Impact of the Planning CT Scan Time on the Reflection of the Lung Tumor Motion

Purpose : To evaluate the reflection of tumor motion according to the planning CT scan time. Material and Methods : A model of N-shape, which moved aiong the longitudinal axis during the ventilation caused by a mechanical ventilator, was produced. The model was scanned by planning CT, while setting the relative CT scan time (T: CT scan time/ventilatory period) to 0.33, 0.50, 0.67, 0.75, 1.00, 1.337, and 1.537. In addition, three patients with non-small cell lung cancer who received stereotactic radiosurgery In the Department of Radiation Oncology, Asan Medical Center from 03/19/2002 to 05/21/2002 were scanned. Slow (10 Premier, Picker, scan time 2.0 seconds per slice) and fast CT scans (Lightspeed, GE Medical Systems, with a scan time of 0.8 second per slice) were peformed for each patient. The magnitude of reflected movement of the N-shaped model was evaluated by measuring the transverse length, which reflected the movement of the declined bar of the model at each slice. For patients' scans, all CT data sets were registered using a stereotactic body frame scale with the gross tumor volumes delineated in one CT image set. The volume and three-dimensional diameter of the gross tumor volume were measured and analyzed between the slow and fast CT scans. Results : The reflection degree of longitudinal movement of the model increased in proportion to the relative CT scan times below 1.00 7, but remained constant above 1.00 T Assuming the mean value of scanned transverse lengths with CT scan time 1.00 T to be $100\%$, CT scans with scan times of 0.33, 0.50, 0.57, and 0.75 T missed the tumor motion by 30, 27, 20, and $7.0\%$ respectively, Slow (scan time 2.0 sec) and Fast (scan time 0.8 sec) CT scans of three patients with longitudinal movement of 3, 5, and 10 mm measured by fluoroscopy revealed the increases in the diameter along the longitudinal axis Increased by 6.3, 17, and $23\%$ in the slow CT scans. Conculsion : As the relative CT scan time increased, the reflection of the respiratory tumor movement on planning CT also Increased, but remained constant with relative CT scan times above 1.00 T When setting the planning CT scan time above one respiration period (>1.00 T), only the set-up margin is needed to delineate the planning target volume. Therefore, therapeutic ratio can be increased by reducing the radiation dose delivered to normal lung tissue.

전산화단층촬영 주사시간(Scan Time)이 폐종양운동의 재현성에 미치는 영향 분석

목적 : 방사선치료계획용 전산화단층활영(computerized tomography, 이하 CT) 시 주사시간이 종양부피의 재현성에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 대상 및 방법 : 인공호흡기의 환기작용에 의해 세로방향의 왕복 운동을 하는 N자형 모형을 제작하였고, 호흡주기를 T로 하였을 때 주사시간을 상대적으로 각각 0.33, 0.50, 0.67, 0.75, 1.00, 1.33, 그리고 1.53 T로 설정하고 CT촬영을 시행하였다. 또한 2002년 3월 19일부터 2002년 5월 21일까지 서울아산병원 방사선종양학과에서 정위방사선수술(stereotactic radiosurgery)을 시행받은 비소세포성 폐암 환자 3명을 대상으로, 주사시간이 빠른 CT (LightSpeed, GE Medical Systems, 주사시간 0.8초)와 느린 CT (IQ Premier, Picker, 주사시간 2.0초)를 각각 $1\~4$회 시행하였다. 각각의 slice에서, N자형 모형의 왕복 운동이 CT 영상에 반영된 좌우방향 선분의 길이를 측정하여 치료계획용 CT 촬영이 모형의 움직임을 반영하는 정도를 측정하였다. 환자를 대상으로 한 연구에서는 정위적 체부 고정틀을 이용하여, 빠른 CT 및 느린 CT의 종양을 하나의 CT 영상조합에서 재구성하여 종양의 체적과 장경을 측정하여 비교하였다. 결과 : 모형실험에서 주사시간에 비례하여, 세로방향 운동을 CT 촬영에서 반영하는 정도는 증가하였으며 1.00 T 이상에서는 일정한 양상을 보였다 주사시간 1.00 T 이상에서 얻어진 결과를 기준으로, 1.00 T 미만의 주사시간을 가지는 CT촬영에서 모형운동을 반영하지 못하는 비율이 각각 $0.33\;T:\;30\%,\;0.50\;T:\;27\%,\;0.67\;T:\;20\%,\;0.75\;T:\;7.0\%$로 측정되었다. 또한 투시검사로 측정한 종양의 세로 방향 움직임이 각각 3 mm, 5 mm, 10 mm이었던 각각의 환자에서 느린 CT에서 얻어진 종양의 세로방향 장경이 빠른 CT에 비해 $5.3\%\;17\%,\;23\%$ 증가하였다. 결론 : 주사시간을 환자의 호흡주기 이상으로 하는 경우 setup margin만을 고려하여 계획용표적체적(planning target volume, PTV)을 정의할 수 있으므로 정상 폐조직에 조사되는 방사선량을 줄여 치료효율을 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다.