Examinations on Applications of Manual Calculation Programs on Lung Cancer Radiation Therapy Using Analytical Anisotropic Algorithm

Analytical Anisotropic Algorithm을 사용한 폐암 치료 시 MU 검증 프로그램 적용에 관한 고찰

Purpose: There was a problem with using MU verification programs for the reasons that there were errors of MU when using MU verification programs based on Pencil Beam Convolution (PBC) Algorithm with radiation treatment plans around lung using Analytical Anisotropic Algorithm (AAA). On this study, we studied the methods that can verify the calculated treatment plans using AAA. Materials and Methods: Using Eclipse treatment planning system (Version 8.9, Varian, USA), for each 57 fields of 7 cases of Lung Stereotactic Body Radiation Therapy (SBRT), we have calculated using PBC and AAA with dose calculation algorithm. By developing MU of established plans, we compared and analyzed with MU of manual calculation programs. We have analyzed relationship between errors and 4 variables such as field size, lung path distance of radiation, Tumor path distance of radiation, effective depth that can affect on errors created from PBC algorithm and AAA using commonly used programs. Results: Errors of PBC algorithm have showned $0.2{\pm}1.0%$ and errors of AAA have showned $3.5{\pm}2.8%$. Moreover, as a result of analyzing 4 variables that can affect on errors, relationship in errors between lung path distance and MU, connection coefficient 0.648 (P=0.000) has been increased and we could calculate MU correction factor that is A.E=L.P 0.00903+0.02048 and as a result of replying for manual calculation program, errors of $3.5{\pm}2.8%$ before the application has been decreased within $0.4{\pm}2.0%$. Conclusion: On this study, we have learned that errors from manual calculation program have been increased as lung path distance of radiation increases and we could verified MU of AAA with a simple method that is called MU correction factor.

목 적: Analytical Anisotropic Algorithm (AAA)을 사용하여 계산된 폐 부위 방사선치료계획은 Pencil Beam Convolution (PBC) Algorithm 기반의 MU 검증 프로그램을 이용하였을 때 MU의 오차가 발생하여 MU 검증 프로그램 사용에 어려움이 있다. 본원에서는 AAA를 사용하여 계산된 치료계획을 검증할 방법에 대하여 연구하였다. 대상 및 방법: Eclipse treatment planning system (Version 8.9, Varian, USA)을 사용하여 폐 부위 정위적체부방사선치료(Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT) 7건에서의 총 57개 조사야(Field) 각각에 대하여 선량계산 알고리즘으로 PBC와 AAA를 사용하여 계산하였다. 수립된 치료계획의 MU를 자체 개발하여 사용 중인 MU 검증 프로그램의 MU와 비교 분석하였다. PBC 알고리즘과 AAA에서 발생한 오차에 영향을 미칠 수 있는 조사야크기(Field size), 방사선이 폐 조직을 통과한 거리, 방사선이 종양 조직을 통과한 거리, 유효깊이(Effective depth) 등 4가지 변수에 대하여 오차와의 상관관계를 상용 프로그램을 이용하여 분석하였다. 결 과: PBC 알고리즘의 오차는 $0.2{\pm}1.0%$로 나타났으며 AAA의 오차는 $3.5{\pm}2.8%$로 나타났다. 또한, 오차에 영향을 미칠 수 있는 4가지 변수에 대해 분석한 결과, 방사선이 폐 조직을 통과한 거리와 MU의 오차와의 관계에서 상관계수 0.648 (P=0.000)로 유의하게 증가하였고, ${\Delta}_{AAA}$=L.P 0.00903+0.02048이라는 MU 보정인자를 산출해 낼 수 있었으며 MU 보정인자를 MU 검증 프로그램에 적용한 결과, 적용 전 $3.5{\pm}2.8%$의 오차는 $0.4{\pm}2.0%$ 이내로 줄어들었다. 결 론: 본 연구에서는 방사선이 폐 조직을 통과한 거리가 커질수록 MU 검증 프로그램과의 오차가 커짐을 알아냈으며, MU보정인자라는 간단한 방법을 통해 AAA 알고리즘의 MU를 검증할 수 있게 되었다.