호주에서 다뤄진 MR Linac 논문이다.
MRI를 방사선치료에 접목하려는 시도는 예전부터 꽤나 있어왔고, ViewRay사의 MRIdian을 필두로, Elekta사의 Unity도 출시가 되었다.
자기장 강도에 따른 장비 순서라고 한다. 굉장히 흥미롭다.
Elekta사의 Unity가 1.5T로 자장이 가장 세다.
위 사진은 장비를 보여주는데
A는 Elekta사의 Unity
B는 호주의 개방형 시스템
C는 Aurora-RT
D는 MRIdian
개인적으로 B의 개방형 시스템이 신기하다.
이게 MRI와 접목하기 어려운 이유는 photon이 MRI 자장에 영향을 받아 직진성을 잃기 때문인데
이 논문에서는 아래와 같은 그림을 제시한다.
그래서 자기장에 평행하거나 수직인 방사선을 어떻게 우리가 목표하는 곳에 전달하는 것이 관건이다.
원래 이 시장은 MRIdian이 Co60을 이용하며 선도했으나, Linac의 결합으로 새로운 장이 시작되었다고 해도 과언이 아니다.
Linac의 작동에 대한 자기장에 영향이 있으므로, 먼저 MLC의 작동에 영향을 받고, 0.045T면 성능의 저하를 받는다고 한다.
이때 재설계하거나 호환 가능한 구성요소의 교체가 선택적인 사항이지만, 대부분 필드를 줄여 가동범위를 줄이는게 실질적인 대안이라고 한다.
그리고 하전입자인 전자의 영향이다. 위의 그림에 말하듯이 0.0014T면 전자의 이탈, 혹은 포커싱을 흔들수 있다. 그리고 0.06T 면 최대 79%의 빔 감소가 관찰 된다고 한다. 이때는 대부분 차폐로 필드를 줄이거나, 자성을 차폐하여 가우스 영역을 관리영역에 두는 것이 대안이라고 한다.
그리고 2차 전자, 산란의 영역도 영향이 있는데 이는 주 자기장 방향으로 전자들이 집중되는 전자집중효과(EFE)가 있고, 이로 인해 전자선오염의 이유가 된다.
필드에서 멀어져가는 자장의 원형경로에서 다시 전자들이 굽혀들어가는 전자복귀효과(ERE)라는것이 발생되는데 이것은 반음영이 커지고, 비대칭한 선량분포, 정확하지 않은 피부선량을 야기한다. 이때는 반대방향의 빔을 사용하거나, Inverse planning에 자장까지 고려하면 해결할 수 있다고 하는데, 쉽지는 않아 보인다.
MRLinac의 기본 요구사항은 전자기적으로 차폐가 되어야 한다는 것
외부 RF는 이미지에 간섭을 일으키므로, Linear 장비는 외부에 배치되거나, RF 차폐가 필수 적이다. 그리고 주 자장의 균일성이 보장되어야 한다. 그리고 영상신호를 감지하는 RF 수신기 코일과 입사 빔의 상호작용도 중요하다.
현재 photon 치료의 상용화는 이루어졌고, 나아가 양성자에도 접목하는 것이 청사진인 것 처럼 보인다. 독일에서 진행중인것 같은데, 앞으로의 행보가 기대된다.
- 서론
- 현대 방사선 치료는 종양을 정확하게 표적으로 삼고 정상 조직을 피할 수 있지만, 기존의 온라인 영상 기술의 한계로 인해 이 기술의 진정한 잠재력을 발휘하지 못하고 있습니다. 현재의 영상은 치료 계획을 위한 사전 CT 스캔이나 치료 시의 온보드 X-레이에 제한되어 있어, 치료 과정 중 발생하는 해부학적 변화나 생리적 변화에 대응하여 방사선 용량을 조정하는 것이 거의 또는 전혀 없습니다. MRI의 부드러운 조직 대비를 활용한 방사선 치료 계획의 개선과 치료 반응 모니터링에 대한 연구가 증가하면서, 치료실에서 실시간 지도와 적응을 실현하기 위해 MRI를 통합한 하이브리드 방사선 치료 시스템 개발이 추진되고 있습니다.
- 통합 문제
- MRI-리니어 가속기(Linac)를 통합하는 데는 두 가지 주요 구성이 있는데, 방사선 빔이 주 자기장에 '인라인'(즉, 평행) 또는 '수직'으로 설명됩니다. 강력한 자기장에서 리니어 가속기를 운영할 때 예상되는 상호 간섭 효과는 시스템의 각 구성 요소 관점에서 가장 잘 설명됩니다.
- 자기장이 리니어 가속기 작동에 미치는 영향
- 표준 임상 리니어 가속기는 자기장 내성이 1 G(0.0001 T)에 불과하므로, 방사선 치료 부서에서 리니어 가속기와 MRI 시스템의 배치에 대한 신중한 고려가 필요합니다. 가장 가까운 부분인 다중 리프 콜리메이터(MLC)의 작동이 자기장에 의해 저하될 수 있으며, 이는 전자가 가속되어 고에너지 X-레이 빔을 생성하는 과정에서도 영향을 미칩니다. 이러한 문제들은 대부분의 경우 장비에 대한 수동 차폐나 자석 자체에 대한 활동적 차폐를 통해 관리할 수 있습니다.
- 리니어 가속기의 자기장에서 MRI
- 리니어 가속기가 MRI 시스템 작동에 미치는 영향은 덜 명백하지만 마찬가지로 도전적입니다. MRI 시스템의 가장 기본적인 요구 사항은 전자기적으로 차폐된 방에서 보장되어야 합니다. 리니어 가속기는 이 방 밖에 위치하거나 RF 차폐의 일부로 통합되어야 합니다.
- 기존 시스템
- 이 글 작성 시점에 전 세계에는 다양한 단계의 구현을 거친 네 가지 다른 MRI-리니어 가속기 시스템이 있습니다. 고장력 이미지 품질과 전자기적 상호 작용 및 선량학적 영향을 최소화하기 위한 저장력 사이의 자기장 강도 순으로 현재 개발 중인 네 가지 MRI-리니어 가속기 시스템의 세부 사항이 제공됩니다. 이 시스템들은 각기 다른 설계를 가지고 있으며, 각각의 고유한 장점이 있습니다. 이 중 두 시스템은 이미 상업적 제품으로 출시되었습니다.
- MRI-리니어 가속기의 현재 상태
- 2017년에 두 개의 상업적 시스템이 환자 시험을 시작했습니다. 이러한 시스템들은 초기 임상 결과를 바탕으로, 향후 수십 년 동안 방사선 치료의 표준 임상 시스템이 될 것으로 예상됩니다.
- 미래 개발
- MRI-리니어 가속기의 두 시스템이 상업화되면서 MRI-리니어 가속기의 임상적 미래가 확보되었습니다. MRI의 기능적 영상 기능은 치료 효과와 개인화를 더욱 증대시킬 것입니다. MRI가이드 X-레이 치료의 명백한 성장으로, 과학자들과 임상의들은 실시간 MRI 가이드를 사용한 양성자 치료(MRIgPT)를 다음 단계로 고려하고 있습니다. MRIgPT에 대한 강력한 논리와 MRI-리니어 가속기에서의 진전을 감안할 때, 향후 5년 내에 임상 프로토타입 MRIgPT 시스템이 현실화될 가능성은 분명합니다.
Sincerely Subscriber.