Abstract
Purpose : By comparing a CT fusion plan based on MRI with a plan based on only MRI without CT, we intended to study usefulness of a plan based on only MRI. And furthermore, we intended to realize a realtime MR-IGRT by MRI image without CT scan during the course of simulation, treatment planning, and radiation treatment. Materials and Methods : BBB CT (Brilliance Big Bore CT, 16slice, Philips), Viewray MRIdian system (Viewray, USA) were used for CT & MR simulation and Treatment plan of 11 patients (1 Head and Neck, 5 Breast, 1 Lung, 3 Liver, 1 Prostate). When scanning for treatment, Free Breathing was enacted for Head&Neck, Breast, Prostate and Inhalation Breathing Holding for Lung and Liver. Considering the difference of size between CT and Viewray, the patient's position and devices were in the same condition. Using Viewray MRIdian system, two treatment plans were established. The one was CT fusion treatment plan based on MR image. Another was MR treatment plan including electron density that [ICRU 46] recommend for Lung, Air and Bone. For Head&Neck, Breast and Prostate, IMRT was established and for Lung and Liver, Gating treatment plan was established. PTV's Homogeneity Index(HI) and Conformity Index(CI) were use to estimate the treatment plan. And DVH and dose difference of each PTV and OAR were compared to estimate the treatment plan. Results : Between the two treatment plan, each difference of PTV's HI value is 0.089% (Head&Neck), 0.26% (Breast), 0.67% (Lung), 0.2% (Liver), 0.4% (Prostate) and in case of CI, 0.043% (Head&Neck), 0.84% (Breast), 0.68% (Lung), 0.46% (Liver), 0.3% (Prostate). As showed above, it is on Head&Neck that HI and CI's difference value is smallest. Each difference of average dose on PTV is 0.07 Gy (Head&Neck), 0.29 Gy (Breast), 0.18 Gy (Lung), 0.3 Gy (Liver), 0.18 Gy (Prostate). And by percentage, it is 0.06% (Head&Neck), 0.7% (Breast), 0.29% (Lung), 0.69% (Liver), 0.44% (Prostate). Likewise, All is under 1%. In Head&Neck, average dose difference of each OAR is 0.01~0.12 Gy, 0.04~0.06 Gy in Breast, 0.01~0.21 Gy in Lung, 0.06~0.27 Gy in Liver and 0.02~0.23 Gy in Prostate. Conclusion : PTV's HI, CI dose difference on the Treatment plan using MR image is under 1% and OAR's dose difference is maximum 0.89 Gy as heterogeneous tissue increases when comparing with that fused CT image. Besides, It characterizes excellent contrast in soft tissue. So, radiation therapy using only MR image without CT scan is useful in the part like Head&Neck, partial breast and prostate cancer which has a little difference of heterogeneity.
목 적 : MRI를 기반으로 한 CT fusion plan과 MRI only based plan을 비교함으로써 MRI only plan의 유용성을 평가하고, 나아가 Simulation과 치료계획을 포함한 방사선치료의 전 과정을 CT 촬영 없이 MRI 영상으로 구성하여 실시간 MR-IGRT를 구현하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 사용중인 BBB CT (Brilliance Big Bore CT, 16slice, Philips)와 Viewray MRIdian System (Viewray, USA)으로 환자 11명(Head and Neck 1명, Breast 5명, Lung 1명, Liver 3명, Prostate 1명)을 대상으로 CT & MR simulation 및 치료계획을 세웠다. Head and Neck, Breast, Prostate환자는 자유호흡(Free Breathing) 상태로, Lung과 Liver 환자는 흡기 호흡중지(Inhalation Breathing Holdng)상태로 Simulation을 진행하였다. Viewray의 Bore 크기 및 Coil 위치를 고려하여 환자 자세 및 고정기구를 동일한 조건을 유지하여 CT simulation을 시행하였다. Viewray MRIdian 시스템을 이용하여 MR 영상을 기반으로 한 CT fusion plan과 CT fusion 없이 [ICRU 46]에서 권고하는 폐, 공기, 뼈의 전자밀도를 입력한 동일한 조건의 MR only plan을 세웠다. Head and Neck, Breast, Prostate는 IMRT, Lung과 Liver 는 Gating치료계획을 세웠고, 치료계획의 평가는 PTV의 균질성 지표 (Homogeneity Index, HI)와 일치성 지표 (Conformity Index, CI), 그리고 각 PTV와 OAR의 DVH와 선량차이를 각각 비교하였다. 결 과 : 두 치료계획간 치료부위별 PTV에 대한 HI 값의 차이는 Head and Neck, Breast, Lung, Liver, Prostate 부위별로 각각 0.089, 0.26, 0.67, 0.2, 0.4%로 나타났으며, CI 값의 차이는 부위별로 각각 0.043, 0.84, 0.68, 0.46, 0.3%로 두가지 평가 값 모두 Head and Neck 부위가 가장 작은 차이를 나타냈다. PTV에 대한 평균선량 차이는 치료부위별로 각각 0.07, 0.29, 0.18, 0.3, 0.18 Gy로 나타났다. 이를 백분율로 나타냈을 때 0.06, 0.7, 0.29, 0.69, 0.44%으로 모두 1% 이하의 차이를 보였다. 두경부암의 각 OAR은 전체적으로 0.01~0.12 Gy의 평균선량 차이를 보였으며, 유방암은 0.04~0.06 Gy, 폐암에서는 0.01~0.21 Gy, 간암은 0.06~0.27 Gy, 전립선암은 0.02~0.23 Gy의 평균선량 차이를 나타냈다. 결 론 : MR 영상을 이용한 치료계획은 연부조직에서 탁월한 대조도를 나타낼 뿐만 아니라 CT fusion한 MR 치료계획과 비교했을 때 PTV의 HI, CI, 선량차이 모두 1%미만의 차이를 보였으며, OAR의 경우 비균질한 조직이 많은 부위일수록 최대 0.89 Gy 선량차이를 보였다. 이결과를 토대로 두경부암, 부분적 유방암이나 전립선암등 비균질도 차이가 적은 부위에는 CT촬영 없이 MR 영상만을 이용한 방사선치료의 가능성을 확인 할 수 있었다.