등선량 분포와 선량-체적 히스토그램(Dose-Volume Histogram, DVH) 분석, 활용과 종류, 고려 사항

방사선 치료 계획을 수립하는 과정은 복잡하고 정밀한 작업입니다. 최적의 치료 효과를 얻기 위해서는 종양에 충분한 선량을 조사하면서 주변 정상 조직에는 최소한의 손상을 주어야 합니다. 이러한 목표를 달성하기 위해 다양한 치료 계획을 수립하고, 각각의 계획을 면밀하게 분석하여 최적의 계획을 선택하는 과정이 필수적입니다. 본론에서는 방사선 치료 계획 평가에 있어 핵심적인 역할을 하는 등선량 분포와 선량-체적 히스토그램(DVH)에 대해 자세히 알아보고, 이러한 도구들을 효과적으로 활용하는 방법에 대해 알아봅시다.

 

등선량 분포와 선량-체적 히스토그램(Dose-Volume Histogram, DVH) 분석, 활용과 종류, 고려 사항

 

 

등선량 분포 분석: 시각적 선량 분포 평가

 

 

등선량 분포는 환자의 CT 또는 MR 영상 위에 선량 분포를 2차원 등고선 형태로 표현한 것으로, 같은 선량 값을 나타내는 점들을 연결한 곡선들을 영상 위에 매핑한 것입니다. 이는 치료 계획의 선량 분포를 시각적으로 평가하는 데 매우 유용한 도구입니다. 등선량 분포를 통해 치료 계획의 전반적인 선량 분포를 직관적으로 파악하고, 종양에 충분한 선량이 조사되는지, 주변 정상 조직에는 과도한 선량이 조사되지 않는지 등을 확인할 수 있습니다.

 

 

 

등선량 분포의 종류 및 활용

 

 

최근 출시되는 치료 계획 장치들은 3차원적인 선량 계산을 수행하고, 이를 2차원 또는 3차원적으로 시각화할 수 있습니다. 이러한 장치들은 다양한 단면에서 선량 분포를 제공하여 치료 계획의 다각적인 분석을 가능하게 합니다. 선량 분포는 횡단면, 관상면, 시상면 등 다양한 단면에 대해 디스플레이가 가능하며, 3차원 등선량 표면(Isodose surface)으로도 표현할 수 있습니다. 3차원 등선량 표면은 선량 분포를 입체적으로 보여주어 치료 계획의 공간적인 특성을 더욱 명확하게 파악하는 데 도움을 줍니다.

 

등선량 분포를 분석할 때는 상대적인 선량 값으로 나타내기 위해 특정 지점의 선량 값이나 원하는 특정 값에 대해 정규화하여 보여줄 수 있습니다. 정규화는 선량 분포의 상대적인 형태를 강조하여 특정 영역에서의 선량 집중도를 파악하는 데 유용합니다. 하지만 이 경우 처방 선량을 지정한 등선량 곡선의 값에 따라 절대 선량 값이 달라지는 것이 보이지 않으므로, 최종적인 선량 분포는 반드시 절대 선량 분포로 확인해야 합니다. 절대 선량 분포를 통해 실제 환자에게 조사되는 선량 값을 정확하게 파악하고, 치료 목표 달성 여부를 평가할 수 있습니다.

 

 

 

통합 선량 치료계획(Summated plan or Composite plan)

 

 

경우에 따라 한 환자에 대해 여러 개의 치료 계획이 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 종양의 크기가 크거나 복잡한 형태를 가진 경우, 여러 개의 치료 계획을 조합하여 종양 전체에 균일한 선량을 조사하는 것이 효과적일 수 있습니다. 이때 적용된 치료 계획을 모두 하나로 묶어서 최종 결괏값을 확인할 수 있는데, 이를 통합 선량 치료계획이라고 합니다. 통합 선량 치료계획은 여러 치료 계획의 선량 분포를 합산하여 최종적인 선량 분포를 보여주므로, 치료 계획 간의 상호 작용을 평가하고 전체적인 선량 분포의 균일성을 확인하는 데 유용합니다.

 

선량 값들을 모두 합한 등선량 분포의 디스플레이를 통해 직접적으로 환자의 장기나 표적에 흡수되는 선량을 알 수 있어 정상적인 평가에 도움이 됩니다. 통합 선량 치료계획을 통해 종양에 충분한 선량이 조사되는지, 주변 정상 조직에는 과도한 선량이 조사되지 않는지 등을 종합적으로 평가하고, 치료 계획의 안전성과 효과를 극대화할 수 있습니다.

 

 

선량-체적 히스토그램(Dose-Volume Histogram, DVH) 분석: 정량적 선량 분포 평가

 

 

선량-체적 히스토그램(DVH)은 3차원 치료 계획 시스템을 통해 계산된 선량 값을 기반으로 각 관심 체적에 대한 선량 정보를 정량적으로 분석하는 데 사용되는 도구입니다. DVH는 특정 체적이 받는 선량의 분포를 그래프 형태로 보여주므로, 치료 계획의 선량 분포를 객관적이고 정량적으로 평가하는 데 매우 유용합니다. 이는 실제 임상에서 표적과 결정 장기에 대한 선량과 체적의 가이드라인을 적용하여 분석할 때 활용됩니다. DVH를 통해 치료 계획이 임상적 목표를 충족하는지, 즉 종양에는 충분한 선량이 조사되고 정상 조직에는 허용할 수 있는 수준의 선량만 조사되는지 등을 평가할 수 있습니다.

 

 

DVH의 종류: 미분 DVH와 적분 DVH

 

 

DVH는 '같은 간격의 선량 간격에 따라 특정 선량 간격에 받는 단위 체적의 합을 히스토그램으로 표현한 것'으로 정의되며, 이를 미분 DVH(Differential DVH)라고 합니다. 미분 DVH는 각 선량 간격에 해당하는 체적의 비율을 보여주므로, 특정 선량 범위 내에 있는 체적의 분포를 파악하는 데 유용합니다. 미분 DVH는 각각의 정해진 선량 간격(bin) 안에 들어있는 체적을 절댓값 또는 상댓값으로 표현합니다.

 

임상에서는 많은 경우 미분 DVH보다 적분 DVH(Cumulative DVH)를 많이 활용합니다. 적분 DVH는 특정 선량 이상을 받는 체적의 비율을 보여주므로, 특정 선량 기준을 충족하는 체적을 평가하는 데 유용합니다. 적분 DVH는 특정 선량 점 이상 들어가는 체적을 알고자 할 때보다 쉽게 판단할 수 있도록 도와줍니다. 선량 값이나 체적 값을 상대적인 비율(percentage)로 표현할 수도 있고, 경우에 따라 절대량으로 표현하여 볼 수도 있습니다.

 

 

DVH의 활용: 결정 장기 위험도 판단 및 표적 선량 균등도 평가

 

 

DVH는 결정 장기(OAR)의 위험도를 판단하는 데 매우 유용합니다. 결정 장기는 방사선에 민감하여 손상되기 쉬운 정상 조직으로, 치료 계획 시 선량 제한을 설정하여 보호해야 합니다. DVH는 선량에 대해 포함되는 체적 값을 보여줌으로써 치료 계획의 적절성을 판단하는 데 도움을 줍니다. 예를 들어, 특정 결정 장기에 대해 특정 선량 이상을 받는 체적의 비율이 허용할 수 있는 수준을 초과하는 경우, 치료 계획을 수정하여 결정 장기에 조사되는 선량을 줄여야 합니다.

 

표적 선량의 경우, 표적 내에서의 선량 균등도를 평가할 때 매우 유용하며, 이 경우 미분 DVH를 활용하면 특정 선량 범위 간격에서의 표적 선량의 체적 정보를 쉽게 알 수 있습니다. 표적 내 선량 균등도는 치료 효과를 극대화하기 위해 중요한 요소입니다. 표적 내 선량 불균등도가 높은 경우, 종양의 일부 영역에는 충분한 선량이 조사되지 않아 치료 실패로 이어질 수 있습니다. DVH를 통해 표적 내 선량 균등도를 평가하고, 필요한 경우 치료 계획을 수정하여 표적 전체에 균일한 선량이 조사되도록 해야 합니다.

 

치료 계획 시스템에서 계산된 결과를 기반으로 다양한 장기 및 표적에 관해 절댓값이나 상댓값으로 DVH를 그릴 수 있습니다. 또한, 각 관심 부위의 실제 체적과 평균 선량, 가장 많이 나타나는 선량, 최대 선량, 최소 선량 등 여러 가지 파라미터를 제공하기도 합니다. 이러한 파라미터들은 DVH 분석을 보조하고, 치료 계획의 선량 분포 특성을 더욱 상세하게 파악하는 데 도움을 줍니다.

 

 

DVH 분석 시 고려 사항

 

 

2차원 등선량 분포나 3차원 선량 분포를 보고 여러 개의 치료 계획을 분석하기에는 어려움이 따르지만, 특정 관심 체적의 DVH를 한 그래프상에서 비교한다면 쉽게 특정 체적에 들어가는 선량을 알 수 있습니다. DVH는 여러 치료 계획의 선량 분포를 비교하고, 각 치료 계획의 장단점을 파악하는 데 유용한 도구입니다.

 

DVH의 정보를 잘 활용하기 위해서는 치료 계획의 준비 단계인 관심 용적을 정의하는 내부 컨투어링(Contouring)이 선행되어야 합니다. 내부 컨투어링은 CT 또는 MR 영상에서 종양과 결정 장기 등 관심 영역을 정확하게 구분하고, 각 영역의 경계를 설정하는 과정입니다. 내부 컨투어링의 정확성은 DVH 분석 결과의 신뢰성에 큰 영향을 미치므로, 숙련된 전문가가 신중하게 수행해야 합니다.