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  • [J Korean Med Sci] Dosimetric Effects of Magnetic Resonance Imaging-assisted Radiotherapy Planning: Dose Optimization for Target Volumes at High Risk and Analytic Radiobiological Dose Evaluation.

    2015년 11월호
    [J Korean Med Sci] Dosimetric Effects of Magnetic Resonance Imaging-assisted Radiotherapy Planning: Dose Optimization for Target Volumes at High Risk and Analytic Radiobiological Dose Evaluation.

    건국의대 / 박지연, 서태석, 홍세미*

  • 출처
    J Korean Med Sci
  • 등재일
    2015 Oct;30(10)
  • 저널이슈번호
    1522-30. doi: 10.3346/jkms.2015.30.10.1522. Epub 2015 Sep 12.
  • 내용

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    Abstract

    Based on the assumption that apparent diffusion coefficients (ADCs) define high-risk clinical target volume (aCTVHR) in high-grade glioma in a cellularity-dependent manner, the dosimetric effects of aCTVHR-targeted dose optimization were evaluated in two intensity-modulated radiation therapy (IMRT) plans. Diffusion-weighted magnetic resonance (MR) images and ADC maps were analyzed qualitatively and quantitatively to determine aCTVHR in a high-grade glioma with high cellularity. After confirming tumor malignancy using the average and minimum ADCs and ADC ratios, the aCTVHR with double- or triple-restricted water diffusion was defined on computed tomography images through image registration. Doses to the aCTVHR and CTV defined on T1-weighted MR images were optimized using a simultaneous integrated boost technique. The dosimetric benefits for CTVs and organs at risk (OARs) were compared using dose volume histograms and various biophysical indices in an ADC map-based IMRT (IMRTADC) plan and a conventional IMRT (IMRTconv) plan. The IMRTADC plan improved dose conformity up to 15 times, compared to the IMRTconv plan. It reduced the equivalent uniform doses in the visual system and brain stem by more than 10% and 16%, respectively. The ADC-based target differentiation and dose optimization may facilitate conformal dose distribution to the aCTVHR and OAR sparing in an IMRT plan. 

     

    Author information

    Park JY1, Suh TS2, Lee JW3, Ahn KJ4, Park HJ5, Choe BY2, Hong S3.

    1Department of Radiation Oncology, University of Florida, FL, USA.

    2Department of Biomedical Engineering, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea. ; Research Institute of Biomedical Engineering, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea.

    3Department of Radiation Oncology, Konkuk University Medical Center, Seoul, Korea.

    4Department of Radiology, Seoul St. Mary's Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea.

    5Department of Radiation Oncology, Ajou University School of Medicine, Suwon, Korea. 

  • 키워드
    Diffusion Magnetic Resonance Imaging; Glioma; Radiotherapy Planning, Computer-Assisted; Radiotherapy, Intensity-Modulated
  • 연구소개
    수술 주변 부에 종양이 재발되었음에도 일반적인 방사선 영상에서 재발된 종양이 가시화되지 않는 경우, 기능영상을 통해 악성도를 평가하고 재발된 종양을 가시화하여 방사선량을 최적화하는 기술이 더욱 중요한 역할을 할 수 있습니다 (첨부그림 -1). 겉보기확산계수 (apparent diffusion coefficient, ADC) 영상을 이용한 IMRT의 선량 영향 및 효과를 예측, 평가하기 위하여 악성교종의 방사선치료를 위한 지침에 따라 T1/T2 강조MRI영상과 전산화단층촬영(computed tomography, CT) 영상을 이용한 일반적인 IMRT 치료 계획 (IMRTconv)과 ADC 영상을 함께 이용한 IMRT치료 계획(IMRTADC)의 선량분포 결과 (첨부그림-2)를 선량-체적 히스토그람 및 분석학적 방사선물리-생물학적 평가 방법을 이용하여 비교하였습니다. 그 결과, 본 연구 사례에서는 국소적 악성교종 종양체적에 선량 조형도(conformity)를 높이면서도, 종양에서 가까이 위치한 오른쪽 수정체와 뇌간에 조사되는 방사선량을 10% 이상 감소시킬 수 있었습니다(첨부그림-3). 종양의 종류에 따른 조직병리학적, 생리학적 특성 및 방사선치료 효과를 모니터링하여 이를 방사선치료계획 및 전략에 활용할 수 있는 영상들이 보다 다양해지고 있습니다. 또한 환자 특성에 맞는 영상을 선택, 분석하여 정확한 종양 체적을 결정하여 물리-생물학적 방사선치료계획을 수립하는 연구 및 기술들이 지속적으로 개발될 것으로 생각합니다. 그러나, 이를 임상에 적용하고 활용하는데 있어서, 첨단 영상 및 치료 기술의 참신성과 고도화에 맞추어 영상의 정확성, 재현성 및 활용의 적합성을 평가하고, 전달된 선량 분포의 검증 하에 보다 새롭고 다양한 기술들이 방사선치료에 적용되어야 할 것입니다.
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