• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권4호
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• pp.230-236
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• 2013

Our purpose is to present a novel technique for delivering craniospinal irradiation in the supine position using a perfect match, field-in-field (FIF) intrafractional feathering, and simple forward-optimization technique. To achieve this purpose, computed tomography simulation was performed with patients in the supine position. Half-beam, blocked, opposed, lateral, cranial fields with a collimator rotation were matched to the divergence of the superior border of an upper-spinal field. Fixed field parameters were used, and the isocenter of the upper-spinal field was placed at the same source-to-axis distance (SAD), 20 cm inferior to the cranial isocenter. For a lower-spinal field, the isocenter was placed 40 cm inferior to the cranial isocenter at a constant SAD. Both gantry and couch rotations for the lower-spinal field were used to achieve perfect divergence match with the inferior border of the upper-spinal field. A FIF technique was used to feather the craniospinal and spinal-spinal junction daily by varying the match line over 2 cm. The dose throughout the target volume was modulated using the FIF simple forward optimization technique to obtain homogenous coverage. Daily, image-guided therapy was used to assure and verify the setup. This supine-position, perfect match craniospinal irradiation technique with FIF intrafractional feathering and dose modulation provides a simple and safe way to deliver treatment while minimizing dose inhomogeneity.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제7권1호
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• pp.53-64
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• 1996

목적 : 별모양무늬를 이용하여 원격 방사선치료기의 회전축의 정확성을 평가할 때 방사선의 진행방향을 고려해야 하는 이론적 근거와 방법을 개발하고, 방사선의 진행방향이 기록되지 않는 경우 길이 방향의 비대칭 조사면을 이용하여 흉내내는 방법을 개발하는 것이다. 방법 : 갠트리 회전축의 기계적 정확성을 평가하기 위해 방사선의 진행방향을 고려하였다. 좁은 조사면에 의해 별모양무늬를 만들어 회전축이라고 어림되는 교점에서 l0cm 떨어진 위치의 측방선량분포를 필름농도계로 측정하여 선축의 좌표를 구하고 하나의 선축에 있는 한 쌍의 좌표를 이용하여 선축의 식을 구한다. 선축과 일치하는 방사선 진행방향의 단위벡터 equation omitted를 구하고 가정된 회전축의 좌표에서 각 선축으로 향하는 벡터 equation omitted와 equation omitted의 벡터곱 equation omitted$\times$equation omitted을 구하여 평균을 취하고 평균에 대한 벡터곱의 최소자승법을 적용하여 회전축의 좌표를 구한다. 그 때 벡터곱의 최대치의 절대값이 구하는 회전축의 정확도이다. 방사선의 진행방향을 고려할 수 없는 콜리메이터와 치료대에 대해서는 진행방향에 대응하는 것으로 긴 방향이 비대칭인 조사면을 이용하였다. 결과 : 동일한 별모양 무늬에 대해 방사선의 진행방향을 고려할 때 회전축의 기계적 정확성이 진행방향을 무시할 때와 다르게 평가되었다. 결론 : 별모양 무늬를 이용하여 원격치료기의 기계적 정확성을 평가할 때는 방사선의 진행방향을 고려하거나 흉내내어 정량적으로 평가해야 한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제18권4호
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• pp.337-344
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• 2000

목적 : 가상 시뮬레이션 기능을 갖는 CT 시뮬레이터의 기하학적인 성능평가를 위한 팬톰을 고안하여 제작하고, 그 팬톰의 성능을 보고하고자 한다. 대상 및 방법: .팬톰은 PMMA 재질로 직경 20 cm, 길이 24 cm인 원통과 25$\times25\times$31 cm$^{3}$인 직육면체가 합쳐진 모양으로 고안하였다. 원통의 겉표면에는 영상결손이 극소화되면서 CT 상에서 잘 구별이 되는 직경이 0.8 mm인 선을 4개의 나선모양으로 부착하였다. 직육면체는 4개의 24$\times24\times$0.5 cm3인 정사각형의 판으로 구성되어 있으며, 각판 위에는 24$\times$24 cm$^{2}$, 12$\times$12 cm$^{2}$, 6$\times$6 cm$^{2}$의 사각형 모양을 갖도록 선을 붙였다. 각각의 정사각형은 원통방향에 대해 0$^{\circ}$ , 15$^{\circ}$ , 30$^{\circ}$가 되도록 배치하였다. 직육면체의 부분에서는 조사면 및 치료 테이블의 각도, 콜리메이터 각도, 동중심점의 이동, SSD를 측정을 할 수 있으며, 원통형 부분에서는 갠트리 각도의 정확성을 평가하도록 고안하였다. 가상 시뮬레이션 소프트웨어를 통해 다양한 조건의 가상적인 시뮬레이션을 수행하였으며 가상 시뮬레이션의 결과를 이용하여 CT 시뮬레이터의 기하학적인 QC/QA를 수행하였다 결과 : 팬톰의 한 부분인 직육면체 스캔을 통해 얻은 DRR에서 구현된 각 24 cm 조사면의 크기에서 1 mm 이내의차이, 동중심점 이동에서는 0.5$\~$1 mm 차이가 있었음을 알 수 있었다. 콜리메이터 회전과 치료대 회전에서는 각각 0.5$\~$l$^{\circ}$ 의 차이가 있었고, 갠트리 회전에 있어서는 0.5$\~$1$^{\circ}$ 오차가 있었다. 슬라이스 간격이 10 mm 조건이 2$\~$5 mm 조건보다 영상구분의 어려운 점은 있었으나 결과는 유의할만한 차이가 없었다. 결론 : 자체 제작한 팬톰을 가지고 가상적인 모의 시뮬레이션을 했을 때 최대 2 mm와 1$^{\circ}$ 이내의 오차가 있었고 또한 스캔의 조건에 따라 오차가 변할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 시뮬레이터에서 DRR을 구현했을 때 각각의 치료 조건들에 대해 오차가 임상적용 범위 안에 있어서 이 팬톰을 이용하여 주기적인 QC/QA에 사용할 수 있음을 보였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.234-238
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• 2011

온보드영상장치(OBI)를 사용하고 있는 콘빔CT(CBCT)를 이용하여 인체 팬텀 자세 및 위치와 모의치료시 인체 팬텀 자세 및 위치를 비교하여 CBCT의 3D 타깃 위치의 유용성을 평가하고자 한다. 실제방사선 치료와 동일한 과정으로 모의 치료계획을 하기 위해서 인체 팬텀(The Rando Phantom) 을 set up 한다. 기준점에 놓인 인체팬텀에서 CBCT를 이용하여 평행이동 및 회전이동 하였다. 이때 얻어진 영상들의 위치 차이에 대한 평균 및 편차를 인체 팬텀의 실제 이동 값과 비교하였다. 실험은 10회씩 반복하여 오차의 표준 편차를 구하였다. CBCT로 획득한 영상과 모의치료 시 획득한 CT영상을 비교하는 3D/3D 매칭에서 평균 setup의 residual error의 평균 및 표준편차는 lateral $0.2{\pm}-0.2$ mm, longitudinal $0.4{\pm}0.3$ mm, vertical $-0.4{\pm}0.1$ mm 로 각각 0~4 mm의 범위 이내로 나타났다. 모의실험 된 회전 내용은 $0.4{\pm}0.2$ mm, $0.3{\pm}0.3$ mm, 그리고 $0.3{\pm}0.4$ mm이다. 회전에 의한 error는 $0{\sim}0.6^{\circ}$ 범위이다. 인체 팬텀을 이용한 CBCT 3D/3D 매칭은 모의 치료 시와 환자 치료 시 정확한 정합을 함으로써 error를 최소화 하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권3호
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• pp.109-113
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• 2002

본 연구에서는 의료용선형가속기의 기기점검을 위한 일목요연하고 장기간의 통계처리가 가능한 새로운 정도관리 양식을 개발하였다. 개발된 양식을 2001년 8월부터 12월까지 국내의 6개의 기관에 적용하여 그 양식의 효율성을 평가하였다. 기존의 점검 양식은 단순히 선형가속기에 숫자로 표시되는 값들(digital data)과 측정장치를 이용하여 관찰된 값들(mechanical data)의 비교에 목적을 두고 있고, 각 항목들이 서술적으로 나열되어 있어 공간적으로 문제점을 파악하기 어렵다. 더욱이 기기의 장기간에 걸친 오차의 변화를 일목요연하게 알 수가 없다. 그러나 새로 개발된 점검 양식을 사용한다면, 디지털 데이터와 기계적 데이터의 비교는 물론 기기의 오차를 공간적으로 파악할 수 있게 될 것이다. 또한 기기의 장기간에 걸친 오차의 범위를 확인하게 되어 기기의 장기적 안정성을 알 수 있게 될 것이다. 뿐만 아니라 현실에 맞는 항목을 선택함으로써 기계적 정도관리(mechanical QA)를 수행하는 시간을 단축함과 동시에, 각 기관이 보유하고 있는 선형가속기의 장기간에 걸친 정도관리를 통해 얻은 데이터를 이용하여 치료장비의 오차에 대한 통계적, 물리적 데이터를 정도관리 직후 분석할 수 있게 되어 방사선 치료에 있어서 매우 중요한 요소인 방사선 치료장비의 기기적 정확성을 높일 수 있게 될 것이다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권2호
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• pp.115-122
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• 2015

목 적 : 폐암환자의 비동일면 선속 빔(Non-coplanar beam) 을 이용한 방사선치료 시 HeaxPOD evo RT system(6D couch)의 정확성을 평가 하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 SBRT 환자 중 비동일면 선속 빔을 사용한 폐암환자 13명과, 동일면 선속 빔을 사용하는 폐암환자 10명을 대상으로 하였다. 대상 환자의 자세보정에 있어 Pitch, Roll, Yaw 방향에 대한 보정을 적용, 미적용으로 구분하고, 레이저(Laser)를 Arccheck(Helical grid diode detectors)의 동 중심점에 정렬시킨 후 Arccheck으로 ${\gamma}$값과 전리함(Pinpoint type chamber)을 이용하여 점 선량을 측정하였다. 평가를 위해 점 선량 측정값과 ${\gamma}$-Index(3% / 3 mm, 2% / 2 mm)를 지표로 비교분석 하였다. 결 과 : HexaPOD 미적용 시 치료계획과 비교하여 동일평면 선속 빔의 경우 ${\gamma}$-Index<1(${\gamma}=1$, 3% / 3 mm) 비율은 97.3%, 점 선량은 0.8% 의 차이를 보였다. 비 동일평면 선속 빔의 경우 각각 90.8%, 0.7%로 나타났다. HexaPOD 적용 시, 같은 조건에서 동일평면 선속 빔의 경우 각각 99.5%, 0.6%를 나타냈으며, 비 동일평면 선속 빔의 경우 각각 97.8%, 0.5%의 결과를 나타냈다. ${\gamma}$-Index<1(2% / 2 mm)의 경우, HexaPOD 미적용 시 동일평면 선속 빔의 경우 82%, 비 동일평면 선속 빔의 경우 78.3%를 나타냈으며 HexaPOD 적용 시 각각 91.2%, 93.4%의 결과가 나타났다. 결 론 : HexaPOD를 적용한 경우가 더욱 정확성이 향상되는 것을 확인할 수 있어, 고 정밀 방사선치료의 비 동일평면 선속 빔 사용 시 HexaPOD 사용이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제31권4호
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• pp.179-188
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• 2020

Purpose: We compared noncoplanar volumetric modulated arc therapy (ncVMAT) plans to coplanar VMAT (cVMAT) plans by evaluating the dosimetric quality of each for esophageal cancer. Methods: Twenty patients treated for esophageal cancer with the cVMAT technique were retrospectively selected. The cVMAT plans consisted of three coplanar full arc beams. The ncVMAT plans consisted of two coplanar full arc beams and one noncoplanar partial arc beam ranging from 45° to 315° with a couch rotation angle of 315°±5°. For dosimetric evaluation, the dose-volumetric (DV) parameters of the planning target volume (PTV) and organs at risk (OARs) were calculated for all VMAT plans. Results: No clinically noticeable differences between the cVMAT and ncVMAT plans were observed in the DV parameters of the PTV. For the lungs, the V_{13 Gy} and mean dose for ncVMAT plans were smaller than those for cVMAT plans, showing statistically significant differences. For the heart, the values of the maximum dose for cVMAT and ncVMAT plans were 53.8±2.9 and 50.9±3.3 Gy, respectively (P=0.004). For the spinal cord, the values of the maximum dose for cVMAT and ncVMAT plans were 37.1±5.1 and 34.7±5.7 Gy, respectively (P<0.001). Conclusions: The use of ncVMAT plans provides better PTV coverage and sparing of OARs compared to that of cVMAT plans for long, tube-like esophageal cancer. For esophageal cancer, the ncVMAT plans showed a more favorable plan quality than the cVMAT plans.

• 대한방사선치료학회지
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• 제16권2호
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• pp.43-61
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• 2004

목적 : 환자의 치료에 있어서 정확한 장비의 설치와 성능 평가는 치료의 질을 향상시키는데 중요한 요소라고 할 수 있으며 사용자가 장비의 특성과 사용 방법을 숙달하고 업무를 수행하는 것이 매우 중요하다고 생각한다. 그러므로 방사선 치료기를 설치하고 방사선 치료를 하기 전에 사용자가 직접 장비의 설치와 성능 평가에 참여하고 특성을 파악하여 이해하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 CAP의 과정과 성능 평가결과를 소개하고자 한다. 대상 및 방법 : 선형가속기 21EX(varian, USA)를 대상으로 설치 시부터 성능 검사까지 전 과정을 평가하였고 성능평가는 크게 radiation survey, mechanical test, radiation isocenter test, beam performance, dosimetry, enhanced dynamic wedge로 구분하여 X-omat film(kodark), 선량 측정 장비(multidata, densitometer, electrometa)를 이용하여 실시하였다. 또한 선형가속기에 부착된 MLC(millenium, 120leaf)와 EPID(portal vision)의 성능 평가는 별도로 실시하였다. 결과 : Survey meter를 이용하여 측정한 leakage는 허용 범위 이하의 선량이 검출되었고 mechanical test에서 collimator, gantey, couch rotation은 1mm 이하였고 육안으로 평가한 angle은 digital이 ${\pm}1^{\circ}$이내에 mechanical은 ${\pm}5^{\circ}$이내였다. 또한 light field와 cross-hair의 직선성 검사도 1mm이내로 평가되었다. (A)symmetrical jaw field는 upper/lower 모두 ${\pm}0.5mm$이내였다. X-omat film을 이용한 radiation isocenter test는 1mm 이하였고 light field와 radiation field 의 일치성 검사는 ${\pm}1mm$ 이내였으며 선량 측정 장비를 이용하여 측정한 $\%DD$는 photon energy는 모두 ${\pm}1\%$ 이내로 electron energy는 $90\%,\;80\%,\;50\%,\;30\%$를 측정한 결과 허용 범위 내에서 평가되었다. photon 과 electron energy의 flateness는 각각 $2.3\%$(기준 $3\%$)이내, $3\%$(기준 $4.5\%$)이내이고 symmetry는 $0.45\%$(기준 $2\%$), $0.3\%$(기준 $2\%$)이내에서 평가 할 수 있었다. 그리고 dosimetry test는 sort term, MU setting, rep rate, dose rate accuracy를 photon과 electron energy 별로 MU와 gantry angle을 바꿔가면서 측정한 결과 허용범위 오차이내에 포함되는 것을 확인 할 수 있었다. EPID(portal vision)의 Exact-Arm의 기계적인 검사는 vertical, lateral, longitudinal은 허용범위 내에서 동작했으며 명암과 해상도 검사도 05.mm의 니크롬선이 선명하게 나타났으며 phantom의 음영도 뚜렷하게 나타났다. Multileaf collimator(MLC)검사는 leaf이 isocenter의 중심에 정확하게 배열되었으며 재현성 검사도 정상적으로 동작하였다. 결론 : Clinac 21EX 장치의 customer acceptance를 통해서 향후의 환자의 치료를 하는데 있어 장치의 안정성을 확인 할 수 있었으며 치료 전의 선형가속기와 주변장치의 특성을 파악 할 수 있어서 장비 사용에 있어서 어려움을 감소시킬 수 있으리라고 생각된다. 또한 사용자가 적극적으로 참여함으로써 앞으로 환자를 치료하는데 있어서도 많은 도움이 되리라 생각한다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.7-15
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• 2020

목 적: 현대 방사선치료기술에서 종양표적위치 및 정상장기에 정확한 선량을 전달하기 위해 여러 방법의 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)가 사용되고 있으며 그 중 선형가속기에 장착된 CBCT(Cone Beam Computed Tomography, CBCT)와 이외 장치인 ExacTrac(ExacTrac X-ray System)이 있다. 두 시스템을 비교한 이전 연구들에서는 Offline-review 이용하여 후향적으로 팬텀 및 환자의 Set-up 오차를 분석하거나 X, Y, Z 축과 하나의 회전방향(Couch Rotation)으로만 연구되어졌다. 본 연구에서는 Head and Neck Cancer 환자를 대상으로 CBCT와 ExacTrac을 이용하여 한 치료중심센터에서 각각 6 DoF(Degree Of Freedom) IGRT를 시행한 후, 두 IGRT 장비에서 나타난 팬텀 및 환자의 Set-up 오차, 환자 Set-up에 걸리는 시간, 노출 방사선량의 비교를 통해 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: Rando Phantom을 이용하여 환자 움직임을 배제한 상태의 Set-up 오차 평가와 Head and Neck Cancer 환자의 Set-up 오차 값 두 가지 경우로 나누어 획득하였다. 노출 방사선량 평가는 유리선량계로 하였다. 환자 Set-up 후 IGRT 시행하는데 소요되는 시간을 평가하기 위해 Head and Neck Cancer 환자 11명을 대상으로 하였다. 총 치료기간동안 환자 당 평균 10회의 CBCT와 ExacTrac 영상을 동시에 얻었고, 관심영역지정(Region Of Interest, ROI) 설정 후 6D 온라인 자동위치교정(Online Automatching) 값의 차를 6개의 축(Translation group: SI, AP, LR; Rotation group: Pitch, Roll, Rtn)으로 각각 계산하였다. 결 과: Phantom과 환자에서 Set-up 오차는 Translation group에서 1mm 미만, Rotation group에서 1.5° 미만의 차이가 보였으며, Rtn 값을 제외한 다른 모든 축의 RMS 값이 1mm, 1° 미만으로 나타났다. 각 시스템에서 최종적으로 Set-up 오차 교정까지 걸리는 시간은 CBCT를 이용한 IGRT에서는 평균 256±47.6sec, ExacTrac을 이용 시 평균 84±3.5sec로 각각 나타났다. 1회 치료 당 IGRT에 의한 방사선 노출선량은 Head and Neck 부위 7곳의 측정위치 중 Oral Mucosa에서 CBCT와 ExacTrac이 각각 2.468mGy, 0.066mGy로 상대적으로 ExacTrac에 비해 피폭선량이 37배 높게 측정되었다. 결 론: CBCT와 ExacTrac 두 시스템 간의 6D 온라인 자동위치교정을 통해 Set-up 오차는 두 시스템의 자체적인 Systematic error 뿐 아니라, 환자 움직임(Random error)를 포함한 Set-up 오차가 1mm, 1.02° 미만으로 나타났다. 이는 본원에서 Head and Neck IMRT 치료 시 PTV Margin이 3mm이라는 것을 고려했을 때, 이 오차범위는 합리적으로 사료된다. 하지만 치료기간 동안 환자체중변화로 인한 따른 표적, 손상위험장기의 변화를 고려했을 때 CBCT와 적절히 병용하여 사용하는 것이 좋을 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권2호
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• pp.63-71
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• 1999

입체조형 치료와 전신 방사선 수술에의 이용을 목적으로 3차원 전신 정위 방사선 치료 장치를 개발하였다. Couch 위에 놓을 수 있는 전신 정위 치료판을 제작하여 방사선 비투과성 카테타 선을 이용하여 치료판 위에 좌표계를 설치하고, MeV-Green(전성 물산, 한국)으로 고정틀을 만들어 환자 자세를 고정시키고, 플라스틱 봉과 봉 지지판을 이용하여 고정틀을 고정하였다. 이러한 설계, 제작으로 입체 조형 치료 등에서 갠트리 회전에 의한 기하학적 제약을 최소화하고 방사선 조사 투과율 이 특정한 방향에서 영향을 받는 문제점을 해소하였다. CT 영상을 통해 치료 표적의 위치를 파악하고 치료판 기준점에 대하여 좌표화하여 모의 치료시와 방사선 치료시의 환자 자세 변화 오차를 줄였다. 3대의 CCTV 카메라를 사용하여 환자 자세 변화를 감지, 수정함으로써 체표변의 외곽선으로 부터 setup 오차를 최소화 할 수 있었다. 치료 효용성을 높이기 위해 이러한 과정을 모니터를 보면서 실시간으로 처리 할 수 있도록 하였고, IDL(Interactive Data Language, RSI, U.S.A.)을 사용하여 image subtraction 방식으로 환자 자세 변화를 가시화하여 오차를 줄이도록 하였다. 내부 장기 움직임에 따른 표적의 움직임을 추적할 목적으로 rotating X-ray 장치를 제작하였다. Landmark 나사를 표적주위 뼈나 표적중심에 삽입하여 이 rotating X-ray 장치를 이용해서 anterior, lateral 두 방향에서 얻은 영상 정보로부터 marker 에 대한 표적의 위치 변화를 가시화 하여 내부 표적의 움직임에 따른 setup 오차를 줄였다. CT 모의치료를 할 수 있도록 IDL 을 이용하여 PC용 모의치료 프로그램을 GUI 환경에서 구현하였고 이 프로그램을 통해서 치료 계획을 위해 CT 에서 수집된 영상정 보를 이용하여 표적을 포함한 장기들의 그래픽 처리, 편집, 전송 등의 작업을 수행하도록 하였다.