Abstract
Purpose : Brain Stereotactic Radiosurgery can treat non-invasive diseases with high rates of complications due to surgical operations. However, brain stereotactic radiosurgery may be accompanied by radiation induced side effects such as fractionation radiation therapy because it uses radiation. The effects of Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(C-VMAT) and Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(NC-VMAT) on surrounding normal tissues were analyzed in order to reduce the side effects caused fractionation radiation therapy such as head and neck. But, brain stereotactic radiosurgery these contents were not analyzed. In this study, we evaluated the usefulness of NC-VMAT by comparing and analyzing C-VMAT and NC-VMAT in patients who underwent brain stereotactic radiosurgery. Methods and materials : With C-VMAT and NC-VMAT, 13 treatment plans for brain stereotactic radiosurgery were established. The Planning Target Volume ranged from a minimum of 0.78 cc to a maximum of 12.26 cc, Prescription doses were prescribed between 15 and 24 Gy. Treatment machine was TrueBeam STx (Varian Medical Systems, USA). The energy used in the treatment plan was 6 MV Flattening Filter Free (6FFF) X-ray. The C-VMAT treatment plan used a half 2 arc or full 2 arc treatment plan, and the NC-VMAT treatment plan used 3 to 7 Arc 40 to 190 degrees. The angle of the couch was planned to be 3-7 angles. Results : The mean value of the maximum dose was $105.1{\pm}1.37%$ in C-VMAT and $105.8{\pm}1.71%$ in NC-VMAT. Conformity index of C-VMAT was $1.08{\pm}0.08$ and homogeneity index was $1.03{\pm}0.01$. Conformity index of NC-VMAT was $1.17{\pm}0.1$ and homogeneity index was $1.04{\pm}0.01$. $V_2$, $V_8$, $V_{12}$, $V_{18}$, $V_{24}$ of the brain were $176{\pm}149.36cc$, $31.50{\pm}25.03cc$, $16.53{\pm}12.63cc$, $8.60{\pm}6.87cc$ and $4.03{\pm}3.43cc$ in the C-VMAT and $135.55{\pm}115.93cc$, $24.34{\pm}17.68cc$, $14.74{\pm}10.97cc$, $8.55{\pm}6.79cc$, $4.23{\pm}3.48cc$. Conclusions : The maximum dose, conformity index, and homogeneity index showed no significant difference between C-VMAT and NC-VMAT. $V_2$ to $V_{18}$ of the brain showed a difference of at least 0.5 % to 48 %. $V_{19}$ to $V_{24}$ of the brain showed a difference of at least 0.4 % to 4.8 %. When we compare the mean value of $V_{12}$ that Radione-crosis begins to generate, NC-VMAT has about 12.2 % less amount than C-VMAT. These results suggest that if NC-VMAT is used, the volume of $V_2$ to $V_{18}$ can be reduced, which can reduce Radionecrosis.
목 적 : 뇌 정위적 방사선수술은 외과적 수술로 인한 합병증 발생 비율이 높은 질환을 비침습적으로 치료할 수 있다. 하지만 뇌 정위적 방사선수술은 방사선을 이용하기 때문에 분할방사선치료와 같이 방사선에 의한 부작용을 동반할 수 있다. 두경부 등의 분할방사선치료 시 방사선에 의한 부작용을 줄이기 위해 Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(C-VMAT)와 Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(NC-VMAT)가 주변 정상조직에 미치는 영향에 대한 분석이 이루어졌지만, 뇌 정위적 방사선수술에서는 이러한 내용들이 분석되지 않았다. 본 연구에서는 뇌 정위적 방사선수술을 실시한 환자를 대상으로 C-VMAT과 NC-VMAT을 비교, 분석하여 NC-VMAT의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 뇌 정위적 방사선수술 13건을 대상으로 하였으며, C-VMAT, NC-VMAT 치료 계획을 진행하였다. 치료 계획 용적은 최소 0.78 cc에서 최대 12.26 cc의 용적을 가지고 있었으며, 처방 선량은 15~24 Gy가 처방되었다. 치료 장비는 trueBEAM Stx(Varian Medical Systems, USA)을 사용하였으며, 치료 계획에 사용된 에너지는 6 MV Flattening Filter Free(6FFF) X-선을 이용하였다. C-VMAT 치료계획은 half 2 Arc 또는 full 2 Arc를 사용하여 치료계획을 진행했으며, NC-VMAT 치료계획은 $40{\sim}190^{\circ}$의 Arc를 3~7개 사용하고, couch의 각도 또한 3~7개의 각도로 구성하여 치료계획을 진행하였다. 결 과 : 최대선량의 평균 값은 C-VMAT에서 $105.1{\pm}1.37%$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $105.8{\pm}1.71%$로 나타났다. C-VMAT의 처방 선량 지수(Conformity index)는 $1.08{\pm}0.08$로 나타났고, 선량 균질 지수(Homogeneity Index)는 $1.03{\pm}0.01$로 나타났다. NC-VMAT의 처방 선량 균질지수는 $1.17{\pm}0.1$, 선량 균질지수는 $1.04{\pm}0.01$로 나타났다. 뇌의 $V_2$, $V_8$, $V_{12}$, $V_{18}$, $V_{24}$는 C-VMAT에서 $176{\pm}149.36cc$, $31.50{\pm}25.03cc$, $16.53{\pm}12.63cc$, $8.60{\pm}6.87cc$, $4.03{\pm}3.43cc$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $135.55{\pm}115.93cc$, $24.34{\pm}17.68cc$, $14.74{\pm}10.97cc$, $8.55{\pm}6.79cc$, $4.23{\pm}3.48cc$로 나타냈다. 결 론 : 최대선량과 처방 선량 지수, 선량 균질 지수 항목에서는 C-VMAT과 NC-VMAT이 큰 차이를 보이지는 않았다. 뇌의 선량 당 용적은 $V_2{\sim}V_{18}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.5 %에서 최대 48 %의 차이가 나타냈다. $V_{19}{\sim}V_{24}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.4 %에서 최대 4.8 %의 차이가 나타냈다. 방사선괴사(Radionecrosis)가 발생하기 시작하는 $V_{12}$ 용적의 평균 값을 비교해본 결과 NC-VMAT 이 C-VMAT 대비 약 12.2 % 적은 용적을 포함하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 볼 때 NC-VMAT 치료 계획을 수립한다면, $V_2{\sim}V_{18}$의 용적을 줄일 수 있기 때문에 방사선괴사를 줄일 수 있을 것이라 사료된다.