큰 병변에 대한 기존 감마나이프 방사선수술은 종종 체적 또는 선량 분할 단계들로 수행된다. 체적 분할의 경우, 병변은 처방된 선량 하에서 하루 또는 이틀, 3 ~ 6개월로 분할된 다중 세션에서 조사되는 하위 체적들로 분할되곤 한다. 치료의 전체 과정 동안, 이전 단계의 치료 정보는 세션 사이의 좌표 변환을 통해 새로 장착된 정위 프레임 상의 후속 세션에 반영될 필요가 있다. 그러나 동일한 정위 공간을 제외하고 기존 감마나이프 시스템으로는 이전 선량 분포를 구현하는 것은 실제로 어렵다. 최신 감마나이프 플랫폼을 사용 하여 다단계 치료를 수행할 수 있기 때문에 치료 영역이 확장되고 있다. 이 연구의 목적은 정위적 공간에 기초한 영상 정합과 새로운 감마나이프 플랫폼을 사용하여 각 단계에서 처방 선량 결정과 같은 다단계 감 마나이프 방사선수술 전략을 소개하는 것이다. 일반적으로 영상 정합에서 수술적으로 내장된 기준점 또는 내부 해부학적 랜드마크들이 변환 관계를 결정하는데 사용된다. 저자는 내부 해부학적 랜드마크들을 사용 하는 예로서 4개 또는 6개의 해부학적 랜드마크를 사용하는 다중 세션 간의 좌표 변환 정확도를 비교하였다. 측정된 좌표들과 계산된 좌표들 사이의 불일치를 최소화하기 위해서 PseudoInverse 또는 Singular Value Decomposition을 사용하여 두 정위 공간 사이의 변환 행렬이 결정되었다. 변환 정확도를 평가하기 위해 측 정된 좌표와 변환된 좌표들 사이의 차이, 즉 Δr 이 10개의 랜드마크들을 사용하여 계산되었다. 10개의 랜드마크들 중 4개 또는 6개의 점들을 사용하여 좌표 변환을 결정하고 나머지는 접근 방법을 평가하는데 사용되었다. 두 가지 접근 방법에서 각각의 Δr 값은 0.6 ~ 2.4 mm, 0.17 ~ 0.57 mm 범위이었다. 게다가 병변 분할의 경우 한 번에 전체 병변의 치료와 동일한 효과를 제공하는 처방 선량을 결정하는 방법이 제안되었다. 동일한 정위 공간에서의 다단계 치료 전략은 전체 병변에 대한 치료를 먼저 디자인하는 것이며, 전체 치료 디자인 샷들은 각 단계 치료의 샷들로 나누어 각 단계별 샷들을 구성하고 각 단계에서 적절한 처방 선량을 결정한다. 결론적으로 저자는 다단계 치료 전략으로서 처방 선량 결정의 정확성을 확인하였고, 다중 세션 간의 좌표 변환을 결정하기 위해 적은 랜드마크들을 사용하는 것보다 가능한 많은 내부 랜드마크 들을 사용하는 것이 더 나은 결과를 산출함을 보았다. 향후 제안된 다단계 치료 전략은 여러 감마나이프 센터들의 틀 없는 분할 치료에 크게 기여할 것이라 사료된다.

감마나이프 방사선수술(GKRS)의 핵심 목표는 병변에 처방 등선량 표면의 일치성을 최대화하고 병변 주 변부 정상 조직의 방사선 효과를 최소화하는 것이다. 일치성 지표, 적용 범위, 선택성, 빔-온 시간, 기울기 지표(GI), 일치성/기울기 지표(CGI)와 같은 치료계획의 질과 관련된 다양한 종류의 지표들이 존재한다. 이 가운데 최상의 치료계획 평가 도구로서 우리는 일치성 지표, GI 및 CGI를 반드시 확인해야 한다. 특히 건 강한 정상조직의 합병증과 관련된 GI 및 CGI는 일치성 지표보다 더욱더 중요하게 여겨진다. 그래서 저자 는 치료계획 시스템 렉셀 감마플랜(LGP) 및 검증 방법 가변 타원체 모형화 기술(VEMT)을 사용하여 광범 위하게 적용되고 있는 GI 뿐 만 아니고 CGI, 새로이 정의된 일치성/기울기 지표를 계산하고 통계적으로 분 석하였다. 본 연구는 GKRS로 치료받은 두개 내 병변을 가진 10명의 환자를 대상으로 하였다. 저자는 단지 네 인자들: 처방 등선량 체적, 최대 선량의 30% 이상 체적, 병변 체적, 처방 등선량 절반의 체적 만을 가지 고 LGP와 VEMT를 이용해서 지표를 계산했다. 모든 데이터는 두 가지 다른 측정기법을 비교하는데 사용되 는 통계적 방법인 Paired t-test로 분석되었다. 10명의 사례에서 LGP와 VEMT 사이에 GI의 통계적 유의성은 관찰되지 않았다. GI의 차이는 -0.14에서 0.01 사이의 범위였다. LGP와 VEMT의 두 가지 방법으로 계산된 새롭게 정의된 기울기 지표 또한 통계적으로 유의하지 않았다. 저자는 LGP와 VEMT 사이에 처방 등선량 체적에 대한 통계적 차이를 발견하지 못했다. 최상의 치료계획을 결정하기 위한 또 하나의 평가 지표인 C GI도 통계적으로 유의하지 않았고 CGI의 차이는 –4에서 3까지 이었다. 똑같이 GKRS에 적합하게 새로이 정의된 일치성/기울기 지표도 통계 분석을 통해서 치료계획 평가를 위한 훌륭한 측정 기준으로 여겨진다. 통계분석 결과 VEMT는 GKRS에서 최상의 치료계획을 평가하기 위해 GI, 새로운 기울기 지표, CGI 및 새 로운 CGI를 고려했을 때 LGP와 우수한 일치를 보였다. 저자는 LGP 및 VEMT를 통해서 빠르고 쉬운 평가 도구의 적용성으로 인하여 GI 뿐 만 아니라 CGI와 새로이 정의된 CGI가 널리 사용되기를 기대한다.

본 연구는 방사선수술 치료계획 시 영상공동등록을 이용한 자기공명영상의 3차원적 위치에 대하여 구조 평가 및 뇌 정위 수술의 해부학적 기준점으로 사용되어지는 전교련(anterior commissure: AC)과 후교련(poste rior commissure: PC)의 일치성을 평가하여 방사선수술시 영상공동등록의 임상 적용 안전성을 확인하고자 한다. 정위 방사선수술 시행 후 2016년 3월~2017년 3월까지 영상공동등록을 이용한 자기공명영상 추적검 사를 시행한 32명의 영상을 이용하여 3차원 좌표 측정을 통한 후향적 연구를 시행하였다. 전교련의 3차원 좌표 오차는 1.0443 ± 0.5724 ㎜(0.10 ∼ 1.89), 후교련 3차원 좌표 오차는 1.0348 ± 0.5473 ㎜ (0.36 ∼ 2.24) 로 약 1 ㎜의 오차를 나타내었다. 자기공명영상 장비별 전교련과 후교련 좌표의 평균오차는 MR1(3.0 T)의 오차 값이 MR2 (1.5 T)에 비하여 낮게 나타났다. 영상공동등록 기법을 이용한 치료계획 시 자기공명영상의 오차를 최소화하여야 하며, 정확도를 확인하는 과정이 필요한 것으로 생각된다.

감마나이프 방사선수술 전방향 치료계획과 역방향 치료계획을 비교 분석하였다. 10 case의 청신경초종 영상을 이용 하여 동일한 조건으로 전방향 치료계획 1, 2(FP-1,2) 및 역방향 치료계획(IP)을 수립하고, 샷의 수(No of shot), conformity index(CI), Paddic conformity index(PCI), Gradiant index(GI), 치료시간 등을 비교 하였다. IP가 FP에 비 하여 샷의 수가 적었으며, 표적용적이 증가할수록 샷의 수는 증가하였다. CI는 FP-1:0.85, FP-2 :0.86, IP:0.94, PCI 는 FP-1:0.79, FP-2 :0.81, IP:0.78로 IP가 높거나 비슷한 결과를 보였다. GI는 FP-1:2.94, FP-2:2.94, IP:3.01로 비슷한 값을 나타내었다. FP를 기준으로 상대적 조사시간은 전체적으로 IP가 짧은 것으로 나타났다. IP는 FP와 비슷 하거나 우수한 평가값을 나타내고 치료계획에 소요되는 시간이 짧고 치료시간이 짧아 임상적으로 유용한 것으로 판단 된다.