종양의 움직임과 호흡주기에 따른 체적 변화에 대한 연구: 팬텀 Study

How to Determine the Moving Target Exactly Considering Target Size and Respiratory Motion: A Phantom Study

목 적: 움직이는 종양의 방사선치료에서 종양의 크기와 호흡에 따른 움직임을 고려한 ITV를 정확하게 결정하기 위하여 나선형 전산화 단층촬영(helical CT)과 호흡동기 전산화 단층촬영(4D CT)으로부터 획득한 영상에 나타난 표적의 용적을 정량적으로 분석하였다. 대상 및 방법: 지름이 1.5 cm, 3 cm, 6 cm인 아크릴 구를 상 하위로 움직이는 팬텀에 위치하고 LightSpeed $RT^{16}$ CT simulator를 이용하여 영상을 획득하였다. 종양의 움직임에 따른 표적의 정확한 묘사에 대한 영향을 평가하기 위하여 1~4 cm로 종양이 움직이고, 그 호흡주기가 3∼6초인 경우로 설정하여 MIP 영상을 얻어 표적 용적을 비율로써 분석하였다. 결 과: 1.5 cm, 3 cm, 6 cm 표적의 Ratio$_{helical}$은 각각 $32{\pm}14%$, $45{\pm}14%$, $58{\pm}13%$로 나타났고 4D CT로 얻은 Ratio$_{MIP}$는 각각 $98{\pm}8%$, $97{\pm}5%$, $95{\pm}1%$였다. 결 론: 4D CT의 MIP 영상에 묘사된 표적의 체적은 helical CT에서 얻은 체적과 비교할 때 그 궤적을 잘 반영해 주었다. 비록 작고 움직임이 큰 표적은, 예를 들어 1.5 cm 지름의 표적이 4 cm의 거리를 움직일 때, 예상되는 체적의 86%를 나타내어 실제보다 체적이 적게 평가될 수 있었으며, 다른 조건에서는 표적의 크기나 호흡에 의한 움직임에 대하여 체적의 $97.1{\pm}4.4%$를 반영했다. 특히 크기가 작아 신중한 주의를 요하는 초기 병기의 종양에 대하여, 호흡에 의한 움직임이 크고 호흡이 불안정한 경우에 MIP 영상을 이용하여 표적의 체적을 나타내는 것이 적절하다고 사료된다.

Purpose: To accurately define internal target volume (ITV) for treatment of moving target considering tumor size and respiratory motion, we quantitatively investigated volume of target volume delineated on CT images from helical CT and 4D CT scans. Materials and Methods: CT images for a 1D moving phantom with diameters of 1.5, 3, and 6 cm, acryl spheres were acquired using a LightSpeed $RT^{16}CT$ simulator. To analyze effect of tumor motion on target delineation, the CT image of the phantoms with various moving distances of 1~4 cm, and respiratory periods of 3~6 seconds, were acquired. For investigating the accuracy of the target trajectory, volume ratio of the target volumes delineated on CT images to expected volumes calculated with diameters of spherical phantom and moving distance were compared. Results: Ratio$_{helical}$ for the diameter of 1, 5, 3, and 6 cm targets were $32{\pm}14%$, $45{\pm}14%$, and $58{\pm}13%$, respectively, in the all cases. As to 4DCT, RatioMIP were $98{\pm}8%$, $97{\pm}5%$, and $95{\pm}1%$, respectively. Conclusion: The target volumes delineated on MIP images well represented the target trajectory, in comparison to those from helical CT. Target volume delineation on MIP images might be reasonable especially for treatment of early stage lung cancer, with meticulous attention to small size target, large respiratory motion, and fast breathing.