• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제34권4호
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• pp.41-47
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• 2023

Purpose: This study aimed to dosimetrically compare the technique of three-dimensional conformal radiotherapy (3D CRT), which is a traditional prophylactic cranial irradiation method, and the intensity-modulated radiotherapy (IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) techniques used in the last few decades with the dynamic conformal arc therapy (DCAT) technique. Methods: The 3D CRT, VMAT, IMRT, and DCAT plans were prepared with 25 Gy in 10 fractions in a Monaco planning system. The target volume and the critical organ doses were compared. A comparison of the body V₂, V₅, and V₁₀ doses, monitor unit (MU), and beam on-time values was also performed. Results: In planned target volume of the brain (PTV_Brain), the highest D99 dose value (P<0.001) and the most homogeneous (P=0.049) dose distribution according to the heterogeneity index were obtained using the VMAT technique. In contrast, the lowest values were obtained using the 3D CRT technique in the body V₂, V₅, and V₁₀ doses. The MU values were the lowest when DCAT (P=0.001) was used. These values were 0.34% (P=0.256) lower with the 3D CRT technique, 66% (P=0.001) lower with IMRT, and 72% (P=0.001) lower with VMAT. The beam on-time values were the lowest with the 3D CRT planning (P<0.001), 3.8% (P=0.008) lower than DCAT, 65% (P=0.001) lower than VMAT planning, and 76% (P=0.001) lower than IMRT planning. Conclusions: Without sacrificing the homogeneous dose distribution and the critical organ doses in IMRTs, three to four times less treatment time, less low-dose volume, less leakage radiation, and less radiation scattering could be achieved when the DCAT technique is used similar to conventional methods. In short, DCAT, which is applicable in small target volumes, can also be successfully planned in large target volumes, such as the whole-brain.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.3-5
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• 2002

This paper describes research activities at National Institute of Radiological Sciences (NIRS), Japan in development of radiological apparatus, which cover 4-dimensinal (4D) CT, next-generation PET and several progresses in heavy-ion irradiation system at HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba).

• Radiation Oncology Journal
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• 제11권2호
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• pp.431-437
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• 1993

방사선 수술에 있어서 선량 형태를 변형시키기 위한 조사변수들의 선택은 중요한 문제이다. 선형가속기를 이용한 뇌정위적 방사선 수술은 통상 원형 조사면과 다중 arc를 이용하여 구형 형태의 선량을 얻는 방법을 이용하고 있다. 그러나, 병소가 임의의 형태인 경우 구형의 선량으로서는 병소 이외에 정상조직도 많은 선량이 가해지게 된다. 현재 병소형태의 선량을 얻기 위한 방법으로 multiple isocenters를 이용하거나, 각 arc에 달리 weights를 주는 방법을 사용하고 있다. 본 논문에서는 병소의 beam's eye view를 이용하여 조사 위치에서 조사면을 shaping하는 새로운 방법에 대하여 논의하고자 한다. 이러한 conformal조사 방법은 병소와 정상조직의 가시적인 3차원 선량분포와 dose volume histogram의 분석 방법을 통하여 검증되었다. conformal 방법을 이용한 경우 multiple isocenter를 이용한 경우보다 적은 arc 수를 가지고도 상응하는 dose gradient와 더 나은 선량의 균질성을 얻을 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제10권1호
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• pp.95-100
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• 1992

LINAC 뇌정위적 방사선 수술은 multiple noncoplanar arc, 3 차원 선량 계산 및 많은 조사 변수들이 사용되기 때문에 간단한 경우에도 최적 선량분포를 얻기 위해서는 많은 시간이 요구된다. 본 논문에서는 실험적 방법과 분석적 방법을 통한 유용한 방법을 제시하기 위한 것으로서, 보다 자세한 방법 및 내용은 앞으로의 발표 논문에서 다루게 된다. 실험적 방법으로 2가지 방법에의하면, 첫번째 방법은 multiple isocenter를 이용하는 것이고, 두번째 방법은 beam's eye view와 field shaping을 이용한 conformal therapy이다. 분석적 방법은 최적 조사조건을 찾기 위하여 computer-aided design optimization 방법을 이용하는 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제29권2호
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• pp.73-80
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• 2018

Accelerated partial breast irradiation (APBI) is a new treatment delivery technique that decreases overall treatment time by using higher fractional doses than conventional fractionation. Here, a quantitative analysis study of CyberKnife-based APBI was performed on 10 patients with left-sided breast cancer who had already finished conventional treatment at the Inha University Hospital. Dosimetric parameters for four kinds of treatment plans (3D-CRT, IMRT, VMAT, and CyberKnife) were analyzed and compared with constraints in the NSABP B39/RTOG 0413 protocol and a published CyberKnife-based APBI study. For the 10 patients recruited in this study, all the dosimetric parameters, including target coverage and doses to normal structures, met the NSABP B39/RTOG 0413 protocol. Compared with other treatment plans, a more conformal dose to the target and better dose sparing of critical structures were observed in CyberKnife plans. Accelerated partial breast irradiation via CyberKnife is a suitable treatment delivery technique for partial breast irradiation and offers improvements over external beam APBI techniques.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제17권12호
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• pp.5107-5111
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• 2016

Background: Epidemiological studies have indicated an increasing incidence of radiation induced secondary cancer (SC) in breast cancer patients after radiotherapy (RT), most commonly in the contra-lateral breast (CLB). The present study was conducted to estimate the SC risk in the CLB following 3D conformal radiotherapy techniques (3DCRT) including wedge field and forward intensity modulated radiotherapy (fIMRT) based on the organ equivalent dose (OED). Material and Methods: RT plans treating the chest wall with conformal wedge field and fIMRT plans were created for 30 breast cancer patients. The risks of radiation induced cancer were estimated for the CLB using dose-response models: a linear model, a linear-plateau model and a bell-shaped model with full dose response accounting for fractionated RT on the basis of OED. Results: The plans were found to be ranked quite differently according to the choice of model; calculations based on a linear dose response model fIMRT predict statistically significant lower risk compared to the enhanced dynamic wedge (EDW) technique (p-0.0089) and a non-significant difference between fIMRT and physical wedge (PW) techniques (p-0.054). The widely used plateau dose response model based estimation showed significantly lower SC risk associated with fIMRT technique compared to both wedge field techniques (fIMRT vs EDW p-0.013, fIMRT vs PW p-0.04). The full dose response model showed a non-significant difference between all three techniques in the view of second CLB cancer. Finally the bell shaped model predicted interestingly that PW is associated with significantly higher risk compared to both fIMRT and EDW techniques (fIMRT vs PW p-0.0003, EDW vs PW p-0.0032). Conclusion: In conclusion, the SC risk estimations of the CLB revealed that there is a clear relation between risk associated with wedge field and fIMRT technique depending on the choice of model selected for risk comparison.

• Radiation Oncology Journal
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• 제32권3호
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• pp.170-178
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• 2014

Purpose: We sought to evaluate the clinical outcomes of 3-dimensional conformal radiation therapy (3D-CRT) for portal vein tumor thrombosis (PVTT) alone in patients with advanced hepatocellular carcinoma. Materials and Methods: We retrospectively analyzed data on 46 patients who received 3D-CRT for PVTT alone between June 2002 and December 2011. Response was evaluated following the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors. Prognostic factors and 1-year survival rates were compared between responders and non-responders. Results: Thirty-seven patients (80.4%) had category B Child-Pugh scores. The Eastern Cooperative Oncology Group performance status score was 2 in 20 patients. Thirty patients (65.2%) had main or bilateral PVTT. The median irradiation dose was 50 Gy (range, 35 to 60 Gy) and the daily median dose was 2 Gy (range, 2.0 to 2.5 Gy). PVTT response was classified as complete response in 3 patients (6.5%), partial response in 12 (26.1%), stable disease in 19 (41.3%), and progressive disease in 12 (26.1%). There were 2 cases of grade 3 toxicities during or 3 months after radiotherapy. Twelve patients in the responder group (15 patients) received at least 50 Gy irradiation, but about 84% of patients in the non-responder group received less than 50 Gy. The 1-year survival rate was 66.8% in responders and 27.4% in non-responders constituting a statistically significant difference (p = 0.008). Conclusion: Conformal radiotherapy for PVTT alone could be chosen as a palliative treatment modality in patients with unfavorable conditions (liver, patient, or tumor factors). However, more than 50 Gy of radiation may be required.

• Radiation Oncology Journal
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• 제34권1호
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• pp.10-17
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• 2016

Purpose: To evaluate the patterns of nodal failure after radiotherapy (RT) with the reduced volume approach for elective neck nodal irradiation (ENI) in nasopharyngeal carcinoma (NPC). Materials and Methods: Fifty-six NPC patients who underwent definitive chemoradiotherapy with the reduced volume approach for ENI were reviewed. The ENI included retropharyngeal and level II lymph nodes, and only encompassed the echelon inferior to the involved level to eliminate the entire neck irradiation. Patients received either moderate hypofractionated intensity-modulated RT for a total of 72.6 Gy (49.5 Gy to elective nodal areas) or a conventional fractionated three-dimensional conformal RT for a total of 68.4-72 Gy (39.6-45 Gy to elective nodal areas). Patterns of failure, locoregional control, and survival were analyzed. Results: The median follow-up was 38 months (range, 3 to 80 months). The out-of-field nodal failure when omitting ENI was none. Three patients developed neck recurrences (one in-field recurrence in the 72.6 Gy irradiated nodal area and two in the elective irradiated region of 39.6 Gy). Overall disease failure at any site developed in 11 patients (19.6%). Among these, there were six local failures (10.7%), three regional failures (5.4%), and five distant metastases (8.9%). The 3-year locoregional control rate was 87.1%, and the distant failure-free rate was 90.4%; disease-free survival and overall survival at 3 years was 80% and 86.8%, respectively. Conclusion: No patient developed nodal failure in the omitted ENI site. Our investigation has demonstrated that the reduced volume approach for ENI appears to be a safe treatment approach in NPC.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권2호
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• pp.90-98
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• 2003

목적 : 척수에 전이가 가능한 뇌종양 치료를 위한 두개척수 방사선치료를 전산화단층촬영장치(volumetric spiral CT)와 입체조준장치(CT simulator) 및 3차원 조형치료계획장치(3D conformal planning system)를 이용한 두개척수 방사선치료계획 방법을 개발하고 기하학적 검증을 통하여 유용성과 정확성을 평가한다. 방법 : 연세암센터 방사선종양학과에서 두개척수 방사선치료를 받은 환자 11명을 대상으로 전산화 단층촬영을 이용한 입체 모의치료계획과 3차원 방사선조형치료를 시행하였다. 중증의 뇌종양 환자의 두경부는 두부고정틀(thermoplastic mask, $Aquaplast^{R}$)로 고정시키고, 전신은 $Vac-Loc$ $Aquaplast^{R}$ (전성물산, 한국)으로 고정한 후 전산화단층촬영장치(Spiral CT)를 이용하여 전신체적영상(volumetric image)을 얻었다. 환자자세의 재현성 확인 및 검증을 위해 두부에 세 개의 점과 전신에 기준선 및 기준점 등을 표시하였다. 이후 입체조준장치(CT-simulator)의 가상현실영상(virtual fluoroscopy)에서 인체의 크기와 방향에 제약이 없고 치료 침대와 고정기구에 대한 시각장애를 제거함으로써 자유롭게 모의치료를 할 수 있었으며, 조사면과 선속을 결정하고 디지털화재구성사진(digitally reconstructed radiography, DRR)과 디지털화합성사진(digitally composited radiography, DCR)을 통하여 분해능이 좋은 화질의 투시 및 모의치료영상을 획득하였다. 기하학적 검증은 치료중심점 이동시 얻은 모의치료영상과 첫 치료 시에 얻은 조사면 검증 사진(port verification film) 등을 전산화단층촬영영상으로부터 재구성한 DRR 영상과 시각적, 정량적으로 비교, 분석 였다. 결론 : 입체조준장치와 3차원 방사선치료계획 장치 등을 이용하여 두개척수 방사선 치료계획을 신속하고 정확하게 원활히 수행할 수 있었다. 가상현실영상에서 대부분의 설계작업이 이루어지므로 환자의 자세고정을 요하는 시간은 전신체적 영상을 얻는 10분 이내이므로 환자의 불편을 줄일 수 있을 뿐 아니라 모의치료과정 중의 체위 변동 변수를 제거할 수 있었다. 또한 전산화단층촬영영상을 얻음으로써 중요정상조직인 안구, 척수 등을 정확하게 설정할 수 있었고, 조사면 결정과 차폐의 정확성을 증진시킬 수 있었다. 환자자세오차는 디지털화재구성사진과 치료 시마다 얻은 포트필름에서 치료중심점과 척수 사이의 거리를 측정하여 3 mm 이내의 정확성을 얻을 수 있었다. CT조준장치를 이용한 중추신경계의 방사선 입체조형치료는 가상현실모의치료계획으로 두개척수의 방사선치료를 정확하고 용이하게 실현할 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.