Ⅰ. 서 론

유방암 치료에서 방사선치료는 외과적 수술, 항암화학요 법과 더불어 중요한 역할을 하고 있다. 특히 조기 유방암에 서 유방보존술(Breast conserving surgery; BCS)후 방사 선치료가 표준 치료법으로 받아들여지고 있으며, 치료효과 도 유방절제술(Mastectomy)과 동등하다고 알려져 있다. 또 한 국가 암 조기검진 사업을 시작 한 이후 수검율이 점차 증 가하고 있어 최근 검진을 통한 유방암 조기 발견이 많아 유 방암 외과적 수술은 증가하고 있는 추세이며 함께 유방암 방사선치료도 증가하고 있다[1-3].

일반적으로 유방암 방사선치료에는 접선조사(Tangential field technique)가 많이 이루어지고 있으나 피부 및 심장, 폐 등에 불필요한 선량의 증가로 인한 피부염 등의 급성장해는 물론 치료 종료 후에 폐렴이나 심장 질환 등의 합병증을 일으킬 수 있다. 이러한 부작용을 줄이기 위해 유방암 세기변조방사선 치료(Intensity modulated radiation therapy; IMRT)와 Deep inspiration breath holding(DIBH)의 적용이 확대되고 있는 추세이다. 먼저 IMRT 시 접선조사보다 선량의 동질성 (Homogeneity)과 조형성(Conformity)이 뛰어나며 주변장기 (Organ at risk; OARs)에 들어가는 불필요한 선량을 줄일 수 있다. 두 번째로 자유호흡(Free breathing; FB) 대신에 DIBH를 적용하게 되면 좌측 유방암치료 시 폐와 심장에 들어가 는 선량을 현저히 줄일 수 있고, 호흡에 의한 치료부위의 움직임 도 줄일 수 있다. 반면에 이러한 진보된 치료법은 치료계획의 복잡성과 치료시간 및 기계적 선량 단위(Monitor unit; MU)의 증가가 발생하고 약간의 오차에도 선량전달의 상당한 영향을 미칠 수 있어 영상유도방사선치료(Image guided radiation therapy; IGRT)를 이용한 정확한 치료전달이 필요하다[4-8].

따라서 유방암 환자의 DIBH를 적용한 IMRT(DIBH-IMRT) 시, 매 치료 전 확인촬영으로 인한 환자 피폭의 증가와 치료시간 의 증가는 불가피하기에 본 연구는 유방크기 별로 위치잡이오차 (Setup error)를 분석하였고, 계산된 오차 값을 바탕으로 재치 료계획을 실시하여 치료계획용적(Planning target volume; PTV)와 OARs에 대한 선량분포변화를 알아보고자 하였다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 연구 대상

2017년 12월부터 2018년 9월까지 10개월 간 유방암으 로 판정되어, BCS를 받은 후 방사선치료를 받은 환자 중 DIBH-IMRT를 시행한 환자 45명을 대상으로 후향적 연구 를 시행하였다. 환자의 특성은 Table 1과 같다. 모든 환자는 치료계획 시에 유방볼륨에 따라 유방크기를 분류하였고, 분 류 기준은 Ramgey, C 등의 연구에 따라 세 그룹으로 분류 하였다. 700 cc미만이면 작은 유방 볼륨, 700 cc 이상 1000 cc 미만이면 중간 유방 볼륨, 1000 cc 이상이면 큰 유방 볼 륨에 해당된다[9].

2. 연구 방법

1) 모의치료와 치료계획

모든 환자는 CT모의치료기(biography mCT20 flow, Siemens, Muich, Germany)를 이용하여 치료계획을 위한 입체모의치료 (CT-Simulation)를 받았다. 이 때, 환자 위치잡이의 재현성을 높이기 위한 고정기구로는 Breast board(MT-350, CIVCO Medical Solutions, Orange City, IA)를 사용하였다. 환자는 바로 누운 자세(Supine position)로 상체를 거상(Tilting)시켜 양팔을 머리 위로 올렸으며, 팔을 지지하는 장치를 사용하여 개별적으로 위치시켜 촬영하였다. 환자의 호흡을 모니터링하 기 위해 실시간위치관리시스템(Respiratory gating for scanners system, RGSC)을 사용하여 호흡연습을 하였으며, DIBH를 한 상태로 CT 단면 두께 2㎜의 CT모의치료영상 을 획득하였다. 획득한 영상은 정확한 치료계획 및 선량분 석을 위해 치료계획용 시스템(Eclipse treatment planning system, ver.13.7, USA)에 전송되었다. 6MV 또는 10MV X선을 이용하여 5-7 field IMRT로 계획하였으며, 환자 12명은 총 선량 5,040 cGy을 28번 분할하여 계획하였고, 환자 33명은 총 선량 4,250 cGy을 16번 분할하여 계획하였다.

2) 환자 위치잡이와 치료 보정

모든 환자는 매일 치료실에서 모의치료와 동일한 자세로 위치하였으며 Vitalbeam^TM 선형가속기(Varian Medical System, Inc., Palo Alto, CA)에 탑재된 실시간호흡모니터링 (Optical imaging system)을 이용하여 DIBH를 한 상태로 전후방향(Anteroposterior, AP)영상과 측면(Lateral, Lat) 영상을 획득하였다. AP영상은 전자포탈영상장치(Electronic portal image device; EPID)를 이용하여 2.5MV에너지와 1MU로 촬영되었고, Lat영상은 탑재영상장치(On board imager; OBI)를 이용하여 환자두께에 따라 90-100 kV에너지 와 2.5-5mAs의 조건으로 촬영되었다. Fig. 1에서 보듯이 촬영된 치료 전 확인촬영영상(Portal image)은 디지털재구성 영상(Digital reconstructed radiograph; DRR)과 비교하였 다. 일일 위치잡이오차의 수정은 먼저 자동 이미지 융합(Auto matching)소프트웨어를 사용하였고, 두 번째로 흉벽(Sternum) 과 늑골(Rib), 척추뼈(spine)와 외과용 클립(surgical clip)을 바탕으로 한 명의 임상의와 두 명의 치료전문방사선사가 확인하 여 수동 이미지 융합(Manual matching)을 수행하였다. 영상 유도에 사용된 Portal image와 카우치이동값(Couch shift value)은 Varian 장비 회사의 ARIA Oncology software ver.13.6에 기록되었다.

3) 분석 및 평가

모의치료를 통해 얻은 DRR과 방사선치료를 시행하기 전 에 정확한 자세확인을 위한 Portal image에 대한 AP&Lat 영상 각각 811장을 이용하여 Van Herk에 의해 소개된 방법 론에 기초하여 평균(M), 계통오차(Systematic error; Σ), 무작위오차(Random error; σ), 3차원오차(3D-error), 여 백(Margin)을 계산하였다[10]. 계통오차는 집단 평균의 표 준편차이며 계획된 환자위치와 치료 된 환자위치의 차이라 고 할 수 있다. 무작위오차는 모든 환자의 표준편차의 RMS 이다. 여기서 계통오차는 선량분포의 누적부분을 이동시키 는 결과를 초래하고, 무작위오차는 선량분포를 희미하게 하 게 한다. 3차원오차는 매일 위치잡이오차에서 ML, SI 그리 고, AP방향을 포함한 각 좌표로부터의 변위의 크기를 의미 하고 M L 2 + S I 2 + A P 2 에 의해 계산되었다. 또한 PTV에 대한 위치잡이오차의 여백을 계통오차와 무작위오차를 이 용하여 2.5Σ + 0.7σ에 의해 계산되었다.

계산된 위치잡이오차만큼 Isocenter를 이동하여 재치료 계획을 실시하였다. 각 치료계획의 선량평가를 위해서 선량 용적히스토그램을 이용하여 Standard영상을 기준으로 PTV의 선량균일지수(Homogeneity index; HI), 처방선량 지수(Conformity index; CI)를 각각 구하여 비교분석하였 고[11,12], 주변장기의 평가를 위해 OARs의 D₅와 V₂₀을 비 교분석하였다.

첫 번째 이동방향(Max direction)은 OARs의 선량을 높 이는 방향으로 Isocenter를 이동(Shift)하였고(ML:안쪽, SI:발쪽 AP:등쪽), 두 번째 이동(Min direction)은 그 반대 방향인 OARs의 선량을 낮추는 방향(ML:바깥쪽, SI:머리쪽, AP:배쪽)으로 Isocenter를 이동하였다. 다만, 동등한 비교 를 위해 PTV가 넓은 림프절을 포함한 환자 13명은 선량평가 에선 제외하였으며, 보통의 경우 심장은 왼쪽으로 치우쳐있 기 때문에 오른쪽 유방암 치료환자의 심장선량은 왼쪽보다 적으므로 V20 대신 V5를 사용하여 선량평가를 하였다.

4) 통계적 분석

통계적인 분석을 위한 모든 자료는 Microsoft excel 2016 을 통해 기록되었으며, 보다 효과적인 검증을 위해 이 모든 분석 방법은 SPSS(Windows ver.21, IBM, SPSS Ins., USA)를 이용하였다. 유방크기에 따른 세 그룹 간 Setup error의 비교 분석은 ANOVA를 통하여 검증하였고, p값이 0.05미만인 경우는 유의한 것으로 분석하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 위치잡이오차 분석

본 연구는 BCS를 받은 유방암환자의 DIBH-IMRT 시 매 일 IGRT를 시행하여 위치잡이오차를 평가하였다. Table 2 에서는 모든 환자의 위치잡이오차를 보여주며, Table 3에서 는 유방볼륨별 세 그룹 간의 위치잡이오차를 보여준다. 계산 된 Translation방향의 3D-error는 작은 유방볼륨그룹 (Small breast volume group; SBVG), 중간 유방볼륨그룹 (Medium breast volume group; MBVG) 그리고 큰 유방볼 륨그룹(Large breast volume group; LBVG)에서 각각 3.1 mm, 3.7 mm 그리고 4.1 mm로 나타났으며, Rotation방향 의 평균오차는 각각 0.4°, 0.6° 그리고 0.7°로 나타났다. MBVG이 SBVG에 비해 19.4%가 더 높게 나타났고, LBVG이 MBVG에 비해 10.8% 높게 나타났으며, LBVG이 SBVG에 비 해 32.3% 더 높게 나타났다. 더욱이 ML, SI, AP방향에서 계통오차는 LBVG이 SBVG에 비해 100%, 50%, 30% 더 높게 나타났고, 무작위오차도 35.7%, 19%, 35.7% 더 높게 나타났 으며, 여백 또한 77.8%, 40%, 38.2%로 나타났다. 마지막으 로, ANOVA분석을 통한 세 그룹 간 유의성검증에서 ML (P=0.009), AP(P=0.042)방향과 3D-error(P=0.003)에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(P<0.05). 하지만 SI방 향(P=0.307)과 Rotation방향(P=0.192)은 통계적으로 유의 하지 않았다.

2. 선량평가

그룹 간 위치잡이오차 평균값만큼의 Isocenter 이동에 따 른 재치료계획 시 PTV와 OARs의 선량분포의 변화는 Table 4, Table 5에서 보여 진다. 원발부위 위치와는 관계없이 위 치잡이오차로 인해 Isocenter가 이동되었을 때 HI값과 CI 값이 나빠진 것을 알 수 있다. OARs는 Max방향으로 이동 시 선량이 증가하였고 Min방향으로 이동시에 선량이 감소 하였다.

Ⅳ. 고 찰

1984년 Dutreix에 의해 발표된 연구를 필두로 환자의 자 세 정렬에 대한 연구는 꾸준히 이루어지고 있으며[13], 유방 암환자에 대한 위치잡이오차의 평가도 EPID와 CBCT를 이 용하여 다양하게 보고되어 있다. V.batumalai 등의 유방암 FB-tangential치료의 CBCT를 이용한 bony matching평 가에서는 ML=3.3 mm, SI=3.7 mm, AP=2.7 mm으로 나타 났고, Topolnjak등의 연구에서 ML=3.1 mm, SI=3.8 mm, AP=2.5 mm를 발견하였다[14.15]. 또한 TomoDirect치료 의 MVCT를 이용한 연구에서 계통오차가 ML=1.98 mm, SI=2.02 mm, AP=2.99mm로 나타났다[16]. DIBH를 이용 한 본 연구에서는 기존 연구들 보다 약간의 작은 오차 결과 가 나왔으며, 이는 2D-2D정합이 실제 유방암환자의 위치 잡이오차를 CBCT에 비해 과소평가하기 때문이다. 해상력 이 높은 3차원 영상으로 정확한 보정이 가능한 CBCT를 이 용할 시 위치잡이의 불확실성을 줄일 수 있다[17]. 하지만 매일 CBCT를 촬영할 경우 환자의 피폭선량을 증가할 수 있 으며, 유방암방사선치료에서 EPID와 CBCT의 차이는 미미 하여 CBCT가 우월하다고 간주하기에는 부족하다는 보고가 있다[14]. 또한 DIBH를 적용한 치료에서는 CBCT촬영시간 이 최소 1분이상이 필요하다는 점에서 촬영동안 환자의 호 흡정지는 쉽지 않을 것으로 판단되므로 CBCT의 사용이 한 계가 있다. 위치잡이오차의 크기는 FB 뿐만 아니라 DIBH에 서도 SI방향에서 가장 크게 나타났으며, 이는 기울어진 고 정기구를 사용하여 환자는 기울어져 있기 때문이다[18,19].

FB을 이용한 선행 연구에서 유방크기와 위치잡이오차간 의 상관관계가 있다는 보고가 있어[16], DIBH-IMRT환자 를 유방볼륨크기에 따라 분류하여 위치잡이오차와의 상관 관계를 알아본 결과, 모든 방향에서 유방크기가 큰 환자들 이 위치잡이오차가 크게 나타났다. 이는 FB뿐만 아니라 DIBH에서도 큰 유방환자는 위치잡이에 면밀한 주의가 필요 하다고 사료된다. 또한 본 연구처럼 전체유방의 볼륨을 측 정한 방법도 통계적으로 유의한 차이를 발견했으며, 유방볼 륨을 치료계획 시 쉽게 알 수 있는 장점이 있을 것으로 사료 된다.

기존 Tangential방식에서는 충분한 PTV의 여백을 주며 호흡에 의한 유방의 움직임을 고려하여 피부 바깥쪽으로 여 백을 2-3 cm을 확장하므로 호흡에 의한 PTV Coverage를 상실시키는 위험을 제거하였다. 그렇기 때문에 본 연구결과 의 위치잡이오차에도 PTV를 커버하기에 충분하며 이러한 이유로 대부분 기관에서는 주 1회 IGRT를 시행하고 있다. 하지만 IMRT시 PTV의 여백을 작아지는 것은 물론 피부 바 깥쪽으로 여백을 줄 수 없고, 치료부위는 공기와 신체가 만 나는 계면부위로 선량계산의 부정확성이 높아질 뿐 아니라 호흡과 움직임, 위치잡이오차의 대한 선량 변화도 매우 높 게 발생할 수 있다. 그래서 일일 IGRT가 요구될 것으로 사 료되며 피폭이 많은 CBCT 대신 2D-2D정합을 이용한다면 적은 선량으로 위치잡이 불확실성의 보정을 할 수 있을 것 이다[20-23].

다만, 본 연구에서는 DIBH시 호흡량에 따른 유방위치에 변화는 고려하지 않았으며, 호흡량에 따른 유방위치의 변화 가 심한 환자는 제외시켰다는 점에서 제한이 있다. 또한 2D-2D 정합으로 인한 Roll, Pitch방향의 회전오차는 분석 하지 못한 점과 회전오차를 적용한 선량분포의 변화를 고려 하지 못하여 추가적으로 심도 있는 연구가 진행 되어야 할 것으로 사료된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구에서는 유방암 DIBH-IMRT 치료 시 위치잡이오 차를 후향적으로 분석하였고 위치잡이오차를 적용한 재치 료계획을 통해 PTV와 OARs의 선량분포변화에 얼마나 영향 을 미치는지 알아보고자 하였다. DIBH를 적용한 치료에서 도 FB와 비슷한 위치잡이오차가 나타났으며 유방크기에 따 라 위치잡이오차가 커졌다. 또한 위치잡이오차로 인한 PTV 와 OARs의 선량분포의 변화가 나타났다.

따라서 유방볼륨이 1000 cc 이상인 큰 유방 환자는 위치 잡이 시 특히 관심을 가질 필요가 있을 것으로 사료되며 DIBH-IMRT치료 시 매일 IGRT로 인한 피폭선량 증가와 치 료시간 증가의 단점이 있지만, PTV의 선량분포 변화도 중 요하게 고려되어야 할 것으로 사료된다.