초록
목 적 : 직장암 방사선 치료 시 대퇴골두의 선량을 최소화하기 위해, 보편적인 치료방법인 3문 입체조형치료계획(3D Conformal radiation therapy)과 5문 입체조형치료계획 그리고 용적변조방사선치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, 이하 VMAT) 계획의 유용성을 비교, 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 21EX(Varian Medical Systems, USA)를 이용하여 치료 받은 직장암 환자 10명을 대상으로 3문, 5문 입체조형치료계획과 VMAT 전산화치료계획을 각각 세우고 이에 대한 선량분포를 비교분석하였다. 전산화 치료계획은 Eclipse(Ver 10.0.42, Varian, USA)를 이용하였으며, 선량계산을 위해 PRO3(Progressive Resolution Optimizer 10.0.28), AAA(Anisotropic Analytic Algorithm Ver 10.0.28) 알고리즘을 사용하였다. 3문 치료계획은 6MV POST field 와 15MV LT, RT field를 갠트리 각도 $0^{\circ}$, $270^{\circ}$, $90^{\circ}$로 구성하였고, 5문 치료계획은 6MV POST field와 15MV RAO, RPO, LAO, LPO field를 갠트리 각도 $0^{\circ}$, $95^{\circ}$, $45^{\circ}$, $315^{\circ}$, $265^{\circ}$ 로 환자 체표면을 감싸는 형태로 구성하였다. VMAT 치료계획은 갠트리 회전반경이 $360^{\circ}$인 1개의 ARC를 이용하여 수립하였다. 처방선량은 30회에 걸쳐 직장에 총 선량이 54Gy가 되도록 하였다. VMAT 치료계획시 최적화(Optimization) 과정에서 나타나는 선량 차이의 무작위성을 최소화하기 위하여 2회의 최적화와 선량계산과정을 거쳤으며 처방선량의 100%가 표적용적의 95%를 포함할 수 있도록 Plan normalization을 조절하였다. 각 치료 계획의 Total MU, 대퇴골두와 acetabular fossa의 최대선량, PTV의 H.I. (Homogeneity Index), C.I.(Conformity Index)를 평가 지표로 설정하였고, 전자영상유도장치를 이용하여 임상 적용 가능 여부 확인을 위한 IMRT verification Q.A. (Gamma test)를 실시하였다. 결 과 : Rt. femoral head 최대선량은 3문, 5문, VMAT 치료계획 순으로 평균 53.08 Gy, 50.27 Gy, 30.92 Gy를 나타냈다. 마찬가지로 Lt. femoral head 에서도 같은 순으로 평균 53.68 Gy, 51.01 Gy, 평균 29.23 Gy를 나타냈다. Rt. Aceta fossa 의 최대선량은 3문, 5문, VMAT 치료계획 순으로 평균 54.86 Gy, 52.40 Gy, 30.37 Gy의 값을 보였다. Lt. Aceta fossa에서 또한 같은 순으로 평균 54.90 Gy, 52.77 Gy, 평균 31.79 Gy를 나타내어, both femoral head 와 aceta fossa의 최대선량이 3문, 5문, VMAT 치료계획 순으로 높았다. PTV에 대한 H.I.는 모두 서로 비슷한 결과를 나타냈고, C.I.는 3문, 5문, VMAT 치료계획 순으로 평균 1.64, 1.48, 평균 0.99로 VMAT 치료계획이 가장 낮은 것으로 나타났다. Total MU는 VMAT 치료계획이 3문과 5문 치료계획에 비해 각각 평균 124.4MU, 299MU 더 많이 사용하는 것으로 나타났다. VMAT 치료계획에 대한 IMRT verification Q.A. 결과 2mm / 2%, Gamma pass rate 90.0% 기준을 모두 초과하여 통과하였다. 결 론 : VMAT 치료계획은 3D 치료계획과 비교하여 대부분의 평가지표에서 우수한 것으로 나타났다. 특히 대퇴골두의 선량을 크게 감소 시켰으며, 저선량 영역에서는 소장이 받는 선량이 증가 하였으나 오히려 고선량 영역에서는 우수한 선량분포를 보였다. 하지만 VMAT을 지원하지 않는 장비와 치료계획 시 추가되는 Contouring, 그리고 정도관리에 관한 수고 등의 현실적인 제약 때문에 VMAT 치료계획을 선택하기 어려운 경우가 있을 수 있다. 5문 치료계획은 기존 3문 치료계획에 비해, 추가적인 문제에 구애받지 않고 대퇴골두의 선량을 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서 각 병원 상황에 맞게 치료계획을 선택하여 방사선 치료 효과를 높인다면, 직장암 환자의 효율적인 방사선치료 및 생존 기간의 연장뿐만 아니라 삶의 질 향상에도 도움이 될 것으로 판단한다.
Purpose : In order to minimize the dose of femoral head as an appropriate treatment plan for rectal cancer radiation therapy, we compare and evaluate the usefulness of 3-field 3D conformal radiation therapy(below 3fCRT), which is a universal treatment method, and 5-field 3D conformal radiation therapy(below 5fCRT), and Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT). Materials and Methods : The 10 cases of rectal cancer that treated with 21EX were enrolled. Those cases were planned by Eclipse(Ver. 10.0.42, Varian, USA), PRO3(Progressive Resolution Optimizer 10.0.28) and AAA(Anisotropic Analytic Algorithm Ver. 10.0.28). 3fCRT and 5fCRT plan has $0^{\circ}$, $270^{\circ}$, $90^{\circ}$ and $0^{\circ}$, $95^{\circ}$, $45^{\circ}$, $315^{\circ}$, $265^{\circ}$ gantry angle, respectively. VMAT plan parameters consisted of 15MV coplanar $360^{\circ}$ 1 arac. Treatment prescription was employed delivering 54Gy to recum in 30 fractions. To minimize the dose difference that shows up randomly on optimizing, VMAT plans were optimized and calculated twice, and normalized to the target V100%=95%. The indexes of evaluation are D of Both femoral head and aceta fossa, total MU, H.I.(Homogeneity index) and C.I.(Conformity index) of the PTV. All VMAT plans were verified by gamma test with portal dosimetry using EPID. Results : D of Rt. femoral head was 53.08 Gy, 50.27 Gy, and 30.92 Gy, respectively, in the order of 3fCRT, 5fCRT, and VMAT treatment plan. Likewise, Lt. Femoral head showed average 53.68 Gy, 51.01 Gy and 29.23 Gy in the same order. D of Rt. aceta fossa was 54.86 Gy, 52.40 Gy, 30.37 Gy, respectively, in the order of 3fCRT, 5fCRT, and VMAT treatment plan. Likewise, Lt. Femoral head showed average 53.68 Gy, 51.01 Gy and 29.23 Gy in the same order. The maximum dose of both femoral head and aceta fossa was higher in the order of 3fCRT, 5fCRT, and VMAT treatment plan. C.I. showed the lowest VMAT treatment plan with an average of 1.64, 1.48, and 0.99 in the order of 3fCRT, 5fCRT, and VMAT treatment plan. There was no significant difference on H.I. of the PTV among three plans. Total MU showed that the VMAT treatment plan used 124.4MU and 299MU more than the 3fCRT and 5fCRT treatment plan, respectively. IMRT verification gamma test results for the VMAT plan passed over 90.0% at 2mm/2%. Conclusion : In rectal cancer treatment, the VMAT plan was shown to be advantageous in most of the evaluation indexes compared to the 3D plan, and the dose of the femoral head was greatly reduced. However, because of practical limitations there may be a case where it is difficult to select a VMAT treatment plan. 5fCRT has the advantage of reducing the dose of the femoral head as compared to the existing 3fCRT, without regard to additional problems. Therefore, not only would it extend survival time but the quality of life in general, if hospitals improved radiation therapy efficiency by selecting the treatment plan in accordance with the hospital's situation.