• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.73-81
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• 2018

목 적 : 다발성 뇌 전이의 방사선치료 시 jaw tracking(JT)과 fixed jawFJ)를 이용한 용적세기조절회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)를 비교하고 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : JT를 이용하여 치료받은 다발성 뇌 전이(Multiple Brain Metastasis) 환자 중 6개 이상의 종양이 있고 조사면 크기가 $14{\times}14cm^2$ 이상인 환자 10명을 대상으로 하였다. Eclipse(Ver 13.6 Varian, USA)로 JT와 FJ의 전산화치료계획을 각각 수립하였으며, 전자포털영상장치(Electronic Portal Imaging Device, EPID)를 이용하여 감마지수(Gamma Index, 3 mm, 3 %, 95 % 신뢰구간) 및 최대선량차이(Max. Dose Difference)를 측정하였다. 또한 손상위험장기(Organ At Risk, OAR)의 $D_{max}$ 및 $D_{mean}$을 산출하고 비교하였으며 처방선량지수(Conformity Index, CI), 선량균질지수(Homogeneity Index, HI)를 평가하였다. 결 과 : JT와 FJ의 측정값을 평가한 감마지수는 모든 Case에서 허용 기준(3 mm, 3 %, 95 % 신뢰구간)에 충족하였으며, 최대선량차이값은 Leaf End Transmission이 발생하는 영역에서 시계방향(Clockwise, CW)은 최대 98.4 %, 평균 43.6 %, 반시계방향(Counter-Clockwise, CCW)은 최대 67.9 %, 평균 41.0 %로 측정되었다. 손상위험장기는 JT를 사용하였을 때 각 정상장기에 대한 $D_{max}$의 최대값은 15.36 %~74.59 %, 평균값은 2.84 %~39.80 % 감소, $D_{mean}$의 최대값은 27.90 %~65.23 %, 평균값은 7.70 %~41.71 %로 감소하였으며, 처방선량지수와 선량균질지수값은 차이가 없었다. 결 론 : 다발성 뇌 전이에서 VMAT으로 치료할 경우 JT를 이용하면 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)의 선량분포에 영향을 미치지 않으면서 불특정 영역에서 발생하는 방사선의 누설 및 투과로 인한 불필요한 피폭을 감소시키고 정상장기에 더 낮은 선량으로 방사선치료가 가능할 것으로 사료된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제43권4호
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• pp.265-272
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• 2020

The purpose of this study was to investigate the dose-volume indices and radiobiological indices according to the change in dose calculation grid size during the planning of nasopharyngeal cancer VMAT treatment. After performing the VMAT treatment plan using the 3.0 mm dose calculation grid size, dose calculation from 1.0 mm to 5.0 mm was performed repeatedly to obtain a dose volume histogram. The dose volume index and radiobiological index were evaluated using the obtained dose volume histogram. The smaller the dose calculation grid size, the smaller the mean dose for CTV and the larger the mean dose for PTV. For OAR of spinal cord, brain stem, lens and parotid gland, the mean dose did not show a significant difference according to the change in dose calculation grid size. The smaller the grid size, the higher the conformity of the dose distribution as the CI of the PTV increases. The CI and HI showed the best results at 3.0 mm. The smaller the dose calculation grid size, the higher the TCP of the PTV. The smaller the dose calculation grid size, the lower the NTCP of lens and parotid. As a result, when performing the nasopharynx cancer VMAT plan, it was found that the dose calculation grid size should be determined in consideration of dose volume index, radiobiological index, and dose calculation time. According to the results of various experiments, it was determined that it is desirable to apply a grid size of 2.0 - 3.0 mm.

• Radiation Oncology Journal
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• 제34권4호
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• pp.313-321
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• 2016

Purpose: Total scalp irradiation (TSI) is a rare but challenging indication. We previously reported that non-coplanar intensity-modulated radiotherapy (IMRT) was superior to coplanar IMRT in organ-at-risk (OAR) protection and target dose distribution. This consecutive treatment planning study compared IMRT with volumetric-modulated arc therapy (VMAT). Materials and Methods: A retrospective treatment plan databank search was performed and 5 patient cases were randomly selected. Cranial imaging was restored from the initial planning computed tomography (CT) and target volumes and OAR were redelineated. For each patients, three treatment plans were calculated (coplanar/non-coplanar IMRT, VMAT; prescribed dose 50 Gy, single dose 2 Gy). Conformity, homogeneity and dose volume histograms were used for plan. Results: VMAT featured the lowest monitor units and the sharpest dose gradient (1.6 Gy/mm). Planning target volume (PTV) coverage and homogeneity was better in VMAT (coverage, 0.95; homogeneity index [HI], 0.118) compared to IMRT (coverage, 0.94; HI, 0.119) but coplanar IMRT produced the most conformal plans (conformity index [CI], 0.43). Minimum PTV dose range was 66.8%-88.4% in coplanar, 77.5%-88.2% in non-coplanar IMRT and 82.8%-90.3% in VMAT. Mean dose to the brain, brain stem, optic system (maximum dose) and lenses were 18.6, 13.2, 9.1, and 5.2 Gy for VMAT, 21.9, 13.4, 14.5, and 6.3 Gy for non-coplanar and 22.8, 16.5, 11.5, and 5.9 Gy for coplanar IMRT. Maximum optic chiasm dose was 7.7, 8.4, and 11.1 Gy (non-coplanar IMRT, VMAT, and coplanar IMRT). Conclusion: Target coverage, homogeneity and OAR protection, was slightly superior in VMAT plans which also produced the sharpest dose gradient towards healthy tissue.

• Radiation Oncology Journal
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• 제33권3호
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• pp.233-241
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• 2015

Purpose: To compare volumetric modulated arc therapy of RapidArc with robotic stereotactic body radiation therapy (SBRT) of CyberKnife in the planning and delivery of SBRT for hepatocellular carcinoma (HCC) treatment by analyzing dosimetric parameters. Materials and Methods: Two radiation treatment plans were generated for 29 HCC patients, one using Eclipse for the RapidArc plan and the other using Multiplan for the CyberKnife plan. The prescription dose was 60 Gy in 3 fractions. The dosimetric parameters of planning target volume (PTV) coverage and normal tissue sparing in the RapidArc and the CyberKnife plans were analyzed. Results: The conformity index was $1.05{\pm}0.02$ for the CyberKnife plan, and $1.13{\pm}0.10$ for the RapidArc plan. The homogeneity index was $1.23{\pm}0.01$ for the CyberKnife plan, and $1.10{\pm}0.03$ for the RapidArc plan. For the normal liver, there were significant differences between the two plans in the low-dose regions of $V_1$ and $V_3$. The normalized volumes of $V_{60}$ for the normal liver in the RapidArc plan were drastically increased when the mean dose of the PTVs in RapidArc plan is equivalent to the mean dose of the PTVs in the CyberKnife plan. Conclusion: CyberKnife plans show greater dose conformity, especially in small-sized tumors, while RapidArc plans show good dosimetric distribution of low dose sparing in the normal liver and body.

• Radiation Oncology Journal
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• 제33권3호
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• pp.242-249
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• 2015

Purpose: The purpose of this study is to compare the dosimetry of electron beam (EB) plans and three-dimensional helical tomotherapy (3DHT) plans for the patients with left-sided breast cancer, who underwent breast conserving surgery. Materials and Methods: We selected total of 15 patients based on the location of tumor, as following subsite: subareolar, upper outer, upper inner, lower lateral, and lower medial quadrants. The clinical target volume (CTV) was defined as the area of architectural distortion surrounded by surgical clip plus 1 cm margin. The conformity index (CI), homogeneity index (HI), quality of coverage (QC) and dose-volume parameters for the CTV, and organ at risk (OAR) were calculated. The following treatment techniques were assessed: single conformal EB plans; 3DHT plans with directional block of left anterior descending artery (LAD); and 3DHT plans with complete block of LAD. Results: 3DHT plans, regardless of type of LAD block, showed significantly better CI, HI, and QC for the CTVs, compared with the EB plans. However, 3DHT plans showed increase in the $V_{1Gy}$ at skin, left lung, and left breast. In terms of LAD, 3DHT plans with complete block of LAD showed extremely low dose, while dose increase in other OARs were observed, when compared with other plans. EB plans showed the worst conformity at upper outer quadrants of tumor bed site. Conclusion: 3DHT plans offer more favorable dose distributions to LAD, as well as improved target coverage in comparison with EB plans.

• Radiation Oncology Journal
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• 제35권1호
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• pp.90-100
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• 2017

Purpose: To Study the dosimetric advantage of the Jaw tracking technique in intensity-modulated radiotherapy (IMRT) and volumetric-modulated arc therapy (VMAT) for Head and Neck Cancers. Materials and Methods: We retrospectively selected 10 previously treated head and neck cancer patients stage (T1/T2, N1, M0) in this study. All the patients were planned for IMRT and VMAT with simultaneous integrated boost technique. IMRT and VMAT plans were performed with jaw tracking (JT) and with static jaw (SJ) technique by keeping the same constraints and priorities for a particular patient. Target conformity, dose to the critical structures and low dose volumes were recorded and analyzed for IMRT and VMAT plans with and without JT for all the patients. Results: The conformity index average of all patients followed by standard deviation (${\bar{x}}{\pm}{\sigma}_{\bar{x}}$) of the JT-IMRT, SJ-IMRT, JT-VMAT, and SJ-VMAT were $1.72{\pm}0.56$, $1.67{\pm}0.57$, $1.83{\pm}0.65$, and $1.85{\pm}0.64$, and homogeneity index were $0.059{\pm}0.05$, $0.064{\pm}0.05$, $0.064{\pm}0.04$, and $0.064{\pm}0.05$. JT-IMRT shows significant mean reduction in right parotid and left parotid shows of 7.64% (p < 0.001) and 7.45% (p < 0.001) compare to SJ-IMRT. JT-IMRT plans also shows considerable dose reduction to thyroid, inferior constrictors, spinal cord and brainstem compared to the SJ-IMRT plans. Conclusion: Significant dose reductions were observed for critical structure in the JT-IMRT compared to SJ-IMRT technique. In JT-VMAT plans dose reduction to the critical structure were not significant compared to the SJ-IMRT due to relatively lesser monitor units.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1414-1420
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• 2022

High dose rate (HDR) brachytherapy treatment planning usually involves optimization methods to deliver uniform dose to the target volume and minimize dose to the healthy tissues. Four optimizations were used to evaluate the high-risk clinical target volume (HRCTV) coverage and organ at risk (OAR). Dose-volume histogram (DVH) and dosimetric parameters were analyzed and evaluated. Better coverage was achieved with PGO (mean CI = 0.95), but there were no significant mean CI differences than GrO (p = 0.03322). Mean EQD₂ doses to HRCTV (D₉₀) were also superior for PGO with no significant mean EQD₂ doses than GrO (p = 0.9410). The mean EQD₂ doses to bladder, rectum, and sigmoid were significantly higher for NO plan than PO, GrO, and PGO. PO significantly reduced the mean EQD₂ doses to bladder, rectum, and sigmoid but compromising the conformity index to HRCTV. PGO was superior in conformity index (CI) and mean EQD₂ doses to HRCTV compared with the GrO plan but not statistically significant. The mean EQD₂ doses to the rectum by PGO plan slightly exceeded the limit from ABS recommendation (mean EQD₂ dose = 78.08 Gy EQD₂). However, PGO can shorten the treatment planning process without compromising the CI and keeping the OARs dose below the tolerance limit.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권1호
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• pp.14-24
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• 2016

두 경부 내부에는 많은 결정장기(organ at risk, OAR)들이 밀집 되어있어 방사선 치료 시 정상조직에 전달되는 선량을 최소화 하는 것은 매우 중요하다. 복잡한 해부학적 구조를 가진 두 경부 종양(Brain tumor)환자 10명을 대상으로 head angle을 기울여 치료계획을 수립 후 해마를 비롯한 정상장기를 보호하기 위한 최적의 두 경부 거상각도(head elevation angle)를 찾고 각도 별 선량특성을 비교 분석하였다. 또한 거상각도에 의한 3차원 입체조형치료(3D-CRT), 세기조절방사선치료(IMRT), 그리고 토모테라피(TomoTherapy)기술을 이용한 장비 별 선량 특성을 비교하였다. 각 치료 계획은 종양체적의 95%에 40 Gy를 10회 분할 조사되도록 하였으며 세기조절방사선치료(IMRT)에서는 step-and-shoot 기법을 이용하여 총 9개의 빔을 사용하여 방사선을 조사하였고, 입체조형치료계획과 토모테라피 치료계획에서는 동일한 처방선량이 종양체적에 전달되도록 하였다. 두 경부 각도/장비별 선량특성을 비교하기 위해 종양체적의 균질성지수(homogeneity index), 균일성지수(conformity index), 정상조직의 흡수선량 및 정상조직합병증확률(NTCP)을 계산하였다. 두 경부각도 $0^{\circ}$와 비교하여 두 경부 각도를 $30^{\circ}$거상 시 종양표적과 iso-dose curve의 일치성은 각 modality의 CI 평균값이 53%, 8%, 그리고 5.4% 향상됨을 확인할 수 있었으며, 3차원 입체조형치료(3D CRT)에서 뇌간(Brain stem)의 경우 $0^{\circ}$와 비교하여 $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, 그리고 $40^{\circ}$에서 결정장기에 전달되는 선량이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. NTCP의 경우 해마(Hippocampus)에서 각 Modality를 비교 한 결과, 일반적으로 임상에서 사용하는 두 경부 각도 $0^{\circ}$의 NTCP 값이 가장 높았고 $30^{\circ}$거상 시 부작용 발병률이 가장 낮은 결과를 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 두 경부 각도를 거상하여 종양의 선량분포곡선(isodose curve)의 일치성과 종양제어율을 향상시켜 선량의 균일성을 확보할 수 있었으며 정상조직 측면에서도 두 경부 각도를 거상한 경우 종양 체적과 인접한 정상조직이 분리되어 OAR과 hippocampus의 흡수선량을 줄여주고, 정상조직 부작용 발병률(NTCP)이 낮아지는 효과를 확인 할 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권1호
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• pp.31-37
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• 2012

목 적: Total Scalp의 방사선 치료 시 표면선량(surface dose)을 증가시키기 위해 조직보상체(bolus)를 사용한다. 이에 본 저자는 두피(scalp) 전체를 덮는 조직보상체로서 Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic물질을 각각 적용한 Helmet bolus를 제작하여 유용성을 비교 평가해보고자 한다. 대상 및 방법: Rando 팬톰을 이용하여 두피 고정용구(mask)를 만든 후 전체 두피에 Bolx-II (Action Products, USA), paraffin wax (Densply, USA), solid thermoplastic 물질(Med-Tec, USA)을 0.5 cm 두께로 동일하게 적용한 Helmet bolus를 각각 제작 하였다. 각 Helmet bolus에 대한 물리적 특성을 평가하기 위해 전산화 단층촬영(computed tomography) (GE, Ultra Light Speed16)을 시행 후 방사선치료계획시스템(radiation therapy planning system) (Philips, Pinnacle)을 이용하여 최적의 치료 계획(radiationtherapy plan)을 세웠으며, 각 조직 보상체(bolus)에 대한 밀도 변화(density variation)화를 분석하였다. 선량 분포(dose distribution)평가(evaluation)를 위해 선량체적히스토그램(Dose-Volume Histogram) (DVH)을 이용해 임상표적체적(Clinical Target Volume) (CTV)에 대한 Dose-homogeneity index (DHI, $D_{90}/D_{10}$), Conformity index (CI, $V_{95}/TV$)를, 정상 뇌 조직(Normal brain tissue)에 있어$V_{20}$, $V_{30}$을 각각 구하여 비교 하였다. 또한 총 제작시간을 측정하여 제작과정에서의 효율성을 평가하였고, 열형광선량계 (Thermoluminescent Dosimeter)를 사용하여 실제 치료 시 각 두피의 표면선량을 확인 하였다. 결 과: Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic 물질에 대한 밀도측정(density measurement) 결과 $0.952{\pm}0.13g/cm^3$, $0.842{\pm}0.17g/cm^3$, $0.908{\pm}0.24g/cm^3$로 Bolx-II의 밀도변화(density variation)가 가장 작았다. Bolx-II, paraffin wax, solid thermoplastic 물질을 적용한 각 Helmet bolus DHI는 0.89, 0.85, 0.77, CI는 0.86, 0.78, 0.74로 Bolx-II가 가장 우수 하였으며, 정상조직에 있어 뇌(braintissue)의 $V_{20}$은 11.50%, 10.80%, 10.07%, $V_{30}$은 7.62%, 7.40%, 7.31%로 나타났다. 제작 시 총 소요 시간은 30분, 120분, 90분 이였으며, Bolx-II를 적용한 Helmet bolus 제작과정이 가장 간단하였다. 열형광선량계(Thermoluminescent Dosimeter) 측정 결과세 Helmet bolus 모두 ${\pm}7%$ 이내의 선량오차를 보였다. 결 론: Total Scalp의 방사선치료 시 Bolx-II를 사용한 Helmet bolus의 적용은 CTV (Clinical Target Volume)에 대한 Homogeneity와 Conformity를 높여 줄 뿐만 아니라 제작시간 및 제작방법이 간단하여 임상 적용 시 유용하리라 생각된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권3호
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• pp.145-153
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• 2013

정위적 체부 방사선치료(Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT)는 척추 전이암을 치료하는데 있어서 점점 증가하고 있다. 표적 종양의 급격한 선량 변화와 등선량 분포를 얻기 위해서, 세기조절방사선치료(Intensity-modulated radiation therapy, IMRT)와 체적변조회전치료(Volumetric-modulated arc therapy, VMAT)는 척추 방사선수술에 있어서 필수적인 치료기법이다. 이 연구의 목적은 표적 종양을 위한 International Spine Radiosurgery (ISRC) Consortium의 consensus guideline으로 그려진 표적에 있어서 IMRT와 VMAT의 치료기법을 질적으로 비교하고자 한다. 경부, 흉부, 요추 부위에 종양치료를 받은 3명의 환자를 선택 하였다. 표적 종양은 ISRC의 consensus guideline을 바탕으로 정의 하였다. $T_B$는 vertebral body만 포함하였고, $T_{BPT}$는 vertebral body, pedicle, transverse process를 포함하였다. 그리고 $T_{ST}$는 spinous process와 transverse process를 포함하여 그렸다. Maximum spinal cord선량은 $T_B$, $T_{BPT}$, $T_{ST}$에서 각각 12.46 Gy, 12.17 Gy, 11.36 Gy였고, IMRT, RA1, RA2에서 각각 11.81 Gy, 12.19 Gy, 11.99 Gy였다. 평균 감소(90%~50%) 선량 거리 (mm)는 $T_B$, $T_{BPT}$, $T_{ST}$에서 각각 3.5 mm, 3.3 mm, 3.9 mm였고, IMRT, RA1, RA2에서 각각 3.7 mm, 3.7 mm, 3.3 mm였다. 가장 복잡한 $T_{BPT}$의 경우에서 IMRT, RA1, RA2의 conformity index는 각각 0.621, 0.761, 0.817 이었고, rDHI는 0.755, 0.796, 0.824 였다. IMRT와 VMAT 모두 척추 정위적 방사선수술에서 표적 종양에 급격한 선량 변화와 등선량 분포를 전달하였다. 그러나 표적 종양이 vertebral body, pedicle, transverse process를 포함한다면, IMRT 치료기법은 VMAT 치료기법과 비교해서 conformity index 측면에서 불충분하였다. 그럼에도 불구하고, IMRT 치료기법은 RA1, RA2와 비교해서 대부분의 영역에서 maximum spinal cord 선량을 줄이는데 더 효과적이었다.