Patient Position Verification and Corrective Evaluation Using Cone Beam Computed Tomography (CBCT) in Intensity.modulated Radiation Therapy

세기조절방사선치료 시 콘빔CT (CBCT)를 이용한 환자자세 검증 및 보정평가

Purpose: Cone beam computed tomography (CBCT) using an on board imager (OBI) can check the movement and setup error in patient position and target volume by comparing with the image of computer simulation treatment in real.time during patient treatment. Thus, this study purposed to check the change and movement of patient position and target volume using CBCT in IMRT and calculate difference from the treatment plan, and then to correct the position using an automated match system and to test the accuracy of position correction using an electronic portal imaging device (EPID) and examine the usefulness of CBCT in IMRT and the accuracy of the automatic match system. Materials and Methods: The subjects of this study were 3 head and neck patients and 1 pelvis patient sampled from IMRT patients treated in our hospital. In order to investigate the movement of treatment position and resultant displacement of irradiated volume, we took CBCT using OBI mounted on the linear accelerator. Before each IMRT treatment, we took CBCT and checked difference from the treatment plan by coordinate by comparing it with the image of CT simulation. Then, we made correction through the automatic match system of 3D/3D match to match the treatment plan, and verified and evaluated using electronic portal imaging device. Results: When CBCT was compared with the image of CT simulation before treatment, the average difference by coordinate in the head and neck was 0.99 mm vertically, 1.14 mm longitudinally, 4.91 mm laterally, and 1.07o in the rotational direction, showing somewhat insignificant differences by part. In testing after correction, when the image from the electronic portal imaging device was compared with DRR image, it was found that correction had been made accurately with error less than 0.5 mm. Conclusion: By comparing a CBCT image before treatment with a 3D image reconstructed into a volume instead of a 2D image for the patient's setup error and change in the position of the organs and the target, we could measure and correct the change of position and target volume and treat more accurately, and could calculate and compare the errors. The results of this study show that CBCT was useful to deliver accurate treatment according to the treatment plan and to increase the reproducibility of repeated treatment, and satisfactory results were obtained. Accuracy enhanced through CBCT is highly required in IMRT, in which the shape of the target volume is complex and the change of dose distribution is radical. In addition, further research is required on the criteria for match focus by treatment site and treatment purpose.

목 적: 온 보드영상(OBI)장치를 이용한 콘빔CT는 환자 치료 중 실시간으로 전산화모의치료 영상과 비교하여 환자의 자세 및 표적용적의 움직임과 셋업오차를 확인 할 수 있다. IMRT 시 콘빔CT를 이용해 환자의 자세 및 표적용적의 변화와 움직임을 확인하여 치료계획과의 오차정도를 산출하고, Automatic Match System을 이용하여 위치 보정을 한 후 전자포털영상 장치를 통하여 위치보정의 정확성을 검증하고, IMRT에서 콘빔CT의 유용성과 Automatic Match System의 정확성에 대하여 알아보고 자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 치료받은 IMRT 환자 중 두 경부 치료환자 3명, 골반부 치료환자 1명을 대상으로 치료 자세의 변동과 그에 따른 조사용적의 위치변동을 알아보기 위해 선형가속기에 장착된 온 보드 영상 장치를 이용해 콘빔 CT를 촬영하였다. IMRT 전 매 치료 시 마다 콘빔CT를 촬영하여 전산화단층모의치료 영상과 비교하여 좌표별로 치료계획과의 오차값을 확인하고 3D/3D Match의 Automatic Match System을 통하여 치료계획과 일치하도록 이동 보정한 후 전자포털영상 장치를 이용하여 검증, 평가하였다. 결 과: 치료 전 콘빔 CT와 전산화단층모의치료 영상 비교 시 두 경부에서 좌표별 평균오차는 Vertical 0.99 mm, Longitudinal 1.14 mm, Lateral 0.84 mm, Rotation $0.49^o$이고, 골반부의 평균오차는 Vertical 2.78 mm, Longitudinal 2.04 mm, Lateral 4.91 mm, Rotation $1.07^o$로 부위별로 다소 근소한 차이를 보였다. 보정 후 검증에서는 전자포털영상 장치에 의한 영상과 DRR 영상 비교 결과 0.5 mm 이내의 오차로 정확한 보정이 이루어졌음을 알 수 있었다. 결 론: 치료 전 콘빔CT 영상은 환자의 셋업오차와 장기 및 표적의 위치변화를 2차원적 영상의 비교와 달리 하나의 체적으로 재구성된 3차원적 영상으로 비교함으로써 보다 정확하게 위치변화와 표적용적의 변동 등을 측정, 보정하여 정확한 치료를 할 수 있으며, 그 오차 값을 산출하여 비교할 수 있다. 이상의 연구로 보아 콘빔CT는 치료계획과 일치하는 정확한 치료전달과 반복적인 치료재현성에 유용하였으며, 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다. 콘빔CT에 의해 향상된 정확도는 복잡한 모양의 표적용적과 급격한 선량분포의 변화가 나타나는 IMRT에서 더욱 필요하며 각 치료 부위별, 치료 목적별로 Match focus에 대한 기준을 연구해야 될 것으로 사료된다.