Influence of Intravenous Contrast Medium on Proton range and SOBP(Spread-Out Bragg peak)

Purpose : Intravenous contrast medium is a substance used to enhance the contrast of normal tissues or malignant tissues within the body. For this reason, intravenous contrast media have been extensively used form treatment-planning CT. However, when the patient is receiving proton therapy, there is no contrast medium in that moment. In this study, evaluate the influence of intravenous contrast medium on proton range and Spread-Out Bragg peak(SOBP) in Treatment Planning System(TPS). Materials and Methods : Hounsfield Unit(HU) value were measured by 20 liver cancer patients with phase change. and evaluate the proton range and SOBP on 5 liver proton treatment plan. By using the hand made water phantom measure the proton range and SOBP on proton treatment plan with changing HU and Depth. Results : Changing value(Pre contrast, Arterial phase, Portal phase) in liver cancer patient were ($58{\pm}5.7$, $75{\pm}9.5$, $117{\pm}14.6$ for liver tissue) and ($40{\pm}6.1$, $279{\pm}49.0$, $154{\pm}22.8$ for aorta), respectively. The mean difference of range was 2.5mm and SOBP was 1.4mm according to HU change. In phantom study, proton range was shorter and SOBP was narrowed with increasing HU. Conclusion : We verify that HU change lead to range and SOBP change in TPS. Additional study is required to verify that change of HU make range and SOBP be changed in actual substance.

조영제 사용이 양성자 Range와 SOBP(Spread-Out Bragg peak)에 미치는 영향

목 적 : 조영제는 CT모의치료시 정상조직과 악성종양을 구분하는데 뛰어난 대조도를 제공하기 때문에 CT모의치료에 널리 사용하고 있다. 하지만 조영제는 치료계획 CT에서 일시적으로 존재하기 때문에, 치료계획과 실제 치료 사이에는 Hounsfield Unit(HU)의 차이가 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 조영제 사용으로 인한 HU의 변화가 양성자 치료계획에 미치는 영향을 확인 하고자한다. 대상 및 방법 : 20명의 간암 환자에게서 Phase에 따른 HU값의 변화를 측정하였다, 그리고 5명의 양성자치료계획에서 HU변화에 따른 Range와 Spread-Out Bragg peak(SOBP)의 변화를 살펴보았다. Hand made water phantom을 이용하여 깊이와 HU의 변화에 따른 Range와 SOBP의 변화를 확인하였다. 결 과 : 20명 간암 환자의 HU 변화(Pre contrast, Arterial phase, Porta phase)는 간 조직에서 ($58{\pm}5.7$, $75{\pm}9.5$, $117{\pm}14.6$)이었으며 대동맥에서($40{\pm}6.1$, $279{\pm}49.0$, $154{\pm}22.8$)이었다. 5명의 간암 양성자치료계획에서 HU 변화에 따른 Range 변화는 평균 2.5 mm, SOBP 변화는 평균 1.4 mm 이었다. Hand made water phantom study에서는 HU가 증가함에 따라 Range는 감소되었고 SOBP는 줄어들었다. 결 론 : 양성자 치료계획에서 HU값의 변화는 양성자 Range와 SOBP를 변화시켰다. 실제 양성자 빔에서 HU 변화에 따른 Range와 SOBP의 변화에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료 된다.