• 대한방사선치료학회지
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• 제21권2호
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• pp.83-88
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• 2009

목 적: 온 보드영상(OBI)장치를 이용한 콘빔CT는 환자 치료 중 실시간으로 전산화모의치료 영상과 비교하여 환자의 자세 및 표적용적의 움직임과 셋업오차를 확인 할 수 있다. IMRT 시 콘빔CT를 이용해 환자의 자세 및 표적용적의 변화와 움직임을 확인하여 치료계획과의 오차정도를 산출하고, Automatic Match System을 이용하여 위치 보정을 한 후 전자포털영상 장치를 통하여 위치보정의 정확성을 검증하고, IMRT에서 콘빔CT의 유용성과 Automatic Match System의 정확성에 대하여 알아보고 자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 치료받은 IMRT 환자 중 두 경부 치료환자 3명, 골반부 치료환자 1명을 대상으로 치료 자세의 변동과 그에 따른 조사용적의 위치변동을 알아보기 위해 선형가속기에 장착된 온 보드 영상 장치를 이용해 콘빔 CT를 촬영하였다. IMRT 전 매 치료 시 마다 콘빔CT를 촬영하여 전산화단층모의치료 영상과 비교하여 좌표별로 치료계획과의 오차값을 확인하고 3D/3D Match의 Automatic Match System을 통하여 치료계획과 일치하도록 이동 보정한 후 전자포털영상 장치를 이용하여 검증, 평가하였다. 결 과: 치료 전 콘빔 CT와 전산화단층모의치료 영상 비교 시 두 경부에서 좌표별 평균오차는 Vertical 0.99 mm, Longitudinal 1.14 mm, Lateral 0.84 mm, Rotation $0.49^o$이고, 골반부의 평균오차는 Vertical 2.78 mm, Longitudinal 2.04 mm, Lateral 4.91 mm, Rotation $1.07^o$로 부위별로 다소 근소한 차이를 보였다. 보정 후 검증에서는 전자포털영상 장치에 의한 영상과 DRR 영상 비교 결과 0.5 mm 이내의 오차로 정확한 보정이 이루어졌음을 알 수 있었다. 결 론: 치료 전 콘빔CT 영상은 환자의 셋업오차와 장기 및 표적의 위치변화를 2차원적 영상의 비교와 달리 하나의 체적으로 재구성된 3차원적 영상으로 비교함으로써 보다 정확하게 위치변화와 표적용적의 변동 등을 측정, 보정하여 정확한 치료를 할 수 있으며, 그 오차 값을 산출하여 비교할 수 있다. 이상의 연구로 보아 콘빔CT는 치료계획과 일치하는 정확한 치료전달과 반복적인 치료재현성에 유용하였으며, 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다. 콘빔CT에 의해 향상된 정확도는 복잡한 모양의 표적용적과 급격한 선량분포의 변화가 나타나는 IMRT에서 더욱 필요하며 각 치료 부위별, 치료 목적별로 Match focus에 대한 기준을 연구해야 될 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권1호
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• pp.15-19
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• 2003

HDR (High dose rate) 근접 치료는 기존의 LDR (Low dose rate) 근접 치료에서 야기되었던 치료 시간이나 선량 최적화 등의 문제점을 해결하였기 때문에 자궁경부암 치료에 많이 사용되고 있다. 그러나, 단시간에 고선량이 조사되는 HDR 근접치료에서 치료 효과를 극대화시키기 위해서는 선량 계산 알고리즘, 위치 계산 알고리즘, 최적화 알고리즘이 정확하게 검증되어야 한다. 이를 위해서는 인체 등가 팬톰과 치료 계획 컴퓨터의 선량 분포 곡선을 비교함으로써 검증할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 검증이 가능하도록 자궁경부암용 팬톰을 설계, 제작하여 HDR 치료 계획 컴퓨터와 팬톰과의 선량을 비교, 평가하는 것이다 이 자궁경부암용 팬톰은 높은 해상도를 가진 선량 측정기를 사용하여 정량적인 평가가 가능하도록 제작되었고, 인체 등가물질인 물과 아크릴을 사용하여 제작하였다 또한, 팬톰 내의 방사선량 측정을 위해서 $\frac{1}{8}$ 인치 TLD (Thermoluminescent dosimeters) 칩과 공간 해상도가 1 mm 이내인 필름을 사용하였다. 이 자궁경부암용 팬톰는 HDR applicator의 고정을 위해 applicator 홀더의 홈 안에 HDR applicator가 삽입되게 제작하였고 세 개의 TLD 홀더에는 TLD 칩(TLD 간의 거리는 5 mm)이 정렬되게 제작하여 A점이나 B점 같은 특정 점의 절대 선량을 측정할 수 있게 제작하였다 필름은 3개의 직교(orthogonal) 평면에 삽입되도록 제작하여 상대 선량 측정이 가능하게 하였다. 사용된 치료 계획 시스템은 Nucletron Plato system이고, Microselectron Ir-192 소스를 사용하였다. 선량 평가 결과, TLD 선량의 경우 A, B point를 포함하여 직장과 방광 선량이 $\pm$4% 이내로 치료계획 컴퓨터(Plato, Nucletron)와 일치하였고, 필름의 경우 선량 분포 곡선이 치료계획 컴퓨터의 선량 분포 곡선 패턴과 거의 일치하는 우수한 결과를 보였다. 제작된 자궁경부암용 팬톰은 HDR 치료 계획 컴퓨터의 선량 계산 알고리즘의 평가 및 검증에 유용하게 사용될 것이고, 이 팬톰은 강남성모병원 치료방사선과 HDR 근접치료 기기의 선량과 위치확인의 QA(quality assurance) 도구로써 사용하려고 추진 중에 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권1호
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• pp.8-14
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• 2003

두경부 및 흥부에서 척수 견딤선량은 방사선 치료 제약 조건중의 하나이다. 이 영역에서 척수 견딤 선량을 임상적으로 허용 가능한 수준으로 유지하면서 표적에 임상적으로 유의한 선량을 전달하는 것은 쉽지 않은 문제이다. 기존의 치료 방법을 적용할 때 따르는 문제를 해결하기 위해 동적 다엽콜리메이터(dynamic multi leaf collimator, dMLC)를 사용한 척수의 부분 차폐 기법(spial cord partial block technique)을 개발하였다. 이 기법은 기존의 3차원 방사선 치료 계획 장치를 사용하여 치료계획을 수립한다. 치료 계획 절차는 표적을 잘 포함 할 수 있는 빔 방향 및 빔 개수를 설정한 후, 척수 등 방사선 민감 장기를 보호하기 위한 부분차폐를 적용하여 최적화된 선량분포를 만들어 낸다. 이 기법의 유용성을 평가하기 위해 동일한 환자에 대해 기존의 치료 계획과 PBT 치료 계획을 수립하여 상호 비교 평가하였다. 평균 선량과 DVH를 치료 계획 평가 인자로 사용하였다. 임상 적용 가능성을 위해 일련의 정도관리를 수행하여 평가하였다. 이 정도관리는 선량 분포 검증에 대한 필름 도시메트리와 단일점 측정으로 구성되어 있다. PBT 치료계획이 기존의 치료계획 보다 좋은 결과를 얻을 수 있었으며, 두경부에서 유용한 치료 기법임을 볼 수 있었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제36권1호
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• pp.28-34
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• 2011

세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radiotherapy, IMRT)의 정도관리를 위해서 독립적인 방법으로 선량검증을 하는 것은 중요하다. 독립적 선량검증을 위해 팬톰과 이온전리함을 이용한 측정 방법이 보편적으로 이루어지지만 많은 시간과 노력이 요구된다. 본 연구에서는 세기조절방사선치료 시 시간에 따른 다엽콜리메이터의 움직임을 기록한 dynalog 파일을 이용하여 치료계획에서 도출된 총 실제 플루언스와 실제 치료 시의 모니터유닛(monitor unit, MU) 공간분포를 비교함으로써 간편한 세기조절방사선치료 정도관리 기술을 개발하였다. DICOM RT plan 파일로부터 총 실제 플루언스를 추출하고 MATLAB 코드를 이용하여 실제 치료 시 MU 공간분포를 dynalog 파일로부터 계산하였다. 개발된 방법의 효용성을 검증하기 위해 단계별조사기법과 동적조사기법으로 치료 받은 각 5명의 환자 데이터를 후향적으로 분석하였다. 분석 방법은 상용프로그램(Verisoft 3.1, PTW, German)에서 제공하는 감마인덱스를 사용하였다. 분석 결과 실제 치료 시의 MU 공간분포와 치료계획 상의 MU 공간분포 일치도가 평균 $97.8{\pm}1.33$%로 높은 일치도를 나타냈다. MU 공간분포 재구성의 정확도는 동적조사기법보다 단계별조사기법이 평균 1.4% 높았다. 본 연구에서 개발된 기술을 통해 세기조절방사선치료의 선량검증을 효과적으로 수행할 수 있다. 또한 분할치료 시 선량보정에 적용함으로써 맞춤형치료(adaptive radiotherapy)를 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제19권2호
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• pp.113-122
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• 2007

목 적: 토모테라피 치료 계획 시 여러 가지 다양한 빔 조절 인자들의 수정으로 얻어진 각각의 치료 계획 결과를 특정한 선량체적 히스토그램 표지자(DVH-Index)를 이용하여 치료 전에 비교 함으로써 최적의 치료 계획을 효율적으로 도출할 수 있는 방안을 제시하고자 하는데 목적이 있다. 대상 및 방법: 토모테라피 적응증례를 가진 3명의 환자(두경부, 복부, 골반부)를 대상으로 치료 전 PQ 5000 (CT simulator, Philips)을 이용하여 전산화 단층 촬영영상을 얻었고, pinnacle ver 7.6c (3D RTP, ADAC)에서 종양 조직과 정상조직의 윤곽선을 묘사하여 토모 치료계획 장비(hi-art system ver 2.0)로 전송한 후 빔 조사야, 피치 혹은 중요도를 각기 다르게 설정하고 치료 계획을 실시하였다. 각각의 치료 계획은 종양 부위와 정상 부위의 선량 통계량(최대선량, 최소선량, 평균선량, 선량체적)을 구하여 치료 적절성을 비교하였고 또한 선량 체적 히스토그램을 이용하여 종양 표적 내의 균일성 지수(homogeneity index, HI), 종양 표적에 대한 선량 조형 지수(conformity index, CI), 정상 조직에서의 선량 감소 지수(dose gradient index, DGI)를 이용하여 치료 계획을 비교한 후 두 가지 비교 결과의 유사성을 확인 하였다. 결 과: 3명의 환자를 대상으로 각각 시행한 3가지 치료 계획을 등 선량 분포와 선량 통계량을 통해 비교한 결과와 선량 체적 히스토그램 표지자를 이용한 치료 계획의 비교 결과 두부, 복부와 골반부에 치료 부위를 가진 환자에 있어서 모두 동일한 치료계획을 우월하게 판정하였다. 결 론: 토모테라피의 치료 계획 비교 시 선량 체적 히스토그램의 표지자를 이용한 방법은 특정한 치료 목표에 따라 다소간의 차이를 나타낼 순 있으나 종양 조직에 대한 선량분포의 적절성과 전체적인 정상조직의 고 선량 위험도를 반영함으로써 다수의 치료계획을 단시간에 상호 비교 검증 할 수 있는 적절한 방법으로 사료 된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권4호
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• pp.231-240
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• 2008

방사선치료계획시스템의 MU계산 결과를 포괄적이고 독립적으로 검증할 수 있고 빔데이터 관리를 위한 사용자 친화적인 프로그램을 개발하였다. 선량계산의 정확성을 향상시키기 위해서 축이탈 인자, 빔 경화효과, 비균질성 보정 등의 요소를 계산 알고리듬에 포함하였고 상시적 정도관리 결과로 측정된 빔데이터로의 경신이 용이하도록 하였다. 기준깊이, SSD 등의 측정조건이 다를 때에 보정하는 알고리듬을 구현하였다. 상용 스프레드시트의 워크시트 함수를 빔데이터베이스 접근에 사용하였고, Visual Basic for Application (VBA) 개발환경을 사용하여 graphic user interface (GUI)를 구현하였다. 프로그램의 정확도를 평가하기 위하여 동일한 빔 데이터를 가진 치료계획 시스템을 이용하여 213개의 경우에 대한 팬톰의 선량을 계산하고 비교하였다. 또한 3차원 입체조형방사선 치료를 받은 17명의 환자데이터로부터 108개의 MU계산 기록을 추출하여 본 프로그램에서 계산된 MU와 비교하였다. 가상의 팬톰을 대상으로 계산을 수행한 결과, 과도한 비균질 영역계산을 제외하면 계산된 MU가 치료계획시스템과 3% 이내에서 잘 일치하였고, 환자 데이터를 이용한 계산에서도 과도한 비균질 영역 계산을 제외한 모든 계산에서 최대오차가 5% 이하로 나타났다. VBA 및 Microsoft Excel 워크시트 인터페이스를 이용하여 임상에 이용될 빔데이터 자료의 자동 생성 및 빔데이터 비교 템플릿 등의 용이성이 판명되었다. 본 프로그램을 이용하여 치료계획시스템의 정확성을 포괄적으로 검증할 수 있으므로 치료계획시스템의 정도관리 및 환자의 독립적 선량검증을 효과적으로 수행할 수 있다. 빔데이터베이스 생성 기능을 이용하여 빔데이터의 주기적 관리 경신 및 대단위 빔데이터베이스의 모니터링을 효율적으로 수행할 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.449-457
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• 2015

전립선암의 방사선치료에서 토모테라피와 용적변조회전치료(volumetric modulated arc therapy, VMAT)의 치료계획에 따른 유용성 평가를 위해 흡수선량, 선량체적곡선(dose volume histogram, DVH), 치료효율성, MapCHECK2를 이용한 선량 검증 정확도 결과를 각각 비교 분석하였다. 대상으로는 2014년 7월부터 12월까지 H 대학병원 방사선종양학과에서 토모테라피 치료를 받은 전립선암 환자 중 12명을 무작위로 선택하였다. 흡수선량과 DVH를 분석한 결과 종양조직과 방광에서 두 방사선 치료계획이 근소한 차이를 나타냈지만 처방선량의 오차범위인 -5%에서+3%안에 포함됐고 정상조직 부작용 확률 권고치인 견딤선량 범위를 넘지 않았다. 치료시간은 2.5배 짧고 MU(monitor unit)도 10.3배 작아 VMAT가 치료효율성이 높았다. 선량정확도는 모두 95% 이상의 통과기준에 포함 되었으며 VMAT가 2.3% 더 높게 나타났다. 토모테라피와 VMAT 모두 종양조직에 적합한 선량이 흡수되었으며 정상조직의 견딤선량 범위를 넘지 않아 선량분포특성에서 큰 차이는 없었다. 하지만 치료시간이 짧고, total MU가 낮아 치료효율성이 좋고 선량 검증의 정확도 또한 우수한 VMAT를 선택하는 것이 치료에 더 유용할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.233-241
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• 2014

본 연구에서는 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 이용하여 방사선 치료계획 시 3차원 흡수선량 분포 검증을 위한 정도 관리 소프트웨어를 개발하여 겔을 이용한 3차원 선량분석 방법을 제시하고자 한다. 우선 치료계획상의 3차원 흡수선량 데이터와 측정한 겔 광학밀도 데이터의 입출력 기능을 구현하였고, 변환 테이블을 이용하여 광학밀도를 흡수선량으로 변환하는 기능을 구현하였다. 겔에서 측정된 흡수선량과 치료계획상의 흡수선량 분포간의 기하학적 매칭을 위하여 3D 볼륨 데이터의 x, y, z 방향 및 회전 변환을 구현하였다. 매칭이 완료된 두 선량 분포간에 일치도를 검증하기 위하여 3차원 감마 인덱스알고리듬을 구현하였고, 감마 통과 지도(gamma passing map) 기반의 일치도 확인 기능을 구현하였다. 광학밀도와 흡수선량간의 관계를 분석하기 위하여 원기둥 형태의 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 대상으로 X-선 전산화 단층촬영기를 이용하여 CT 영상을 획득하였고, 방사선 치료계획 시스템(Eclipse, Varian, Palo Alto)을 이용하여 원반 형태의 6개의 가상 표적을 생성하여, 각각에 1 Gy에서 6 Gy까지 선량이 전달되도록 입체조형 방사선 치료계획을 수립하였다. 다음으로 광학 CT 스캐너($Vista^{TM}$, Modus Medical Devices Inc, Canada)를 이용하여 기준 투영 영상들을 획득하였고, 치료계획과 동일하게 겔에 방사선을 조사하였다. 조사2시간 후 매 2시간 간격으로 광학 CT 스캐너로 투영 영상 셋을 획득 후 3차원 광학밀도 데이터로 재구성하였다. 실린더 중심축을 따라 치료계획상의 흡수선량 프로파일과 광학밀도 프로파일을 추출하여 광학선량 대비 흡수선량 대응 테이블을 정의하였다. 이후 본 연구에서 개발한 소프트웨어를 이용하여 3차원상의 선량 분포의 일치도를 평가하였다. 광학밀도와 흡수선량간에는 supra-linear 관계가 나타났으며, 광학밀도는 그 크기에 따라 24시간당 60% 전후로 감쇄하였다. 측정된 흡수선량은 중심축 부근에서는 치료계획 선량과 잘 일치하였으나, 주변부로 갈수록 크게 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 이로 인하여 3D 감마 통과율은 선량 차이율과 DtoA 각각 3%/3 mm의 조건하에 70.36%로 낮게 나타났다. 이러한 결과는 광학 CT 스캐너 내부의 오일과 $PRESAGE^{REU}$ 겔간의 굴절률이 정확하게 매칭되지 않아서 광학 스캔 시 빔이 굴절되어 부정확한 데이터를 만들어 내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 정도 관리소프트웨어는 3차원 겔 선량을 비교 분석하기에 유효한 것으로 평가되었으나, $PRESAGE^{REU}$ 겔로부터 정확한 흡수선량데이터를 획득하기 위해 겔 선량측정 과정의 많은 개선이 요구된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권1호
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• pp.23-30
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• 2012

목 적: Analytical Anisotropic Algorithm (AAA)을 사용하여 계산된 폐 부위 방사선치료계획은 Pencil Beam Convolution (PBC) Algorithm 기반의 MU 검증 프로그램을 이용하였을 때 MU의 오차가 발생하여 MU 검증 프로그램 사용에 어려움이 있다. 본원에서는 AAA를 사용하여 계산된 치료계획을 검증할 방법에 대하여 연구하였다. 대상 및 방법: Eclipse treatment planning system (Version 8.9, Varian, USA)을 사용하여 폐 부위 정위적체부방사선치료(Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT) 7건에서의 총 57개 조사야(Field) 각각에 대하여 선량계산 알고리즘으로 PBC와 AAA를 사용하여 계산하였다. 수립된 치료계획의 MU를 자체 개발하여 사용 중인 MU 검증 프로그램의 MU와 비교 분석하였다. PBC 알고리즘과 AAA에서 발생한 오차에 영향을 미칠 수 있는 조사야크기(Field size), 방사선이 폐 조직을 통과한 거리, 방사선이 종양 조직을 통과한 거리, 유효깊이(Effective depth) 등 4가지 변수에 대하여 오차와의 상관관계를 상용 프로그램을 이용하여 분석하였다. 결 과: PBC 알고리즘의 오차는 $0.2{\pm}1.0%$로 나타났으며 AAA의 오차는 $3.5{\pm}2.8%$로 나타났다. 또한, 오차에 영향을 미칠 수 있는 4가지 변수에 대해 분석한 결과, 방사선이 폐 조직을 통과한 거리와 MU의 오차와의 관계에서 상관계수 0.648 (P=0.000)로 유의하게 증가하였고, ${\Delta}_{AAA}$=L.P 0.00903+0.02048이라는 MU 보정인자를 산출해 낼 수 있었으며 MU 보정인자를 MU 검증 프로그램에 적용한 결과, 적용 전 $3.5{\pm}2.8%$의 오차는 $0.4{\pm}2.0%$ 이내로 줄어들었다. 결 론: 본 연구에서는 방사선이 폐 조직을 통과한 거리가 커질수록 MU 검증 프로그램과의 오차가 커짐을 알아냈으며, MU보정인자라는 간단한 방법을 통해 AAA 알고리즘의 MU를 검증할 수 있게 되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권3호
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• pp.128-138
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• 2014

여닫이형 방사선 치료에서, 잔여 움직임으로 인하여 방사선은 실직적인 질병의 부위 뿐만이 아니라 주변 정상조직까지 투여 되도록 되어 있다. 비록 표적이 방사선 투여 중 움직이지만, 방사선이 최소한도로 실질적인 부위 (임상적 표적 체적)에 조사되기를 원한다. 본 연구의 목적은 여닫이형 치료에 있어서 방사선이 실질적인 표적에 투여되는지를 검증하고, 여닫이 범위, 움직임의 정도 및 임상적 표적체적의 크기의 변화에 따라, 표적및 주변 조직에 투여되는 방사선의 경향을 연구하는 데 있다. 이 목적을 달성하기 위하여, 실험 및 이론적인 연구를 고안하여 수행하였다. 직육각형 및 피라미드형의 표적 체적을 내포하는 팬텀을 만들어 움직이며 4차원 영상을 얻었다. 여러 여닫이 범위를 얻어진 영상에 적용하여 치료계획용 내부표적(표적체적 및 내부 움직임범위포함)을 만들었다. 직육각형 표적에는 전통적인 치료계획을 그리고 피라미드형 표적에는 세기 변조형 치료계획을 세웠다. 평판형 다이오드에 치료계획에서 얻어진 여닫이형 방사선을 수직으로 조사하여 실험적으로 선량평가를 수행하였고 또한 움직이는 상황에서 선량투여를 전산적으로 모사하였다. 본 연구는 두 표적에 대한 반음영 영역의 확장 및 움직임으로 인하여 방해 받았으나 확실하게 수행된 표적 선량투여 그리고 주변 조직에 투여된 상당량의 선량등을 수반하는 잔여움직임의 영향을 정량적으로 그리고 해석적으로 분석하였다. 선량-체적 히스토그램 분석에 따르면, 내부표적에는 여닫이 범위 또는 움직임 정도가 감소함에 따라 또한 표적체적이 증가함에 따라 선량이 증가함을 보였고, 내부 움직임 범위에 해당하는 체적에 대하여는 여닫이 범위 또는 움직임 정도가 감소함에 따라 선량이 증가하였고, 마지막으로 주변 정상조직에 대하여는, 내부 움직임 범위와는 반대의 경향을 보였다. 본 연구는 잔여움직임의 영향에 대하여 확실한 이해를 주었고 호흡행태가 재생되는한 불연속적인 투여과 표적의 움직임에도 불구하고 여당이형 방사선 치료는 안전함을 입증하였다. 본연구에서 수반된 절차와 전산적 모델은 여닫이형 치료의 시작점 검증, 주기적인 품질관리 및 환자별 검증에 사용될 수 있다. 환자별 영상에 선량을 재구성하는 방향으로 추후 연구가 필요하다.