Implementation of Man-made Tongue Immobilization Devices in Treating Head and Neck Cancer Patients

두 경부 암 환자의 방사선치료 시 자체 제작한 고정 기구 유용성의 고찰

Purpose: For head and neck cancer patients treated with radiation therapy, proper immobilization of intra-oral structures is crucial in reproducing treatment positions and optimizing dose distribution. We produced a man-made tongue immobilization device for each patient subjected to this study. Reproducibility of treatment positions and dose distributions at air-and-tissue interface were compared using man-made tongue immobilization devices and conventional tongue-bites. Materials and Methods: Dental alginate and putty were used in producing man-made tongue immobilization devices. In order to evaluate reproducibility of treatment positions, all patients were CT-simulated, and linac-gram was repeated 5 times with each patient in the treatment position. An acrylic phantom was devised in order to evaluate safety of man-made tongue immobilization devices. Air, water, alginate and putty were placed in the phantom and dose distributions at air-and-tissue interface were calculated using Pinnacle (version 7.6c, Phillips, USA) and measured with EBT film. Two different field sizes (3$\times$3 cm and 5$\times$5 cm) were used for comparison. Results: Evaluation of linac grams showed reproducibility of a treatment position was 4 times more accurate with man-made tongue immobilization devices compared with conventional tongue bites. Patients felt more comfortable using customized tongue immobilization devices during radiation treatment. Air-and-tissue interface dose distributions calculated using Pinnacle were 7.78% and 0.56% for 3$\times$3 cm field and 5$\times$5 cm field respectively. Dose distributions measured with EBT (international specialty products, USA) film were 36.5% and 11.8% for 3$\times$3 cm field and 5$\times$5 cm field respectively. Values from EBT film were higher. Conclusion: Using man-made tongue immobilization devices made of dental alginate and putty in treatment of head and neck cancer patients showed higher reproducibility of treatment position compared with using conventional mouth pieces. Man-made immobilization devices can help optimizing air-and-tissue interface dose distributions and compensating limited accuracy of radiotherapy planning systems in calculating air-tissue interface dose distributions.

목 적: 두 경부 암 방사선치료 시 구강 구조물 내에 정확한 자세 재현성을 유지하는 것은 환자에게 편안함을 주는 동시에 최적화된 선량분포를 얻는데 매우 중요하다. 이 연구의 목적은 방사선치료 시 재현성을 유지하고 구강 내부의 공기와 조직계면 사이의 선량을 보정하기 위해 각 환자의 고정 기구를 자체 제작하였으며, 이를 기존의 고정 기구와 비교 분석하는데 그 목적이 있다. 대상 및 방법: 치과 환자의 구강 조형물 제작 시 사용되는 알지네이트(alginate; AROMA FINE DF III normal set, japan)와 퍼티 (putty; aquasil soft putty/regular set, germany)를 이용하여 각 환자의 구강 구조와 동일한 고정 기구를 제작 하였다. 방사선 치료 시 재현성을 평가를 위해 자체 제작한 고정 기구를 이용하여 컴퓨터 단층 촬영 시와 동일한 자세로 5회 Linac-gram을 촬영하고 분석하였다. 자체 제작한 고정 기구의 선량 안정성을 검증하기 위하여 공기, 물, 알지네이트 그리고 퍼티를 삽입할 수 있는 아크릴 팬텀을 제작하였다. 실험은 두 가지 조사면적(3$\times$3 cm, 5$\times$5 cm)에 대해 단일 조사를 통해 이루어졌고 방사선 치료 계획 장비(Pinnacle ver.7.6c, Philips, USA)에 의해 계산된 선량과 EBT 필름을 사용한 측정된 선량을 비교 분석하였다. 결 과: 자체 제작한 고정 기구의 재현성 검증을 위한 조사야 확인 영상 확인 결과 기존의 고정 기구를 사용한 경우에 비해 알지네이트와 퍼티를 이용한 고정 기구는 4배 이상의 우수한 재현성을 보였고, 방사선 치료 시 환자의 불편함을 해소 할 수 있었다. 방사선 치료 계획 장비를 이용한 계산된 계면선량은 공기일 때 3$\times$3 cm, 5$\times$5 cm에서 각각 7.87%, 0.56%로 나타났으며 EBT (international specialty products, USA)필름을 사용한 측정된 계면선량은 36.5%, 11.8%로 EBT 필름을 사용한 측정된 계면선량이 크게 나타났다. 결 론: 두 경부 암 환자의 방사선 치료 시 구강 내 구조물의 자세 재현성을 유지하기 위하여 알지네이트와 퍼티를 이용하여 자체 제작한 고정 기구는 기존의 고정 기구 보다 매우 우수한 재현성을 유지 할 수 있었으며, 소 조사면에 대한 방사선 치료 계획 시 치료 계획 장비의 선량 계산 알고리즘의 한계로 인한 구강 내 계면선량의 감소를 보정해 최적의 선량분포를 얻을 수 있었다.