A Preliminary Study of Virtual-micro Intensity Modulated Radiation Therapy

가상 미세 세기조절방사선치료(Virtual micro-IMRT;VMIMRT) 기법의 임상 적용을 위한 예비적 연구

For Intensity Modulated Radiation Therapy(IMRT), the spatial resolution of intensity map(IM) is limited by the width of multi-leaf collimator, which would make an effect on the conformity of the target, as well as organs at risk. Several Methods are suggested to increase the spatial resolution, which can be categorized by the hardware-dependent technique and the software-based technique. However the best solution might be to make the width of MLC finer. it has several obstacles in the respects of technical difficulty and cost. This preliminary study is designed to investigate the clinical effectiveness of the virtual-micro IMRT(VMIMRT) technique, one of the software-based technique. A particular intensity map was created, which has 42$\times$54 pixel dimension ,0.5cm pixel size and 15 intensity levels. Using this intensity map, segment fields of IMRT were generated with 1$\times$lcm, 0.5$\times$1cm, 0.5$\times$0.5cm(VMIM) beamlet size, respectively As results, we found that there was no evidence of improvement for VMIMRT, compared with the 0.5$\times$lcm beamlet size which can be delivered by 1cm width MLC. The reason seems to be due to the constraint of VMIMRT. Further study is required to prove the benefit of the VIMRT in clinical case like head and neck cancer, where is expected that higher resolution than 1cm is necessary.

세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radiation TheraIntensity modulated radiation therapy ; Virtual micro-IMRT ; Intensity map ; MLCpy)에서 세기분포도(intensity map; IM)의 공간적 분해능은 방사선 민감장기(Critical Organ)를 보호하면서 종양에 최대 선량을 주는데 매우 중요하며, 일반적으로 다엽콜리메이터(MLC)의 폭에 좌우된다. 세기분포도의 공간적 분해능을 향상시키기 위한 방법으로는 두. 가지 방법이 있는데, 하드웨어를 추가하는 방법과 방사선 조사 기술을 변경하는 것이다. 물론 다엽콜리메이터의 폭을 작게 만드는 것이 최상의 방법이나, 하드웨어 기술적으로 어렵고 또한 추가비용이 많이 들게 된다. 따라서 여기에서는 추가적 비용이 들지 않으면서 기존의 장비를 그대로 활용할 수 있는 기술적 방법 중의 하나인 가상 미세 세기조절방사선치료(Virtual micro-IMRT) 기법을 구현하여 임상적으로 적용을 하기 위한 예비적 연구를 수행하였다. 가상의 42$\times$54 픽셀크기, 0.5cm의 15 level IM을 이용하여 1$\times$1cm, 0.5$\times$lcm, 0.5$\times$0.5cm(VMIM) beamlet 크기에 대해 비교하였다. 분석결과, 기대와는 달리, 1cm 폭의 MLC로 전달가능한 0.5$\times$lcm beamlet에 비해 크게 개선되지 않았다. 이는 VMIM의 제약조건에 기인되는 것으로 판단된다. 향후, 두경부암에서와 같이 1cm이하의 beamlet 분해능이 요구되는 경우에 적용시켜 추가적인 연구가 필요하다 하겠다.