3-D Conformal Radiotherapy for CNS Using CT Simulation

입체조준장치를 이용한 중추신경계의 방사선 입체조형치료 계획

Purpose : A new virtual simulation technique for craniospinal irradiation (CSI) that uses a CT-simulator was developed to improve the accuracy of field and shielding placement as well as patient positioning. Materials and Methods : A CT simulator (CT-SIM) and a 3-D conformal radiation treatment planning system (3D-CRT) were used to develop CSI. The head and neck were immobilized with a thermoplastic mask while the rest of the body was immobilized with a Vac-Loc. A volumetric image was then obtained with the CT simulator. In order to improve the reproducibility of the setup, datum lines and points were marked on the head and body. Virtual fluoroscopy was performed with the removal of visual obstacles, such as the treatment table or immobilization devices. After virtual simulation, the treatment isocenters of each field were marked on the body and on the immobilization devices at the conventional simulation room. Each treatment fields was confirmed by comparing the fluoroscopy images with the digitally reconstructed radiography (DRR) and digitally composited radiography (DCR) images from virtual simulation. Port verification films from the first treatment were also compared with the DRR/DCR images for geometric verification. Results : We successfully performed virtual simulations on 11 CSI patients by CT-SIM. It took less than 20 minutes to affix the immobilization devices and to obtain the volumetric images of the entire body. In the absence of the patient, virtual simulation of all fields took 20 min. The DRRs were in agreement with simulation films to within 5 mm. This not only reducee inconveniences to the patients, but also eliminated position-shift variables attendant during the long conventional simulation process. In addition, by obtaining CT volumetric image, critical organs, such as the eyes and the spinal cord, were better defined, and the accuracy of the port designs and shielding was improved. Differences between the DRRs and the portal films were less than 3 m in the vertebral contour. Conclusion : Our analysis showed that CT simulation of craniospinal fields was accurate. In addition, CT simulation reduced the duration of the patient's immobility. During the planning process. This technique can improve accuracy in field placement and shielding by using three-dimensional CT-aided localization of critical and target structures. Overall, it has improved staff efficiency and resource utilization by standard protocol for craniospinal irradiation.

목적 : 척수에 전이가 가능한 뇌종양 치료를 위한 두개척수 방사선치료를 전산화단층촬영장치(volumetric spiral CT)와 입체조준장치(CT simulator) 및 3차원 조형치료계획장치(3D conformal planning system)를 이용한 두개척수 방사선치료계획 방법을 개발하고 기하학적 검증을 통하여 유용성과 정확성을 평가한다. 방법 : 연세암센터 방사선종양학과에서 두개척수 방사선치료를 받은 환자 11명을 대상으로 전산화 단층촬영을 이용한 입체 모의치료계획과 3차원 방사선조형치료를 시행하였다. 중증의 뇌종양 환자의 두경부는 두부고정틀(thermoplastic mask, $Aquaplast^{R}$)로 고정시키고, 전신은 $Vac-Loc$ $Aquaplast^{R}$ (전성물산, 한국)으로 고정한 후 전산화단층촬영장치(Spiral CT)를 이용하여 전신체적영상(volumetric image)을 얻었다. 환자자세의 재현성 확인 및 검증을 위해 두부에 세 개의 점과 전신에 기준선 및 기준점 등을 표시하였다. 이후 입체조준장치(CT-simulator)의 가상현실영상(virtual fluoroscopy)에서 인체의 크기와 방향에 제약이 없고 치료 침대와 고정기구에 대한 시각장애를 제거함으로써 자유롭게 모의치료를 할 수 있었으며, 조사면과 선속을 결정하고 디지털화재구성사진(digitally reconstructed radiography, DRR)과 디지털화합성사진(digitally composited radiography, DCR)을 통하여 분해능이 좋은 화질의 투시 및 모의치료영상을 획득하였다. 기하학적 검증은 치료중심점 이동시 얻은 모의치료영상과 첫 치료 시에 얻은 조사면 검증 사진(port verification film) 등을 전산화단층촬영영상으로부터 재구성한 DRR 영상과 시각적, 정량적으로 비교, 분석 였다. 결론 : 입체조준장치와 3차원 방사선치료계획 장치 등을 이용하여 두개척수 방사선 치료계획을 신속하고 정확하게 원활히 수행할 수 있었다. 가상현실영상에서 대부분의 설계작업이 이루어지므로 환자의 자세고정을 요하는 시간은 전신체적 영상을 얻는 10분 이내이므로 환자의 불편을 줄일 수 있을 뿐 아니라 모의치료과정 중의 체위 변동 변수를 제거할 수 있었다. 또한 전산화단층촬영영상을 얻음으로써 중요정상조직인 안구, 척수 등을 정확하게 설정할 수 있었고, 조사면 결정과 차폐의 정확성을 증진시킬 수 있었다. 환자자세오차는 디지털화재구성사진과 치료 시마다 얻은 포트필름에서 치료중심점과 척수 사이의 거리를 측정하여 3 mm 이내의 정확성을 얻을 수 있었다. CT조준장치를 이용한 중추신경계의 방사선 입체조형치료는 가상현실모의치료계획으로 두개척수의 방사선치료를 정확하고 용이하게 실현할 수 있었다.