The Usability Test of Manufactured Rounded Extension in Proton Therapy

자체 제작한 양성자 치료용 Rounded Extension의 유용성 평가

Purpose: Long Extension (LE) is used in proton therapy for lung and abdomen. However, it has limitations in surface area, produces collision in posterior oblique beam which creates limitations in various gantry angles in planning therapy and increases air gap (distance between patient and compensator). Therefore, this study investigates the usability of manufactured Rounded Extension (RE) in comparison to LE to use the most suitable extension in proton therapy. Materials and Methods: To compare structural features of LE and RE. This study investigated usable gantry angle for snout sizes 100, 180 and 250 and CT scanned Humanoid phantom. And it compared the air gap in posterior oblique direction. Results: The structural features of two extensions are as follow. Because of the existence of supporting bar, the width of LE was 40 cm and RE was 50 cm. Result of the investigation of usable gantry angle for snout sizes 100, 180 and 250 are as follow. LE is ${\pm}36$ (average) at 180 degree and RE is ${\pm}70$ (average). And also, the air gap of RE is decreased by 11.3 cm in average at the same gantry angle. Conclusion: Manufactured RE for proton therapy has several benefits than LE. Its therapy surface area is wider and range of usable gantry angle is also wider. Also, the air gap at the posterior oblique beam has decreased. Therefore the usability of RE in proton therapy of lung and abdomen will be increased compared to LE. However, the air gap of proton therapy at the lateral direction may be increased, so there may be need for make up to decrease air gap at the lateral direction in the future.

목 적: 폐, 복부의 양성자 치료 시 사용되는 Long Extension (LE)은 Supporting bar에 의한 치료 면적의 제한이 있고, 후사방향의 빔에서 Collision으로 인해 치료 계획 시 다양한 갠트리 각도의 제한을 발생시키며 에어갭(Air gap, 환자와 Beam 사출구 사이의 거리)을 증가시킨다. 이에 본 연구는 본원에서 자체 제작한 Rounded Extension (RE)을 LE과 비교 평가하여 양성자 치료시 최적의 Extension을 적용하는데 그 목적이 있다. 대상 및 방법: LE과 RE의 구조적 특징을 비교하고, Snout size (${\varnothing}100$, ${\varnothing}180$, ${\varnothing}250$)별 이용 가능한 갠트리 각도를 알아보았다. 그리고 Humanoid phantom을 놓고 CT모의촬영을 하였다. CT영상을 통해 후사방향에서 에어갭의 차이를 알아보았다. 결 과: 두 Extension의 구조적 특징을 비교해 본 결과, Supporting bar의 유무로 인하여 LE은 유효한 가로축 길이가 40 cm이며, RE은 50 cm임을 알 수 있었다. 각 Extension의 Snout size (${\varnothing}100$, ${\varnothing}180$,${\varnothing}250$)별 이용 가능한 갠트리 각도, 에어갭의 차이를 분석한 결과는 다음과 같다. LE은 180도 기준에서 평균 ${\pm}36$도이며, RE은 평균 ${\pm}70$도로 나타났다. 그리고 RE은 동일 갠트리 각도에서 LE에 비해 에어갭이 평균 11.30 cm 감소하는 것을 알 수 있었다. 결 론: 자체 제작한 양성자 치료용 RE은 LE에 비해 치료 면적 및 이용 가능한 갠트리 각도 범위가 더 넓고 후사방향의 빔에서 에어갭을 줄임으로서 폐, 복부의 양성자 치료 시 더 유용하게 사용될 것이다. 그러나 조사범위가 큰 치료영역에서 측방향의 빔을 사용할 때는 오히려 에어갭이 커질 수 있으므로 차후 보완이 필요할 것으로 사료된다.