전립선암 치료 시 Tomoimage에 기초한 Setup 오차에 관한 고찰

Daily Setup Uncertainties and Organ Motion Based on the Tomoimages in Prostatic Radiotherapy

목 적: 방사선치료 중 환자의 자세나 해부학적 구조상 장기의 움직임과 치료 시 환자를 조준하면서 치료부위의 변화가 다양하게 발생할 수 있다. 이와 같은 요인은 종양부위나 정상조직에 대한 선량분포에 영향을 미치게 된다. 이는 치료계획용전산 화장비에 의해 계산된 선량이 실제임상 치료 시 서로 다른 선량이 조사될 수 있다. 인체의 생리학적인 움직임과 장기 내의 움직임 등은 고정기구나 정확한 환자의 치료준비에 의해서 치료조준의 정확성을 높일 수 있다. 본 연구의 목적은 토모영상을 통해 육안적종양체적(Gross tumor volume, GTV)과 장기의 치료 간에 발생하는 차이점을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 본원환자로서 직장풍선을 이용하여 치료하는 전립선암 환자 3명을 대상으로 하였고, 3달 동안 영상 자료를 수집 하였다. 각 환자마다 치료횟수 26회에 대한 토모영상을 획득하였고, 총 76회의 토모영상을 수집하였다. 각각의 토모영상은 전산화단층촬영모의치료(Computed tomography simulation, CT-simulation) 시의 중심점을 이용하였고, 매 치료 시 직장풍선에 60 cc의 공기주입 후 항문 가장자리에서 6 cm 깊이에 고정하여 전립선의 움직임을 고정시킨 후 치료 전에 토모영상을 획득하였다. 토모영상은 5 mm 두께로 영상을 획득하였다. 본 연구의 분석방법으로 CT-simulation와 MVCT (Megavoltage computed tomography, MVCT)의 융합을 위하여 납 볼을 이용하여, 토모치료의 3가지 영상융합방법으로 Bone technique, bone/tissue technique, full image technique을 이용하여 치료준비(setup)의 오차를 분석하였다. 영상융합은 눈에 보이는 납 볼 기준으로 융합하고, CT-simulation 시 획득한 영상에 MVCT에서 얻어진 영상을 융합하여, 뼈와 직장풍선, GTV을 매 치료 시 각각 비교하였다. 최초 CT-simulation 시 기준점을 중심으로 평균과 표준편차는 X, Y, Z, Roll에 대하여 각각의 환자를 분석하였다. 결 과: 분석결과 각각의 방법에 위해서 직장풍선의 변화는 확연히 다르게 나타났다. 정량적으로 뼈를 이용한 영상융합 결과 X방향으로 최대 8 mm, Y방향으로 4 mm의 움직임을 보였다. 직장풍선 기준으로 영상융합 한 결과 X, Y 방향으로 6 mm, 16 mm로 분석 되었다. 한 환자의 경우 16 mm 이상의 움직임을 보였는데, 이는 직장내의 공기나 분비물에 의한 움직임으로 분석 되었다. GTV 기준분석 결과 X 방향으로 2.7$\sim$6.6 mm, 4.3$\sim$7.8 mm가 Y방향으로 움직임을 보였다. 본 연구에서 Roll에 대한 분석결과 영상융합과 분석상에서 확연한 차이점은 없었다. 분석결과 뼈 기준의 분석결과 0.37$\pm0.36^{\circ}$, GTV 기준분석 결과 0.34$\pm0.38^{\circ}$의 회전을 보였다.

Purpose: The patient's position and anatomy during the treatment course little bit varies to some extend due to setup uncertainties and organ motions. These factors could affected to not only the dose coverage of the gross tumor but over dosage of normal tissue. Setup uncertainties and organ motions can be minimized by precise patient positioning and rigid immobilization device but some anatomical site such as prostate, the internal organ motion due to physiological processes are challenge. In planning procedure, the clinical target volume is a little bit enlarged to create a planning target volume that accounts for setup uncertainties and organ motion as well. These uncertainties lead to differences between the calculated dose by treatment planning system and the actually delivered dose. The purpose of this study was to evaluate the differences of interfractional displacement of organ and GTV based on the tomoimages. Materials and Methods: Over the course of 3 months, 3 patients, those who has applied rectal balloon, treated for prostatic cancer patient's tomoimage were studied. During the treatment sessions 26 tomoimages per patient, Total 76 tomoimages were collected. Tomoimage had been taken everyday after initial setup with lead marker attached on the patient's skin center to comparing with C-T simulation images. Tomoimage was taken after rectal balloon inflated with 60 cc of air for prostate gland immobilization for daily treatment just before treatment and it was used routinely in each case. The intrarectal balloon was inserted to a depth of 6 cm from the anal verge. MVCT image was taken with 5 mm slice thickness after the intrarectal balloon in place and inflated. For this study, lead balls are used to guide the registration between the MVCT and CT simulation images. There are three image fusion methods in the tomotherapy, bone technique, bone/tissue technique, and full image technique. We used all this 3 methods to analysis the setup errors. Initially, image fusions were based on the visual alignment of lead ball, CT anatomy and CT simulation contours and then the radiation therapist registered the MVCT images with the CT simulation images based on the bone based, rectal balloon based and GTV based respectively and registered image was compared with each others. The average and standard deviation of each X, Y, Z and rotation from the initial planning center was calculated for each patient. The image fusions were based on the visual alignment of lead ball, CT anatomy and CT simulation contours. Results: There was a significant difference in the mean variations of the rectal balloon among the methods. Statistical results based on the bone fusion shows that maximum x-direction shift was 8 mm and 4.2 mm to the y-direction. It was statistically significant (P=<0.0001) in balloon based fusion, maximum X and Y shift was 6 mm, 16mm respectively. One patient's result was more than 16 mm shift and that was derived from the rectal expansions due to the bowl gas and stool. GTV based fusion results ranging from 2.7 to 6.6 mm to the x-direction and 4.3$\sim$7.8 mm to the y-direction respectively. We have checked rotational error in this study but there are no significant differences among fusion methods and the result was 0.37$\pm$0.36 in bone based fusion and 0.34$\pm$0.38 in GTV based fusion.