterior-posterior, and craniocaudal directions of 5, 10 and 20 mm, respectively. Using the optical density of the films as a function of dose, the dose profiles of both static and moving phantoms were measured.
Results: The prescribed isodose to cover the virtual tumors on the static phantom were 80% for 20 mm, 84% for 30 mm, 83% for 40 mm and 80% for 50 mm tumors. However, to compensate for the respiratory motion, the minimum isodose levels to cover the moving target were 70% for the 30∼50 mm diameter tumors
and 60% for a 20 mm tumor. For the 20 mm tumor, the gaps between the isodose curves for the static and moving phantoms were 3.2, 3.3, 3.5 and 1.1 mm for the cranial, caudal, right, and left direction, respectively. In the case of the 30 mm tumor, the gaps were 3.9, 4.2, 2.8, 0 mm, respectively. In the case of the 40 mm tumor, the gaps were 4.0, 4.8, 1.1, and 0 mm, respectively. In the case of the 50 mm diameter tumor, the gaps were 3.9, 3.9, 0 and 0 mm, respectively.
Conclusion: For a tumor of a 20 mm diameter, the 80% isodose curve can be planned to cover the tumor; a 60% isodose curve will have to be chosen due to the tumor motion. The gap between these 80% and 60% curves is 5 mm. In tumors with diameters of 30, 40 and 50 mm, the whole tumor will be covered if an isodose
curve of about 70% is selected, equivalent of placing a respiratory margin of below 5 mm. It was confirmed that during CK treatment for a moving tumor, the range of distortion produced by motion was less than the range of motion itself.
키워드
팬텀;종양 움직임;등선량 곡선;방사선수술
Moving phantom;Isodose;Radiosurgery;CyberKnife
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