Progress in Medical Physics (한국의학물리학회지:의학물리)

Korean Society of Medical Physics (한국의학물리학회)
권호 표지

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

토모테라피에서 계획용표적체적 설정 시 필드 폭 영향 분석

  • Song, Ju-Young (Department of Radiation Oncology, Chonnam National University Medical School) ;
  • Nah, Byung-Sik (Department of Radiation Oncology, Chonnam National University Medical School) ;
  • Chung, Woong-Ki (Department of Radiation Oncology, Chonnam National University Medical School) ;
  • Ahn, Sung-Ja (Department of Radiation Oncology, Chonnam National University Medical School) ;
  • Nam, Taek-Keun (Department of Radiation Oncology, Chonnam National University Medical School) ;
  • Yoon, Mee-Sun (Department of Radiation Oncology, Chonnam National University Medical School) ;
  • Jung, Jae-Uk (Department of Radiation Oncology, Chonnam National University Medical School)
  • 송주영 (전남대학교 의과대학 방사선종양학교실) ;
  • 나병식 (전남대학교 의과대학 방사선종양학교실) ;
  • 정웅기 (전남대학교 의과대학 방사선종양학교실) ;
  • 안성자 (전남대학교 의과대학 방사선종양학교실) ;
  • 남택근 (전남대학교 의과대학 방사선종양학교실) ;
  • 윤미선 (전남대학교 의과대학 방사선종양학교실) ;
  • 정재욱 (전남대학교 의과대학 방사선종양학교실)
  • Received : 2010.09.03
  • Accepted : 2010.11.09
  • Published : 2010.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

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.

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.

Keywords

References

  1. Balog J, Olovera G, Kapatoes J: Clinical helical tomotherpay commissioning dosimetryi. Med Phys 30:3097-3106 (2003) https://doi.org/10.1118/1.1625444
  2. Kim JY, Kay CS, Kim YS, et al: Helical tomotherapy for simultaneous multitarget radiotherapy for pulmonary metastasis. Int J Radiat Oncol Biol Phys 75:703-710 (2009)
  3. Kanagaki B, Read PW, Molloy JA, Larner JM, Sheng K: A motion phantom study on helical tomotherapy: the dosimetric impacts of delivery technique and motion. Phys Med Biol 52:243-255 (2007) https://doi.org/10.1088/0031-9155/52/1/016
  4. 김진성, 윤명근, 박성용 등: 방사선치료 관련 연구를 위한 선량 체적 히스토그램 분석 프로그램 개발. 대한방사선종양학회지 27:240-248 (2009)
  5. Sterzing F, Uhl M, Hauswald F, et al: Dynamic jwas and dynamic couch in helical tomotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 76:1266-1273 (2010) https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2009.07.1686
  6. Kissick MW, Flynn RT, Westerly DC, et al: On the impact of longitudinal breathing motion randomness for tomotherapy delivery. Phys Med Biol 53:4855-4873 (2008) https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/18/001
  7. Zhang T, Lu W, Olivera GH, et al: Breathing-synchronized delivery: a potential four-dimensional tomotherapy treatment technique. Int J Radiat Oncol Biol Phys 68:1572-1578 (2007) https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2007.02.054
  8. Lu W: Real-time motion-adaptive-delivery (MAD) using binary MLC: II. Rotational beam (tomotherapy) delivery. Phys Med Biol 53:6513-6531 (2008) https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/22/015
  9. Lu W, Chen M, Ruchala KJ, et al: Real-time motion- adaptive-optimization (MAO) in TomoTherapy. Phys Med Biol 54:4374-4398 (2009)