Comparison Study of Conventional Film-based and CT-reconstruction method in HDR Brachytherapy

고선량률 근접 방사선 치료에서 기존의 필름 방법과 CT 재구성 방법의 비교 연구

HDR brachytherapy administers a large dose of radiation in a short time compare with LDR, and its optimization for treatment is related to several complex factors, such as physical, radiation and optimization algorithms, so there is a need for these to be verified for accurate dose delivery. In our approach, a previous study concerning the phantom for dose verification has been modified, and a new pelvic phantom fabricated for the purpose of localization, including a structure enabling the use of a CT or MRI system. In addition, a comparison study was performed to verify an orthogonal method that is commonly used for brachytherapy localization by comparing target coordinates from a CT system. Since the developed phantom was designed to simulate the clinical setups of cervix cancer, it included an air-filled bladder and a rectum structure shaped sphere and cylinder An N-shaped localizer was used to obtain precision coordinates from both CT and films. Moreover, the IDL 5.5 software program for Windows was used to perform coordinates analysis based on an orthogonal algorithm. The film results showed differences within 1.0 mm of the selected target points compare with the CT coordinates. For these results, a Plato planning system (Nucletron, Netherlands) could be independently verified using this phantom and software. Furthermore, the new phantom and software will be efficient and powerful qualify assurance (QA) tools in the field of brachytherapy QA.

고선량률 근접치료는 저선량률 근접치료와 비교하여 짧은 시간에 많은 선량이 조사되며, 치료를 위한 최적화가 물리적 요인, 방사선 파라미터, 최적화 알고리즘 같은 여러 복잡한 요인들과 연관되어 있으므로 정확한 선량 전달을 위해서는 정확한 검증 과정을 필요로 한다. 본 연구에서는 앞선 연구에서 제작하였던 선량 검증용 팬톰의 단점을 보완하고 CT나 MRI 시스템에서도 이용할 수 있는 구조를 추가시켜 고선량률 근접 치료의 위치 및 선량 검증을 위한 새로운 자궁경부암용 팬톰을 개발하였다. 또한, 개발된 팬톰을 이용하여 고선량률 근접치료에서의 기존의 필름에 기반한 orthogonal 방법의 위치 확인에 대한 점증을 수행하였다. 위치 확인에 대한 철증은 CT 시스템에서의 좌표를 비교, 분석함으로써 수행되었다. 제작된 팬톰은 자궁경부암 환자를 대상으로 환자의 해부학적 구조를 모사하여 제작하였기 때문에 방광과 직장을 모사한 구와 원기둥의 구조물을 포함하고 있으며, C-arm과 CT 영상을 정확하게 획득하기 위한 localizer를 포함하고 있다. 또한, C-arm 및 CT 좌표 비교 수행을 위하여 알고리즘에 기반한 재구성 프로그램을 직접 IDL 5.5를 이용, window 환경에서 개발하였다. 좌표 비교를 수행한 결과, CT의 좌표가 정확한 좌표라고 가정했을 때 필름에 기반한 방법은 모든 점에서 1.0 mm 이내에서 일치함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 바탕으로 우리는 현재 사용하고 있는 Plato (Nucletron, Netherlands) 근접치료 기기의 위치 확인 알고리즘에 대한 검증을 자체적으로 수행할 수 있었다. 이번 연구에서 새롭게 제작된 팬톰과 소프트웨어는 근접치료의 Qual Assurance (OA) 분야에서 효율적이고 강력한 QA 도구로 자리 잡을 수 있을 것으로 기대된다.