• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2005년도 제30회 춘계학술대회
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• pp.11-15
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• 2005

입체조형 및 세기조절 방사선치료가 보편화되어 가고 있는 현 시점에서, 치료율을 높이기 위해 종양처방선량은 증가시키는 반면 부작용은 최소화하고자 하는 요구가 증가하고 있다. 셋업오차 및 체내운동(internal motion)은 이러한 요구를 충족시키는데 대한 한계로 작용하고 있다. 4차원방사선치료(4-dimensional radiation therapy)는 체내운동을 최소화시키거나 또는 움직임을 추적하여 방사선치료를 시행함으로써 “종양선량최대화/정상조직선량최소화”라는 고정밀방사선치료의 요구에 부응할 수 있는 치료기술로 기대를 모으고 있다. 체내운동은 호흡에 의한 움직임과 같이 단기적으로 발생되는 조사분할내(intra-fraction)와 종양의 수축, 체중 변화 등과 같이 장기적으로 발생하는 조사분할간(inter-fraction)움직임으로 구분되는데, 본 연제에서는 주로 조사분할내 움직임, 즉 호흡에 의한 움직임에 대처하는 4차원방사선치료를 위한 동적영상 획득 및 방사선치료계획과정에 초점을 맞추어 소개하고자 한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제22권4호
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• pp.316-324
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• 2004

목적 : 간 등의 상 복부에 위치한 종양의 방사선 조사 체적은 호흡에 의한 종양의 이동을 포함하기 때문에 방사선 조사 체적이 증가되어 방사선 독성 및 정상조직 선량이 증가하게 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 동 팬텀과 초음파센서를 이용하여 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 획득하고, 획득한 데이터의 역 값을 이용해 환자침대를 조절해줄 수 있는 호흡운동 조절 방사선치료 기술을 개발하고자 한다. 대상 및 방법 : 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 평가하기 위해 제작한 팬텀은 조정기(BS II, 20 Mhz, 8K Byte), 센서(Ultra-Sonic, range $3\~3$ m), Computer (RS232C), Sewo Motor (Torque 2.3 Kg) 등으로 구성하였고, 제어와 구동을 위한 획득-보정-분석 프로그램을 작성하였다. 최대 2 cm 범위 내에서 팬텀을 움직이게 하였고, 팬텀의 움직임과 보정이 순차적으로 일어나도록 프로그램하였으며, x, y, z가 연속적으로 움직이도록 구성하였다. 임의의 움직임 데이터(유격이 2 cm이 되도록 하여 3차원 데이터 형태)를 입력하여 동 팬텀을 조정하고, 동시에 팬텀 움직임을 초음파 센서를 이용하여 획득한 후, 두 데이터간의 비교, 분석을 시행하였다. 이후 쥐(Guinea-pig, about 500g)를 이용하여 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 획득한 후 획득한 데이터의 역 값으로 팬텀을 구동시킴으로써 실시간 호흡운동 조절 방사선치료 기술을 평가하였다. 결과 : 팬텀 실험에서 3 차원 입력데이터에 대한 팬텀 보정 데이터간의 정확성을 시간에 대한 거리 값으로 비교한 결과 ${\pm}1\%$ 이내의 정확성을 알 수 있었고, 이에 필요한 보정시간은 $2.34{times}10^{-4}$초임을 알 수 있었다. 또한 동물 실험에서도 동일한 방법으로 시간에 대한 거리 그래프와 획득-보정간의 지연 시간 등을 분석한 결과 팬텀 데이터와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 결론 : 팬텀, 동물 실험 모두에서 시간에 대한 거리 값과 각각의 경우에 획득-보정간의 지연 시간을 분석한 결과 데이터 값은 ${\pm}1\%$ 이내에서 일치하였으며, 데이터 획득-보정 지연 시간은 2.34H10-4 초 이내 즉, 실시간으로 얻을 수 있어 새로운 호흡운동 조절 방사선치료 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2004년도 제29회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.122-125
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• 2004

폐, 간 등의 상 복부에 위치한 종양의 방사선 조사 체적은 호흡에 의한 종양의 이동을 포함하기 때문에 방사선 조사체적이 증가되어 방사선 독성 및 정상조직 선량이 증가하게 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 동 팬텀과 초음파센서를 이용하여 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 획득하고, 획득한 데이터의 역 값을 이용해 환자침대를 조절해줄 수 있는 호흡운동 조절 방사선치료 기술을 개발하고자 한다. 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 평가하기 위해 제작한 팬텀은 조정기(BS II, 20 Mhz, 8K Byte), 센서(Ultra-Sonic, range 3 cm${\sim}$3 m), Computer(RS232C), Servo Motor (Torque 2.3 Kg)등으로 구성하였고, 제어와 구동을 위한 획득-보정-분석 프로그램을 작성하였다. 최대 2 cm 범위 내에서 팬텀을 움직이게 하였고, 팬텀의 움직임과 보정이 순차적으로 일어나도록 프로그램 하였으며, x, y, z가 연속적으로 움직이도록 구성하였다. 임의의 움직임 데이터(유격이 2 cm이 되도록 하여 3차원 데이터 형태)를 입력하여 동 팬텀을 조정하고, 동시에 팬텀 움직임을 초음파 센서를 이용하여 획득한 후, 두 데이터 간의 비교, 분석을 시행하였다. 이후 쥐(Guinea-pig, about 500g)를 이용하여 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 획득한 후 획득한 데이터의 역 값으로 팬텀을 구동시킴으로써 실시간 호흡운동 조절 방사선치료 기술을 평가하였다. 팬텀 실험에서 3 차원 입력데이터에 대한 팬텀 보정 데이터 간의 정확성을 시간에 대한 거리 값으로 비교한 결과 ${\pm}$1% 이내의 정확성을 알 수 있었고, 이에 필요한 보정시간은 2.34 ${\times}$ 10-4 초임을 알 수 있었다. 또한 동물 실험에서도 동일한 방법으로 시간에 대한 거리 그래프와 획득-보정 간의 지연 시간 등을 분석한 결과 팬텀 데이터와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 팬텀, 동물 실험 모두에서 시간에 대한 거리 값과 각각의 경우에 획득-보정 간의 지연 시간을 분석한 결과 데이터 값은 ${\pm}$1%이내에서 일치하였으며, 데이터 획득-보정 지연 시간은 2.34 ${\times}$ 10-4 초 이내 즉, 실시간으로 얻을 수 있어 새로운 호흡운동 조절 방사선치료 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권1호
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• pp.27-34
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• 2007

호흡운동 조절 방사선치료 시 환자체표면 움직임을 추적하여 실시간 보정하고자 한다. 본 연구에서 사용한 시스템은 치료테이블에 기반을 둔 동 팬텀(CBMP, couch based computer-controlled motion phantom), 초음파 센서 및 제어, 구동, 분석 프로그램 등으로 구성하였다 동물실험 결과 호흡주기는 2.9초이었고, 호흡진폭은 6mm이었다. 실시간 체표면 추적시스템의 유용성 평가에 중요한 항목인 호흡운동 획득-보정간의 지연시간은 $2.34{\times}10^{-4}sec$ 초이어서 호흡운동 조절 방사선치료 시 사용할 수 있는 새로운 실시간 체표면 추적 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권1호
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• pp.41-52
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• 2002

목적 : 호흡주기에 따른 위치변동 감지센서를 이용하여 종양의 위치가 일정워치에 있을 때만 방사선을 치료하는 호흡 동기치료기구를 제작하고 일정한 호흡주기 상태에서 수행된 CT simulation과 3차원 입체조형치료계획에 따라 방사선을 치료하는 시스템을 개발하고자 하였다. 호흡유무에 따른 종양의 치료 마진(margin)을 측정하고 계획용표적체적(planning target volume:PTV)의 크기에 따른 선량체적표(dose volume histogram:DVH)와 종양억제확률(tumor control probability:NTCP), 건강조직손상확률(normal tissue complication probability:NTCP) 및 선량 통계자료를 통하여 치료성과를 평가하고 선량증강 범위를 예측하고자 하였다. 대상 및 방법 : 종양이 비교적 작고 전이가 없는(T1N0M0) 5명의 폐암환자를 선택하여 X-선 조준장치를 이용하여 횡격막의 이동거리를 측정하는 방법으로 내부장기의 운동을 평가하였다. 호흡동기치료기구는 끌어당김 센서가 부착된 허리띠 모양으로 구성되었으며 이를 흉곽 또는 복부에 부착하여 호흡주기에 의한 흉곽의 크기변동에 따라 센서의 회로가 개폐되고 이것을 선형가속기의 조종간에 연결하는 간단한 기구로서 감도와 재현성이 높았다. 호흡을 배기한 후 일시적 호흡이 정지된 상태에서 Spiral-CT (PQ-5000)로 3차원 영상을 획득하고 Virtual CT-simulator (AcQ-SIM)에 의하여 종양의 위치와 주위 장기들을 확인 도시하였으며 3차원 치료계획장치(Pinnacle, ADAC Co.)를 이용하여 3차원 입체조형치료를 계획하였다. 치료계획의 평가는 호흡동기치료기구의 사용유무에 따른 PTV의 크기에 따라 최적 선량분포를 구사하였으며 각각의 DVH, TCP, NTCP 및 선량통계자료를 도출 비교 검토하였다. 결과 : X-선 simulation에서 폐암환자의 횡격막 이동은 약 1 cm에서 2.5 cm로서 평균 1.5 cm로 측정되었고 자유호흡시 PTV는 CTV (clinical target volume)에 약 2 cm 마진을 주었으며 호흡동기치료기구를 사용하였을 때는 0.5 cm 마진이 적당한 것으로 측정되었다. 종양의 PTV는 연장 마진의 거의 자승비로 증가하였으며 TCP의 값은 마진 범위 $(0.5\~2.0\;cm)$에 관계없이 거의 일정하였고 NTCP의 값은 마진 크기에 따라 평균 $65\%$로 급속히 증가하였다. 결론 : 호흡주기에 따른 위치변동 감지센서를 이용한 호흡동기치료기구는 종양의 위치가 일정할 때만 방사선이 조사되는 간단하고 정확한 장치로서 3차원 입체조형치료 및 강도변조방사선치료에서 매우 유용한 장치임을 확인할 수 있었다. 또한 호흡조절 방사선입체조형치료방법의 기술과 시술절차를 확립시키고 정량적인 선량평가를 위하여 DVH, TCP, NTCP 등의 정량분석과 종양의 투여 선량 증가량(dose escalation)을 예측하는 기초자료를 제공할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권3호
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• pp.164-173
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• 2004

포항 지열 개발지역에서 지열수 유동을 파악하기 위하여 자연전위(self-potential; SP) 탐사를 수행하고 양수시험 동안에 SP 장기 관측을 실시하였다. 이를 위해 시추 작업이 시작되기 이전에 대상 지역의 자연전위의 분포를 알아보기 위하여 배경 SP 탐사를 수행하였다. 양수시험은 2003년 12월의 24시간과 2004년 3월의 72시간 동안의 두 번에 걸쳐서 시행되었는데, SP장기 관측은 이러한 양수시험 전후로 128채널 자동 SP측정 시스템을 이용하여 이루어졌다. 배경 SP 탐사에서는 지열수 순환의 상승부로 해석될 수 있는 뚜렷한 양의 이상이 시추공을 중심으로 북쪽에서 관측되었다. 양수 시험으로 인하여 일어나는 심부 지열 저류층의 유동 양상 및 지열수 흐름 방향을 탐지할 목적으로 수행한 1차 및 2차 SP 장기 관측 자료에서 양수 및 양수 중단에 의한 직접적인 SP 변화는 뚜렷하게 보이지 않았다. 이러한 이유는 다양한 물리탐사 방법으로 밝혀졌듯이 상부에 낮은 전기비저항의 미고결 퇴적층이 깊이 약 360m 두께로 덮고 있어 지열수 유동에 의한 전기역학적 전위가 지표 부근에서 심하게 감쇠되었기 때문으로 해석된다. 하지만 예비 양수시험 및 장기 양수 시험 동안에 얻어진 지하수 분석 자료와 SP 관측 자료를 비교한 결과 양수로 인한 SP 변화가 비교적 크게 나타나는 몇몇 측점들을 확인할 수 있었다. 이러한 큰 폭의 SP 변화는 시추공을 중심으로 남서부에 위치한 측점에서 예비 및 장기 양수시험 동안에 반복하여 관측되었는데, 이 지역은 3차원 MT 해석 결과에서 나타난 심도 $600m\~1,000m$ 하부의 저비저항 이상대와 일치한다. 따라서 시추공을 중심으로 남서부 지역은 시추공과 수리지질학적으로 연결되어 있음을 추정할 수 있다.은 $2.34{times}10^{-4}$초임을 알 수 있었다. 또한 동물 실험에서도 동일한 방법으로 시간에 대한 거리 그래프와 획득-보정간의 지연 시간 등을 분석한 결과 팬텀 데이터와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 결론 : 팬텀, 동물 실험 모두에서 시간에 대한 거리 값과 각각의 경우에 획득-보정간의 지연 시간을 분석한 결과 데이터 값은 ${\pm}1\%$ 이내에서 일치하였으며, 데이터 획득-보정 지연 시간은 2.34H10-4 초 이내 즉, 실시간으로 얻을 수 있어 새로운 호흡운동 조절 방사선치료 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.X>$44.7\%$로 $19.2\%$인 저선량군에 비해 훨씬 좋은 예후를 보였다. 단변량분석에서 예후에 영향을 미치는 중요인자로는 환자의 나이, 전신수행도, 종양의 위치, 수술절제범위, 표적체적, 방사선총선량 등이었다 다변량분석에서 통계적으로 유의한 인자는 환자의 나이(p=0.012), 수술절제범위(p=0.000), 방사선선량군(p=0.049)이었다. 방사선괴사와 같은 방사선으로 인한 직접적인 만성합병증은 추적관찰기간 동안 발생하지 않았다. 결론: 3차원 입체조형치료기법을 통하여 70 Gy까지의 방사선을 부작용 없이 조사할 수 있었고, 근치적 국소요법의 일환으로 방사선 선량증가가 전체 생존기간 및 무진행 생존기간을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.: 유방암치료에서 virtual wedge는 통상 사용하는 physical wedge에 비하여 주변 연부조직선량, 반대편 유방선량, 동측 페선량 및 심장선량을 감소시켜 급, 만성 방사선 부작용의 위험을 감소시킬 수 있는 임상적으로 매우 유용한 방법이며 또한 방사선조사시간을 단축시킴으로써 선형가속기의 부하를 줄일