Clinical Experience of Three Dimensional Conformal Radiation Therapy for Non-Small Cell Lung Cancer

비소세포성 폐암에서 3차원 입체조형 방사선 치료 성적

Purpose : This prospective study has been conducted to assess the value of three dimensional conformal radiation therapy (3DCRT) for lung cancer and to determine its potential advantage over current treatment approaches. Specific aims of this study were to 1) find the most ideal 3DCRT technique 2) establish the maximum tolerance dose that can be delivered with 3DCRT and 3) identify patients at risk for development of radiation pneumonitis. Materials and Methods : Beginning in Nov. 1994, 95 patients with inoperable non-small cell lung cancer (stage I; 4, stage II; 1, stage IIIa; 14, stage IIIb; 76) were entered onto this 3D conformal trial Areas of known disease and elective nodal areas were initially treated to 45 Gy and then using 3DCRT technique 65 to 70 Gy of total dose were delivered to the gross disease. Sixty nine patients received 65 Gy of total dose and 26 received 70 Gy Seventy eight patients (82.1$\%$) also received concurrent MVP chemotherapy. 3DCRT plans were compared with 2D plans to assess the adequacy of dose delivery to target volume, dose volume histograms for normal tissue, and normal tissue complication Probabilities (NTCP). Results : Most of plans (78/95) were composed of non-coplanar multiple (4-8) fields. Coplanar segmented conformal therapy was used in 17 pateints, choosing the proper gantry angle which minimize normal lung exposure in each segment. 3DCRT gave the full dose to nearly 100$\%$ of the gross disease target volume in all patients. The mean NTCP for ipsilateral lung with 3DCRT (range; 0.17-0.43) was 68$\%$ of the mean NTCP with 2D treatment planning (range; 0.27-0.66). DVH analysis for heart showed that irradiated volume of heart could be significantly reduced by non-coplanar 3D approach especially in the case of left lower lobe lesion. Of 95 patients evaluable for response, 75 (79$\%$), showed major response including 25 (26$\%$) with complete responses and 50 (53$\%$) with partial responses. One and two rear overall survivals of stage III patients were 62.6$\%$ and 35.2$\%$ respectively. Twenty percent (19/95) of patients had pneumonitis; Eight patients had grade 1 pneumonitis and 11 other patients had grade 2. Comparison of the average of NTCP for lung showed a significant difference between patients with and without radiation pneumonitis. Average NTCP for Patients without complication was 62$\%$ of those with complications. Conclusions : This study showed that non-coplanar multiple fields (4-8) may be one of the ideal plans for 3DCRT for lung cancer. It also suggested that 3DCRT may provide superior delivery of high dose radiation with reduced risk to normal tissue and that NTCP can be used as a guideline for the dose escalation.

목적 : 비소세포성 폐암에서 새로운 치료방법으로 대두되고 있는 3차원 입체조형 방사선 치료(Three dimensional conformal radiotherapy, 3DCRT)의 임상적용 가능성과 기존의 치료법에 비한 장점을 찾고자 1994년부터 전향적 연구를 시행하였다. 본 연구는 1) 가장 효과적인 3차원 입체조형 치료 방법의 개발, 2) 가능한 총 치료 선량증가, 3) 선량 증가에 따른 방사선 폐렴 발생 위험군 예측, 4) 선량증가에 따른 국소관해 및 생존율 향상을 목적으로 하였다. 대상 및 방법 : 1996년 12월까지 수술이 불가능하다고 판정된 95명의 환자(stage I: 4명, stage II; 1명, stage IIIa; 14명, stage IIIb; 76명)에 대하여 3차원 입체조형 치료를 시행하였다. 3차원입체조형 치료를 위하여 고정기구를 이용하여 앙와위 혹은 복와위 상태로 자세를 고정한 다음 CT-simulator를 이용하여 5 mm간격으로 CT 영상을 얻고 GTV (Gross Tumor Volume), CTV (Clinical Target Volume), PTV(Planning Target Volume)를 정한 후 3차원 치료계획용 컴퓨터를 이용하여 치료계획을 세웠다. 방사선 치료는 육안적 종양과 림프절을 포함하는 부위에 36-40 Gy를 AP-PA로 치료한 후 25-34 Gy의 3차원 입체조형 치료를 추가조사하여 총 65-70 Gy를 시행하였다. 이중 78명 (82.1$\%$)의 환자는 2회의 MVP (Mitomycin C, Vinblastine, Cisplatin) 복합항암요법을 동시에 시행하였다. 3차원 입체조형 치료 계획은 1) 표적 부위의 3차원 선량분포, 2) DVH (Dose Volume Histogram), 3) NTCP (Normal Tissue Complication Probability)를 이용하여 기존의 2차원 통상 치료 계획과 비교하였다. 결과 : 78명의 환자에서는 4-8 조사영역을 이용하는 비동일 평면 입체조형 치료 (Non-coplanar 3DCRT) 방법을 사용하였으며 17명에서는 Coplanar segmented 3DCRT 방법으로 치료하였다. 거의 모든 환자에서 표적부위에 100$\%$의 선량 조사가 가능하였으며 심장에 대한 DVH 분석결과 좌폐하엽 부위 종양 치료시에는 특히 3차원 입체조형 치료가 심장 선량을 줄여줌을 알수 있었다. 3차원 입체조형 치료에 의한 동측폐의 NTCP 평균값은 0.26 (0.17-0.43)으로 2차원 통상 치료의 NTCP 평균값 0.38 (0.27-0.66)에 비하여 부작용이 생길 확률이 32$\%$ 줄어들었다. 치료 결과는 26$\%$(25/95)의 환자에서 완전관해를 보였으며 53$\%$ (50/95)에서는 부분관해를 보여 전체 79$\%$의 환자에서 부분관해 이상의 반응을 보였다. 1기와 2기 환자 5명을 제외한 3기 환자 90명의 1년과 2년 생존율은 62.6$\%$와 35.2$\%$로 같은 기간에 2차원 통상치료로 치료받은 환자의 1년과 2년 생존율 51.9$\%$와 26.8$\%$에 비하여 다소 증가 되었으나 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 않았다. 치료후 19명 (Grade 1:8, Grade 2:11)의 환자에서 방사선 폐렴이 발생하였으나 steroid 치료후 모두 호전되었으며 치료 후 발생하는 방사선 폐렴을 예측할 수 있는 가장 좋은 지표는 동측폐에 대한 NTCP 값이었다 (35$\%$ vs 22$\%$). 결론 : 이상의 결과 폐암에 대한 3차원 입체조형 방사선 치료는 기존의 치료법에 비하여 부작용의 증가 없이 총 방사선량을 증가시킬 수 있는 좋은 방법으로 생각되며 방사선 폐렴의 예측인자로는 동측폐에 대한 NTCP 값이 매우 유용한 것으로 보여진다. 향후 NTCP 값에 따른 선량증가 연구와 이에 따른 생존율의 증가에 대한 연구가 더 진행되어야 할 것이다.