Evaluation of the effect of a Position Error of a Customized Si-Bolus Produced using a 3D-Printer: Cervical Cancer Radiation Treatment

3D 프린터를 이용하여 제작한 맞춤형 Si-Bolus의 위치 오차 효과 평가: 자궁경부암 방사선 치료

  • Seong Pyo Hong (Department of Radiation Oncology, Keimyung University Dongsan Hospital) ;
  • Ji Oh Jeong (Department of Radiation Oncology, Keimyung University Dongsan Hospital) ;
  • Seung Jae Lee (Department of Radiation Oncology, Keimyung University Dongsan Hospital) ;
  • Byung Jin Choi (Department of Radiation Oncology, Keimyung University Dongsan Hospital) ;
  • Chung Mo Kim (Department of Radiation Oncology, Keimyung University Dongsan Hospital) ;
  • Soo Il Jung (Department of Radiation Oncology, Keimyung University Dongsan Hospital) ;
  • Yun Sung Shin (Department of Radiation Oncology, Keimyung University Dongsan Hospital)
  • 홍성표 (계명대학교 동산병원 방사선종양학과) ;
  • 정지오 (계명대학교 동산병원 방사선종양학과) ;
  • 이승재 (계명대학교 동산병원 방사선종양학과) ;
  • 최병진 (계명대학교 동산병원 방사선종양학과) ;
  • 김청모 (계명대학교 동산병원 방사선종양학과) ;
  • 정수일 (계명대학교 동산병원 방사선종양학과) ;
  • 신윤성 (계명대학교 동산병원 방사선종양학과)
  • Published : 2023.12.31

Abstract

Purpose: In this study, we evaluated the effect of using a customized bolus on dose delivery in the treatment plan when cervical cancer protruded out of the body along with the uterus and evaluated reproducibility in patient set-up. Materials & Methods: The treatment plan used the Eclipse Treatment Planning System (Version 15.5.0, Varian, USA) and the treatment machine was VitalBeam (Varian Medical Systems, USA). The radiotherapy technique used 6 MV energy in the AP/PA direction with 3D-CRT. The prescribed dose is 1.8 Gy/fx and the total dose is 50.4 Gy/28 fx. Semiflex TM31010 (PTW, Germany) was used as the ion chamber, and the dose distribution was analyzed and evaluated by comparing the planned and measured dose according to each position movement and the tumor center dose. The first measurement was performed at the center by applying a customized bolus to the phantom, and the measurement was performed while moving in the range of -2 cm to +2 cm in the X, Y, and Z directions from the center assuming a positional error. It was measured at intervals of 0.5 cm, the Y-axis direction was measured up to ±3 cm, and the situation in which Bolus was set-up incorrectly was also measured. The measured doses were compared based on doses corrected to CT Hounsfield Unit (HU) 240 of silicon instead of the phantom's air cavity. Result: The treatment dose distribution was uniform when the customized bolus was used, and there was no significant difference between the prescribed dose and the actual measured value even when positional errors occurred. It was confirmed that the existing sheet-type bolus is difficult to compensate for irregularly shaped tumors protruding outside the body, but customized Bolus is found to be useful in delivering treatment doses uniformly.

목 적: 본 연구에서는 자궁경부암이 자궁과 함께 몸 밖으로 돌출되었을 때 맞춤형 Bolus를 사용하는 것이 치료계획에서 선량 전달에 미치는 영향을 평가하고 환자 set-up에서의 재현성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 치료 계획은 Eclipse Treatment Planning System (Version 15.5.0, Varian, USA)을 사용했으며 치료기는 VitalBeam (Varian Medical Systems, USA)을 사용하였다. 방사선 치료 기법은 3D-CRT로 AP/PA 방향으로 6MV 에너지를 이용하였다. 처방 선량은 1.8 Gy/fx이고 총 선량은 50.4 Gy/28 fx이다. 이온챔버는 Semiflex TM31010 (PTW, Germany)을 사용하였으며, 각 위치 이동 및 종양 중심 선량에 따른 계획선량과 측정된 선량을 비교하여 선량 분포를 분석 및 평가하였다. 첫 번째 측정은 팬텀에 맞춤형 Bolus를 적용하여 중심에서 수행하였으며, 위치 오차를 가정하여 중심에서 X, Y, Z축 방향으로 -2 cm ~ +2 cm 범위에서 이동하면서 측정하였다. 0.5 cm 간격으로 측정하였으며, Y축 방향은 ±3 cm까지 측정하였고 Bolus가 잘못 set-up된 상황도 측정하였다. 측정된 선량은 팬텀의 air cavity 대신 실리콘의 CT Hounsfield Unit (HU) 240으로 보정된 선량을 기준으로 비교하였다. 결 과: 위치 오차는 모든 X, Y, Z축에서 최대 ±2 cm까지 약 -1%이다. Y축의 경우 +3 cm의 차이가 발생했을 때 -9.73%의 오차가 발생하였다. 그리고 Bolus가 피부에 올바르게 부착되지 않았을 때 -2.6%, 완전히 제거되었을 때 3.92%의 오차가 있었다. 결 론: 맞춤형 Bolus를 사용한 경우 치료 선량 분포가 균일했으며, 위치 오차가 발생한 경우에도 처방 선량과 실제 측정값 사이에 큰 차이가 없었다. 기존 시트형 Bolus는 몸 밖으로 튀어나온 불규칙한 모양의 종양을 보완하기는 어렵지만 맞춤형 Bolus는 치료 선량을 균일하게 전달하는데 유용한 것으로 확인된다.

Keywords

References

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  6. Kim S-W, Shin H-J, Kay CS, Son SH. A Customized Bolus Produced Using a 3-Dimensional Printer for Radiotherapy. PLoS ONE.2014;9(10):1-8. doi:10.1371/journal.pone.0110746