Evaluation of a Water-based Bolus Device for Radiotherapy to the Extremities in Kaposi's Sarcoma Patients

Purpose: We designed a water-based bolus device for radiation therapy in Kaposi's sarcoma. This study evaluated the usefulness of this new device and compared it with the currently used rice-based bolus. Materials and Methods: We fashioned a polystyrene box and cut a hole in order to insert patient's extremities while the patient was in the supine position. We used a vacuum-vinyl based polymer to reduce water leakage. Next, we eliminated air using a vacuum pump and a vacuum valve to reduce the air gap between the water and extremities in the vacuum-vinyl box. We performed CT scans to evaluate the density difference of the fabricated water-based bolus device when the device in which the rice-based bolus was placed directly, the rice-based bolus with polymer-vinyl packed rice, and the water were all put in. We analyzed the density change with the air gap volume using a planning system. In addition, we measured the homogeneity and dose in the low-extremities phantom, attached to six TLD, and wrapped film exposed in parallel-opposite fields with the LINAC under the same conditions as the set-up of the CT-simulator. Results: The density value of the rice-based bolus with the rice put in directly was 14% lower than that of the water-based bolus. Moreover, the value of the other experiments in the rice-based bolus with the polymer-vinyl packed rice showed an 18% reduction in density. The analysis of the EDR2 film revealed that the water-based bolus shows a more homogeneous dose plan, which was superior by $4{\sim}4.4%$ to the rice-base bolus. The mean TLD readings of the rice-based bolus, with the rice put directly into the polystyrene box had a 3.4% higher density value. Moreover, the density value in the case of the rice-based bolus with polymer-vinyl packed rice had a 4.3% higher reading compared to the water-based bolus. Conclusion: Our custom-made water-based bolus device increases the accuracy of the set-up by confirming the treatment field. It also improves the accuracy of the therapy owing to the reduction of the air gap using a vacuum pump and a vacuum valve. This set-up represents a promising alternative device for delivering a homogenous dose to the target volume.

사지에 발병한 카포시육종의 방사선치료를 위한 물볼루스 기구의 유용성 고찰

목 적: 본 연구팀은 사지에 발병한 카포시육종의 방사선치료를 위하여, 물볼루스를 사용할 수 있는 기구를 고안하였고, 쌀볼루스 사용시와 비교하여 유용성을 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 환자가 앙와위 자세에서 하지를 삽입 할 수 있는 폴리스틸렌 상자를 만들고 비닐 재질의 진공비닐을 집어 넣어 물이 누수 되지 않도록 결합하였으며, 진공비닐안에 하지와 물 사이의 공기를 없애기 위해 진공 밸브와 진공 펌프를 연결하여 공기를 제거하였다. 본 연구에서 제작한 물기반 볼루스의 선량 균질도를 비교 평가하기 위해 진공비닐에 하지 팬텀을 삽입한 후 폴리스틸렌 상자에 직접 쌀을 채운 경우, 비닐봉지에 쌀을 담아서 넣은 경우, 그리고 물을 직접 채운 경우에 대해 전산화단층촬영을 시행하였다. 방사선치료계획시스템을 사용하여 공기층의 부피에 의한 밀도의 변화를 분석하였다. 또한 선형가속기를 사용하여 전산화단층 모의치료기와 동일한 셋업에서 하지 팬텀에 필름을 감고, 열형광선량계 6개를 조사야 안에 균등하게 붙여서, 대향이문 조사하여 선량의 균질도 및 선량 값을 측정하였다. 결 과: 각 세 종류 실험의 밀도 측정결과 물볼루스를 기준으로 쌀을 직접 넣은 경우는 14% 감소했으며, 쌀을 비닐 봉지에 나누어 넣은 경우는 18% 감소하였다. 필름의 분석 결과 물볼루스가 쌀볼루스보다 균질도가 $4{\sim}4.4%$ 정도 우수한 것으로 나타났다. 열형광선량계 측정 평균값 분석결과 물볼루스를 기준으로 쌀을 직접 넣은 경우는 3.4% 증가했으며, 쌀을 비닐봉지에 나누어 넣은 경우는 4.3% 증가하였다. 결 론: 자체 제작한 물볼루스 기구는 육안으로 치료 조사야를 확인할 수 있어 셋업의 정확성을 높였으며, 진공 밸브와 진공 펌프를 사용하여 공기층을 감소시켜 치료의 정확성을 높이는 동시에 목적 종양에 균질도가 높은 선량을 부여 할 수 있는 좋은 방안이라 할 수 있다.