Analysis on the Effect of Field Width in the Delineation of Planning Target Volume for TomoTherapy

The Hi-Art system for TomoTherapy allows only three (1.0 cm, 2.5 cm, 5.0 cm) field widths and this can produce different dose distribution around the end of PTV (Planning target volume) in the direction of jaw movement. In this study, we investigated the effect of field width on the dose difference around the PTV using DQA (Delivery quality assurance) phantom and real clinical patient cases. In the analysis with DQA phantom, the calculated dose and irradiated films showed that the more dose was widely spreaded out in the end region of PTV as increase of field width. The 2.5 cm field width showed a 1.6 cm wider dose profile and the 5.0 cm field width showed a 4.2 cm wider dose profile compared with the 1.0 cm field width in the region of 50% of maximum dose. The analysis with four patient cases also showed the similar results with the DQA phantom which means that more dose was irradiated around the superior and inferior end of PTV as an increase of field width. The 5.0 cm field width produced the remarkable high dose distribution around the end region of PTV and we could evaluate the effect quantitatively with the calculation of DVH (Dose volume histogram) of the virtual PTVs which were delineated around the end of PTV in the direction of jaw variation. From these results, we could verify that the margin for PTV in the direction of table movement should be reduced compared with the conventional margin for PTV when the large field such as 5.0 cm was used in TomoTherapy.

토모테라피에서 계획용표적체적 설정 시 필드 폭 영향 분석

본 연구에서는 토모테라피 Hi-Art 시스템이 제공하는 3가지(1.0 cm, 2.5 cm, 5.0 cm) 필드 폭 변화에 따른 치료부위 경계면에서의 선량 변화를 조사하여, 필드 폭 크기에 따라 PTV 설정 시 고려되어야 할 사항들을 분석하고자 하였다. 토모테라피 필드 폭 크기에 의한 PTV 양 끝단부 부위의 선량분포 변화를 알아보기 위해 토모테라피 DQA (delivery quality assurance)용 cheesecake 팬텀을 대상으로 각 필드 폭 크기별 토모 치료계획을 수립하여 선량계산 결과와 실제 필름에서의 선량분포를 비교, 분석하였고, 실제 환자를 대상으로 한 치료계획에서도 필드 폭 크기의 영향을 살펴보고자, 복부부위를 치료했던 환자 4명을 대상으로 각 필드 별 치료계획을 세우고, 선량분포를 분석하였다. DQA 팬텀을 대상으로 분석한 결과, 선량계산 값과 조사된 필름분석 결과 모두에서 필드 폭 크기가 커질수록 PTV 양끝단 부위의 선량분포가 더 넓게 분포함을 확인할 수 있었다. Jaw의 폭 변화 방향인 세로(y)방향의 선량분포에서 1.0 cm 필드 크기와 비교하여 최대 선량값 50% 기준으로 2.5 cm 필드는 1.6 cm 더 넓은 선량분포를, 5.0 cm 필드는 4.2 cm 더 넓은 선량분포를 보였다. 실제 환자 데이터를 대상으로 분석한 결과, 4명 모두 필드 폭 크기가 증가함에 따라 PTV y축 양끝 경계면에서 더 많은 선량이 더 넓게 분포함을 알 수 있었다. 특히, 5.0 cm 필드 폭을 사용하였을 경우에는 처방선량에 가까운 높은 선량이 PTV 양끝 상당히 넓은 영역에 걸쳐 조사됨을 알 수 있었으며, 이를 통해 큰 필드 폭을 기준으로 토모테라피 치료계획을 수립할 경우에는 치료기 테이블 진행방향으로 PTV 양끝 경계면에서 기존보다 여유도(margin)를 축소하여 PTV 설정을 하는 것이 타당함을 확인할 수 있었다.