Comparison of Beam Transfer Methods between Tomo Therapy and Proton Therapy for Prostate Cancer Radiation Therapy

Purpose: Tomo therapy and Proton therapy treatment plans for the treatment of prostate cancer patients were established, and the characteristics of dose distribution according to beam delivery method using Tomo therapy IMRT method and Proton therapy PBS method to compare and analyze the treatment effect were sought. Materials and Methods: Tomo IMRT treatment plan and Proton PBS treatment plan were established using the Hi.art planning station 5.1.1.6 of Tomo therapy and Eclipse 13.7 of VARIAN for three prostate cancer patients who were treated with radiotherapy only for radical purposes without surgery. For the evaluation of two treatment plans, the average dose (Dmean) and maximum dose (Dmax) of PGTV were calculated from dose volume histogram (DVH) to confirm the coverage and calculate CI and HI. In OAR evaluation, the dose received from the rectal volume 25% and the dose received from the bladder were evaluated to compare the normal long-term protection effect. Results: The mean maximum doses of the three patients were 71.4Gy, 75.3Gy and the mean doses were 70.4Gy and 72.8Gy in the DVH of the Tomo IMRT and Proton PBS. The CI was 1.16 and 1.31, and the HI was 0.04 and 0.12 respectively, and the Tomo IMRT was superior to the Proton PBS in dose suitability. Conclusion: The mean dose of PGTV in prostate cancer patients was 3.4% higher in Proton PBS than in Tomo IMRT. This is because the Dose suitability of Tomo IMRT was better, but it is considered to be a small difference to be seen as a significant result. However, the results of the two methods were 51.2% in D 25% and 55.7% less in the average dose of bladder, which could reduce the side effects of patients in proton PBS.

전립선암 방사선 치료 시 토모치료와 양성자치료 빔 전달방식 비교

목 적: 전립선암 환자의 방사선치료 시 사용되는 토모치료(Tomotherapy)와 양성자치료(Protontherapy)의 계획을 각각 수립하여 토모치료의 IMRT방식과 양성자치료의 PBS방식을 이용한 빔 전달방식에 따른 선량분포의 특성을 비교하고 분석하고자 한다. 실험재료 및 방법: 수술을 하지 않고 근치목적으로 방사선치료만으로 하는 3명의 전립선암 환자를 대상으로 Tomotherapy^®사의 Hi.art planning station 5.1.1.6과 VARIAN사의 Eclipse 13.7을 사용하여 각각 Tomo IMRT 치료계획과 Proton PBS 치료계획을 수립하였다. 수립된 2가지 치료계획의 평가를 위해 선량용적히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)에서 PGTV의 평균선량(Dmean)과 최대선량(Dmax)을 산출하여 coverage를 확인하고 CI와 HI를 산출하였다. OAR평가에서는 직장체적의 25%가 받는 D 25%와 방광선량의 평균선량을 정상장기 보호효과를 비교하였다. 결 과: 환자 3명의 Tomo IMRT, Proton PBS의 DVH에서 평균 최대선량은 71.4Gy, 75.3Gy이고 평균선량은 70.4Gy, 72.8Gy이었다. 또한 CI는 각각 1.16, 1.31이었으며 HI는 0.04, 0.12으로 Tomo IMRT가 Proton PBS에 비해 선량 적합성 부분에서 우수하게 나타났다. OAR 평가에선 직장체적에서 받는 D 25% 각각 27.1Gy, 13.9Gy으로 Tomo IMRT가 평균적으로 방광의 평균선량과 더불어 Proton PBS보다 높은 선량분포를 보여 Proton PBS가 부작용을 줄일 수 있는 것으로 사료된다. 결 론: 전립선암 환자 치료 시 PGTV의 평균선량은 Proton PBS가 Tomo IMRT에 비해서 약 3.4% 높게 나타났다. 이는 Tomo IMRT가 선량적합성이 더 좋게 나타났지만 유의미한 결과 값으로 보기엔 미미한 차이로 사료된다. 그러나 두 방식의 결과값이 직장체적에서 받는 D 25%에서 51.2%, 방광의 평균선량에선 55.7% 더 적은 선량이 조사되어 Proton PBS에서 환자의 부작용을 줄일 수 있었다.