방사선 수술시 경험적 표적 근사화에 근거한 최적화 방법 개선

Improvement of a Planning Technique Based on Heuristic Target Shaping for Stereotactic Radiosurgery

정위적 방사선수술(stereotactic radiosurgery, SRS)은 한번에 고선량의 방사선을 병변에 조사하는 방사선 치료법으로 단 한번의 조사로 고선량의 방사선이 환자에게 주어지므로 정확한 수술계획의 수립이 필요하다. 현재, 수술계획은 수술계획자에 의해 직접 시행착오를 거듭하며 수립되고 있으며 이로 인해 계획의 재연성과 신뢰성에 문제가 제기되고 있다. 본 연구에서는 경험적 표적 근사화에 근거한 오등의 연구방법을 바탕으로 각 단계를 개선하여 더 나은 수술계획 결과를 얻을 수 있도록 하였다. 주어지는 병소의 다양한 모양을 동일한 높이의 원통을 사용해 근사화하고, 각각의 원통의 중심점의 위치와 지름에 의해 주변의 원통과 하나로 결합시켰다. 그 후 각각의 원통 내에 등선량중심점(Isocenter)을 모사한 구를 미리 정의된 규칙에 의해 채워 나갔다. 두 개의 가상 표적을 이용해 기존 알고리듬과 본 연구에서 개선한 알고리듬을 이용해 최적화를 수행하였다. 그 결과 두 개의 가상 표적에서 PITV (proscription isodose to tumour volume ratio)와 MDPD (maximum dose to prescription dose ratio)의 별다른 차이가 보이지 않았으며, 사용된 구의 수를 각각 $36\%$, $26\%$ 줄일 수 있었다. 원통과 구형을 이용한 이러한 기법은 정위적 방사선 수술시 수술 계획자에게 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.

Stereotactic radiosurgery (SRS) is a technique to deliver a high dose to a target region and a low dose to a critical organ through only one or a few irradiation. The SRS must be planned exactly. Currently the surgery plan is peformed by trial and error method. There are many questions about the reliability and reproducibility of the plan result. This study Improve each step of the Oh's method based on heuristic target shaping to obtain the better result. The target was reconstructed using cylinders with same height and the neighbored cylinders were combined according to the difference of each center and diameter. Then, spheres were packed within each cylinders by the packing rules. Two virtual targets were used to compare this method with Oh's method. As a result, the numbers of isocenter were successfully reduced - more than $35\%$ and $26\%$ - without serious differences of proscription isodose to tumour volume ratio (PITV) and maximum dose to proscription dose ratio (MDPD). This technique using cylinder piling and sphere packing will be a helpful tool to planner in stereotactic radiosurgery.