Abstract
Depth of prostate volume from the skin can vary due to intra-fractional and inter-fractional movements, which may result in dose reduction to the target volume. Therefore we evaluated the feasibility of automated depth determination-based adaptive proton therapy to minimize the effect of inter-fractional movements of the prostate. Based on the center of mass method, using three fiducial gold markers in the prostate target volume, we determined the differences between the planning and treatment stages in prostate target location. Thirty-eight images from 10 patients were used to assess the automated depth determination method, which was also compared with manually determined depth values. The mean differences in prostate target location for the left to right (LR) and superior to inferior (SI) directions were 0.9 mm and 2.3 mm, respectively, while the maximum discrepancies in location in individual patients were 3.3 mm and 7.2 mm, respectively. In the bilateral beam configuration, the difference in the LR direction represents the target depth changes from 0.7 mm to 3.3 mm in this study. We found that 42.1%, 26.3% and 2.6% of thirty-eight inspections showed greater than 1 mm, 2 mm and 3 mm depth differences, respectively, between the planning and treatment stages. Adaptive planning based on automated depth determination may be a solution for inter-fractional movements of the prostate in proton therapy since small depth changes of the target can significantly reduce target dose during proton treatment of prostate cancer patients.
전립선암의 위치는 방사선 치료도중 변하는 경우가 많으며 이는 종양선량을 낮추고 정상조직선량이 높아질 수 있다. 이 논문의 목적은 방사선 치료중에 전립선암의 위치 및 깊이 변화를 자동적으로 감지하는 시스템을 개발하고 이를 적용해 환자의 국부에 조사되는 방사선량의 변화를 최소화 하는 데 있다. 이 연구에서는 10명의 환자로부터 38장의 영상자료를 통해 수행되었으며 전립선암에 부착된 금-표지자를 이용해 종양의 질량중심을 구하고 이를 기반으로 종양의 위치변화를 감지하였다. 전립선암의 평균적인 위치변화는 좌우와 위아래로 각각 0.9 mm와 2.3 mm이었으며 최고 위치변화는 각 각 3.3 mm와 7.2 mm였다. 일상적으로 전립선암의 양성자치료에 많이 사용되는 마주보는 두 개의 양성자빔(bilateral beam configuration) 조건에서 좌우의 위치변화는 깊이 변화를 의미하며 이는 약 0.7 mm에서 3.3 mm까지 변화하고 있음을 알 수 있었다. 실험결과 종양의 깊이 변화가 1 mm, 2 mm 그리고 3 mm 보다 많이 차이 나는 경우가 각각 42.1%, 26.3% 그리고 2.6%로 나타났다. 이러한 결과를 토대로 봤을 때 양성자치료에서 자동적으로 종양의 깊이 변화를 분석하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있었으며 이를 이용한다면 종양선량을 높이고 정상조직선량을 낮추어 치료효과를 높일 수 있다.
