Comparison of Three Different Helmet Bolus Device for Total Scalp Irradiation

Total Scalp의 방사선 치료 시 Helmet Bolus 제작방법에 관한 연구

Purpose: This study evaluated the usefulness of Helmet bolus device using Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic material in total scalp irradiation. Materials and Methods: Using Rando phantom, we applied Bolx-II (Action Products, USA), paraffin wax (Densply, USA), solid thermoplastic material (Med-Tec, USA) on the whole scalp to make helmet bolus device. Computed tomography (GE, Ultra Light Speed16) images were acquired at 5 mm thickness. Then, we set up the optimum treatment plan and analyzed the variation in density of each bolus (Philips, Pinnacle). To evaluate the dose distribution, Dose-homogeneity index (DHI, $D_{90}/D_{10}$) and Conformity index (CI, $V_{95}/TV$) of Clinical Target Volume (CTV) using Dose-Volume Histogram (DVH) and $V_{20}$, $V_{30}$ of normal brain tissues. we assessed the efficiency of production process by measuring total time taken to produce. Thermoluminescent dosimeters (TLD) were used to verify the accuracy. Results: Density variation value of Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic material turned out to be $0.952{\pm}0.13g/cm^3$, $0.842{\pm}0.17g/cm^3$, $0.908{\pm}0.24g/cm^3$, respectively. The DHI and CI of each helmet bolus device which used Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic material were 0.89, 0.85, 0.77 and 0.86, 0.78, 0.74, respectively. The result of Bolx-II was the best. $V_{20}$ and $V_{30}$ of brain tissues were 11.50%, 10.80%, 10.07% and 7.62%, 7.40%, 7.31%, respectively. It took 30, 120, 90 minutes to produce. The measured TLD results were within ${\pm}7%$ of the planned values. Conclusion: The application of helmet bolus which used Bolx-II during total scalp irradiation not only improves homogeneity and conformity of Clinical Target Volume but also takes short time and the production method is simple. Thus, the helmet bolus which used Bolx-II is considered to be useful for the clinical trials.

목 적: Total Scalp의 방사선 치료 시 표면선량(surface dose)을 증가시키기 위해 조직보상체(bolus)를 사용한다. 이에 본 저자는 두피(scalp) 전체를 덮는 조직보상체로서 Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic물질을 각각 적용한 Helmet bolus를 제작하여 유용성을 비교 평가해보고자 한다. 대상 및 방법: Rando 팬톰을 이용하여 두피 고정용구(mask)를 만든 후 전체 두피에 Bolx-II (Action Products, USA), paraffin wax (Densply, USA), solid thermoplastic 물질(Med-Tec, USA)을 0.5 cm 두께로 동일하게 적용한 Helmet bolus를 각각 제작 하였다. 각 Helmet bolus에 대한 물리적 특성을 평가하기 위해 전산화 단층촬영(computed tomography) (GE, Ultra Light Speed16)을 시행 후 방사선치료계획시스템(radiation therapy planning system) (Philips, Pinnacle)을 이용하여 최적의 치료 계획(radiationtherapy plan)을 세웠으며, 각 조직 보상체(bolus)에 대한 밀도 변화(density variation)화를 분석하였다. 선량 분포(dose distribution)평가(evaluation)를 위해 선량체적히스토그램(Dose-Volume Histogram) (DVH)을 이용해 임상표적체적(Clinical Target Volume) (CTV)에 대한 Dose-homogeneity index (DHI, $D_{90}/D_{10}$), Conformity index (CI, $V_{95}/TV$)를, 정상 뇌 조직(Normal brain tissue)에 있어$V_{20}$, $V_{30}$을 각각 구하여 비교 하였다. 또한 총 제작시간을 측정하여 제작과정에서의 효율성을 평가하였고, 열형광선량계 (Thermoluminescent Dosimeter)를 사용하여 실제 치료 시 각 두피의 표면선량을 확인 하였다. 결 과: Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic 물질에 대한 밀도측정(density measurement) 결과 $0.952{\pm}0.13g/cm^3$, $0.842{\pm}0.17g/cm^3$, $0.908{\pm}0.24g/cm^3$로 Bolx-II의 밀도변화(density variation)가 가장 작았다. Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic 물질을 적용한 각 Helmet bolus DHI는 0.89, 0.85, 0.77, CI는 0.86, 0.78, 0.74로 Bolx-II가 가장 우수 하였으며, 정상조직에 있어 뇌(braintissue)의 $V_{20}$은 11.50%, 10.80%, 10.07%, $V_{30}$은 7.62%, 7.40%, 7.31%로 나타났다. 제작 시 총 소요 시간은 30분, 120분, 90분 이였으며, Bolx-II를 적용한 Helmet bolus 제작과정이 가장 간단하였다. 열형광선량계(Thermoluminescent Dosimeter) 측정 결과세 Helmet bolus 모두 ${\pm}7%$ 이내의 선량오차를 보였다. 결 론: Total Scalp의 방사선치료 시 Bolx-II를 사용한 Helmet bolus의 적용은 CTV (Clinical Target Volume)에 대한 Homogeneity와 Conformity를 높여 줄 뿐만 아니라 제작시간 및 제작방법이 간단하여 임상 적용 시 유용하리라 생각된다.