정위방사선치료 시 적분 생물학적 유효선량 및 방사선조사용적을 이용한 Total Arc Degree 의 최적화

Optimization of Total Arc Degree for Stereotactic Radiotherapy by Using Integral Biologically Effective Dose and Irradiated Volume

목 적 :정위방사선치료 시 정상 뇌 조직을 고선량의 방사선으로부터 최대한 보호하며 치료의 효율성을 높이기 위하여 치료 인자 중 콜리메이터의 크기와 arc 간 간격에 따른 이상적인 total arc degree (TAD) 값을 제시하고자 한다. 대상 및 방법 :XKnife-3 planning system을 사용하여 환자의 송과체 부위에 방사선 빔의 회전중심점을 위치시킨 후 12, 20, 30, 40, 50 그리고 60 mm 직경의 정위방사선치료용 원형 콜리메이터를 이용하여 각각의 콜리메이터 직경별로 TAD를 100, 200, 300, 400, 500, 600도, 그리고 arc 간 간격을 30도(6- arc system)와 45도(4- arc system)로 설정하여 방사선치료계획을 수립하였다. 치료계획을 통해 얻은 누적선량체적히스토그람을 이용하여 회전중심점 처방선량의 50% 이상 조사되는 정상 뇌의 용적(V50) 및 적분 생물학적 유효선량(integral biologically effective dose)을 이용하여 각각의 TAD에 따른 방사선치료계획을 비교하였다. 결 과 :TAD에 따른 V50의 변화는 arc 간 각도가 30도인 경우에는 콜리메이터 직경과 관계없이 TAD가 증가할수록 감소하는 양상을 보였으나, 45도의 arc 간 각도에서는 400도의 TAD까지는 감소하다가 400도 이상의 TAD에서 V50은 증가하거나 변화가 없었다. 적분 생물학적 유효선량 값의 변화는 arc 간 간격이 30도인 경우에는 콜리메이터의 직경에 관계없이 TAD가 증가함에 따라 미소하게 감소하는 양상을 보였다. arc 간 각도가 45도인 경우에는 콜리메이터 직경이 40 mm 이하에서는 TAD가 증가함에 따라 적분 생물학적 유효선량은 계속 감소하였으나, 50 mm와 60mm 직경의 콜리메이터에서는 TAD가 400도까지는 감소하다가 500도 이상의 TAD에서는 증가하였다. 결 론 :정위방사선치료 시 400도 정도의 TAD를 사용하는 것은 300도 이하 혹은 500도 이상의 TAD를 사용하는 것보다 치료 효과를 높이면서 치료계획과 치료 시 장비 및 인적 자원의 효율적인 운용을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

Purpose : To find the optimal values of total arc degree to protect the normal brain tissue from high dose radiation in stereotactic radiotherapy planning Methods and Materials :With Xknife- 3 planning system & 4 MV linear accelerator, the authors planned under various values of pa rameters . One isocenter, 12, 20, 30, 40, 50, and 60 mm of collimator diameters , 100˚, 200˚, 300˚, 400˚, 500˚, 600˚ of total arc degrees , and 30˚ or 45˚ of arc intervals were used. After the completion of planning, the plans were compared each other us ing V50 (the volume of normal bra in that is delivered high dose radiation) and integral biologically effective dose. Results :At 30˚ of a rc interva l, the values of V50 had the decreased pattern with the increase of total arc degree in any collimator diameter. At 45˚ a rc interva l, up to 400˚ of total arc degree, the values of V50 decreased with the increase of tota l arc degree, but at 500˚ and 600˚ of total arc degrees , the values increased. At 30˚˚of arc interval, integral biologica lly effective dose showed the decreased pattern with the increase of tota l arc degree in any collimator diameter. At 45˚ arc interval with less than 40 mm collimator diameter, the integra l biologically effective dose decreased with the increase of tota l arc degree, but with 50 and 60 mm of collimator diameters , up to 400˚ of total arc degree, integral biologically effective dose decreased with the increase of total a rc degree, but at 500˚ and 600˚ of total arc degrees , the values increased. Conclusion : In the stereotactic radiotherapy planning for brain les ions , planning with 400˚ of tota l arc degree is optimal. Especially, when the larger collimator more than 50 mm diameter should be used, the uses of 500˚ and 600˚ of total arc degrees make the increase of V50 and integral biologica lly effective dose. Therefore stereotactic radiotherapy planning us ing 400˚ of total arc degree can increase the therapeutic ratio and produce the effective outcome in the management of personal and mechanical sources in radiotherapy department.