• 제목/요약/키워드: Dose homogeneity

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간암환자를 대상으로 한 래피드아크 치료계획에서 아크수 및 회전범위가 선량분포에 미치는 영향 (Effects of Arc Number or Rotation Range upon Dose Distribution at RapidArc Planning for Liver Cancer)

  • 박혜진;김미화;전미선;오영택;서태석
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제21권2호
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    • pp.165-173
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    • 2010
  • 본 논문에서는 간암 환자를 대상으로 3차원입체조형치료와 세기조절방사선치료와 3종류의 래피드아크 치료를 위한 치료계획을 수행하여 각각의 선량분포와 선량 체적 히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)의 특성을 비교, 평가하고 이를 통해 래피드아크 치료 환자에 대한 적절한 갠트리 회전수의 범위를 제시하고자 하였다. 치료계획은 작은 종양의 용적을 가지며 내부 장기 및 종양의 움직임이 비교적 작은 간암환자를 대상으로 3차원입체조형치료와 세기조절방사선치료와 더블아크(double arcs)와 제한적인 트리플아크(limited triple arcs)와 멀티플아크(multiple arcs)치료에 대해 Eclipse 8.6 버전에서 시행하였다. 또한 치료계획 시 임상표적용적(Clinical Target Volume, CTV)과 치료표적용적(Planning Target Volume, PTV)에 동일한 최적화 조건을 적용하였고, 각각의 정상조직에는 개별적인 선량 제한치 적용대신 종양 주변 정상조직에서의 선량 감소율을 일괄적으로 적용하였다. 임상표적용적과 치료표적용적의 전체 몸에 적용한 치료계획 선량 제한치에 대한 실제 계산결과의 만족도는 래피드아크가 세기조절방사선치료보다 높았으며 래피드아크에서 더블아크와 제한적인 트리플아크와 멀티플아크는 만족도가 거의 동일하였다. 또한 각 치료계획에서 치료표적용적에 계획한 선량 제한치에 따라 SALT group이 제안한 Conformity Index (CI)가 0.98인 선량 분포범위에 처방선량을 결정하였다. 이때 RTOG에서 제안한 CI, Homogeneity Index (HI), Quality of Coverage (QOC)와 Lomax and Scheib에서 제안한 Healthy tissue conformity index (HTCI) 등을 평가하였다. 항목별로 차이는 있지만 총체적인 평가 결과는 멀티플아크가 전체적으로 좋았으며 모니터 단위 값의 비교에서도 멀티플아크가 가장 작았다. 본 연구를 통하여 래피드아크 치료는 기존에 시행하고 있는 3차원입체조형치료 또는 세기조절방사선치료 기법보다 더욱 최적의 선량 분포를 구현한다는 것을 알 수 있었다. 또한 래피드아크 치료계획에서 멀티플아크 치료계획은 더블 또는 제한된 트리플아크 치료계획보다 모니터 단위 값이 작고, 선량의 균질성 및 종양내의 최소선량은 비슷하거나 좋아지는 동시에 주변 정상조직에는 선량이 감소되는 것을 알 수 있었다.

STUDY ON MONITORING UNIT EFFICIENCY OF FLATTENING-FILTER FREE PHOTON BEAM IN ASSOCIATION WITH TUMOR SIZE AND LOCATION

  • Kim, Dae Il;Kim, Jung-In;Yoo, Sook Hyun;Park, Jong Min
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제38권4호
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    • pp.194-201
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    • 2013
  • To investigate monitoring unit (MU) efficiency and plan quality of volumetric modulated arc therapy (VMAT) using flattening-filter free (FFF) photon beam in association with target size and location. A virtual patient was generated in Eclipse$^{TM}$ (ver. A10, Varian Medical Systems, Palo Alto, USA) treatment planning system. The length of major and minor axis in axial view was 50 cm and 30 cm, respectively. Cylindrical-shaped targets were generated inside that patient at the center (symmetric target) and in the periphery (asymmetric target, 7.5 cm away from the center of the patient to the right direction) of the virtual patient. The longitudinal length was 10 cm and the diameters were 2, 5, 10 and 15 cm. Total 8 targets were generated. RapidArc$^{TM}$ plans using TrueBeam STx$^{TM}$ were generated for each target. Two full arcs were used and the axis of rotation of the gantry was set to be at the center of the virtual patient. Total MU, homogeneity index (HI), target mean dose, the value of gradient measure and body mean dose were calculated. In the case of symmetric targets, averaged total MU of FFF plan was 23% and 19% higher than that of flattening filter (FF) plan when using 6 MV and 10 MV photons, respectively. The difference of HI, target mean dose, gradient measure and body mean dose between FF and FFF was less than 0.04, 2.6%, 0.1 cm and 2.2%, respectively. For the asymmetric targets, total MU of FFF plan was 21% and 32% was higher than that of FF when using 6 MV and 10 MV photons, respectively. The homogeneity of the target was always worse when using FFF than using FF. The maximum difference of HI was 0.22. The target mean dose of FFF was 3.2% and 4.1% higher than that of FF for the 6 MV and 10 MV, respectively. The difference of gradient measure was less than 0.1 cm. The body mean dose was higher when using FFF than FF about 4.2% and 2.8% for the 6 MV and 10 MV, respectively. No significant differences between VMAT plans of FFF beam and FF beam were observed in terms of quality of treatment plan. The HI was higher when using FFF 10 MV photons for the asymmetric targets. The MU was increased noticeably when using FFF photon beams.

백혈병에서 골수이식을 위한 전신방사선조사시 선량분포 특성 (Dose Distribution of Total Body Irradiation for Bone Marrow Transplantation in Leukemia)

  • 김성규;김명세;신세원
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제7권2호
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    • pp.47-55
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    • 1996
  • 백혈병 환자에서 골수이식을 하기전 전신방사선조사를 시행할 때 우선적으로 해결되어야 할 과제는 총선량의 결정과 머리, 목, 폐, 복부, 골반과 다리등 모든 부위에 동일한 선량을 조사하는 것이다. 본 연구에서는 머리, 목, 폐등 밀도와 두께에 따른 선량보정을 Al으로 만든 조직보상체를 이용하는 미네소타대학 방법(방법 1) 과 소아들이 장시간 동안 편안한 자세로 움직이지 않고 치료받을수 있도록 본원에서 개발한 고정치료틀에 조직등가불질로 머리, 목, 폐등을 보정한 방법(방법 2)의 선량분포를 비교검토하였다. 또한 슬로안-케트링 병원에서 시행하고 있는 똑바로 앉아 치료하는 경우(방법 3) 선량분포와 폐 차폐에 따른 차폐체 제작 및 여러 가지 문제들을 고려하였다. 방법 1에서는 95.6% 에서 100%의 선량 분포를 보였으며, 방법 2에서는 95.4%에서 100%의 선량분포를 보였다. 또한 방법 2에서 중심 부위와 표면 부위의 선량분포는 머리 부위에서 103.4%, 목 부위에서 101.5%, 배꼽 부위에서 102.3%를 나타내었다.

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전립선암 환자 양성자치료 시 빔 전달방식에 따른 치료계획 비교 (Comparison of Beam Delivery Modes in Prostate Cancer Proton Therapy: A Treatment Planning Comparison Study)

  • 김윤영;염두석;장요종;강동윤;박정훈
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.153-158
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    • 2013
  • 목 적: 전립선암 양성자치료 시 Double Scattering mode (DS)와 Pencil Beam Scanning mode (PBS)에서의 Dose-volume histograms (DVHs)를 분석하여, Conformity Number (CN), Homogeneity indexes (HI)와 선량 별 정상장기의 %Volume을 구하여 선량적합성과 정상장기 보호효과를 비교 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 양성자치료를 받은 9명의 전립선암 환자를 대상으로 Eclipse proton external beam planning system을 사용해 일일선량 2.5 Gy씩 28회, 총 70 Gy가 PTV에 95%가 들어가도록 치료계획을 세웠다. 치료 계획된 DS와 PBS 각각의 DVHs로 PTV의 CN과 HI을 구하여 비교하고 정상장기에 들어가는 선량별 %Volume을 비교하였다. 결 과: PTV의 평균 CN은 DS $0.68{\pm}0.07$에서, PBS $0.79{\pm}0.01$로 16.63% 증가하였다. 평균 HI는 DS $0.12{\pm}0.03$에서, PBS $0.09{\pm}0.01$로 -22.66% 감소하였다. 직장을 제외한 전 관찰자의 모든 정상장기에서 DS보다 PBS에서 들어가는 %Volume이 감소하였고, PBS에서 평균 왼쪽 대퇴골 두에 30 Gy 이상 들어가는 %Volume이 -79.93%로 가장 많이 감소하였으며, 평균 직장에 70 Gy 이상 들어가는 %Volume이 -3.03%로 가장 적게 감소하였다. 결 론: 따라서 전립선암 환자 양성자 치료 시 PBS가 DS보다 선량 적합성에 도달하는데 효과적이며, 정상장기에 들어가는 불필요한 선량을 낮추는데 좋고 특히 대퇴골 두에 들어가는 불필요한 저 선량을 감소시키는데 탁월한 것으로 사료된다.

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The effect of photon energy on intensity-modulated radiation therapy (IMRT) plans for prostate cancer

  • Sung, Won-Mo;Park, Jong-Min;Choi, Chang-Heon;Ha, Sung-Whan;Ye, Sung-Joon
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제30권1호
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    • pp.27-35
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    • 2012
  • Purpose: To evaluate the effect of common three photon energies (6-MV, 10-MV, and 15-MV) on intensity-modulated radiation therapy (IMRT) plans to treat prostate cancer patients. Materials and Methods: Twenty patients with prostate cancer treated locally to 81.0 Gy were retrospectively studied. 6-MV, 10-MV, and 15-MV IMRT plans for each patient were generated using suitable planning objectives, dose constraints, and 8-field setting. The plans were analyzed in terms of dose-volume histogram for the target coverage, dose conformity, organs at risk (OAR) sparing, and normal tissue integral dose. Results: Regardless of the energies chosen at the plans, the target coverage, conformity, and homogeneity of the plans were similar. However, there was a significant dose increase in rectal wall and femoral heads for 6-MV compared to those for 10-MV and 15-MV. The $V_{20Gy}$ of rectal wall with 6-MV, 10-MV, and 15-MV were 95.6%, 88.4%, and 89.4% while the mean dose to femoral heads were 31.7, 25.9, and 26.3 Gy, respectively. Integral doses to the normal tissues in higher energy (10-MV and 15-MV) plans were reduced by about 7%. Overall, integral doses in mid and low dose regions in 6-MV plans were increased by up to 13%. Conclusion: In this study, 10-MV prostate IMRT plans showed better OAR sparing and less integral doses than the 6-MV. The biological and clinical significance of this finding remains to be determined afterward, considering neutron dose contribution.

비소세포 폐암의 제한된 각도를 이용한 세기변조와 용적변조회전 방사선치료계획의 폐 선량에 관한 연구 (A Study on lung dose of Intensity modulated and volumetric modulated arc therapy plans using restricted angle of Non-small cell lung cancer)

  • 염미숙;이우석;김대섭;백금문
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.21-28
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    • 2014
  • 목 적 : 비소세포 폐암의 치료용적의 크기가 크거나 폐 용적이 작고, 몸의 정중선(Mid line)에 위치한 경우 척수의 허용선량을 고려한 방사선치료계획에서 폐 선량이 많아지게 되는데, 본 연구는 비소세포 폐암 환자의 3차원입체조형치료(Three dimensional conformal radiotherapy, 3D CRT), 제한된 각도를 이용한 세기변조방사선치료(Intensity modulated radiotherapy, IMRT)와 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc therapy, VMAT) 치료계획을 각각 적용하여 전체 폐 선량을 비교 및 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : TrueBeam STx($Varian^{TM}$, USA) 10 MV 에너지를 이용하여 4명의 환자에 대하여 3D CRT, 제한된 각도를 이용한 IMRT와 VMAT 치료계획을 세우고, 총 선량 66 Gy/30 Fx 처방하였을 때, 선량용적히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)을 이용하여 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV), 전체 폐 그리고 척수에 들어가는 선량을 평가하였다. PTV에 대한 처방선량지수(Conformity Index, CI), 선량균질지수(Homogeneity index, HI), 처방선량포함지수(Paddick's Conformity Index, PCI)를 구하고, 폐의 30 Gy 용적($V_{30}$), $V_{20}$, $V_{10}$, $V_5$, 평균선량(Mean dose)을 평가하고, 척수의 최대선량 값을 평가하였다. 결 과 : PTV에 대한 CI, HI, PCI의 평균값은 각각 $0.944{\pm}0.009$, $1.106{\pm}0.027$, $1.084{\pm}0.016$으로 평가되었다. 전체 폐에 대한 첫 번째 환자의 $V_{20}$은 3D CRT, IMRT, VMAT 각각 30.7%, 20.2%. 21.2%, 두 번째 환자의 $V_{20}$은 33.0%, 29.2%. 31.5%, 세 번째 환자의 $V_{20}$은 51.3%, 34.3%. 36.9%, 네 번째 환자의 $V_{20}$은 56.9%, 33.7%. 40%로 제한된 각도를 이용한 IMRT 치료계획에서 가장 낮게 평가되었다. 척수에 대한 최대선량 값은 모두 허용선량 미만으로 평가되었다. 결 론 : 비소세포 폐암의 방사선치료계획에서 3D CRT와 비교했을 때, 제한된 각도를 이용한 IMRT나 VAMT을 이용하면 척수의 허용선량을 넘지 않으면서 폐 선량을 줄여줄 수 있는 치료계획을 세울 수 있었다. IMRT와 VAMT을 비교해보면 PTV의 선량포함과 척수선량을 고려했을 때 IMRT 치료계획에서 보다 좁은 각도를 이용한 치료계획이 가능하였고, 이는 폐 선량을 좀 더 줄여줄 수 있는 결과를 얻을 수 있었다.

전신방사선조사에서 치료방법에 따른 선량분포 특성 비교 (Comparison of Distribution following Treatment Method in Total Body Irradiation)

  • 김성규;김명세;신세원
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제6권2호
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    • pp.21-28
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    • 1995
  • 전신방사선조사를 시행할 때 우선적으로 해결되어야 할 과제는 총선량의 결정과 머리, 목, 폐, 복부, 골반과 다리등 모든 부위에 동일한 선량을 조사하는 것이다. 본 연구에서는 머리, 목, 폐등 밀도와 두께에 따른 선량보정을 A1으로 만든 조직보상체를 이용하는 미네소타대학 방법(방법 1) 과 소아들이 장시간 동안 편안한 자세로 움직이지 않고 치료받을수 있도록 본원에서 개발한 고정치료틀에 조직등가물질로 머리, 목, 폐등을 보정한 방법(방법 2)의 선량분포를 비교검토하였다. 방법 1에서는 95.6%에서 100%의 선량분포를 보였으며, 방법 2 에서는 95.4%에서 100%의 선량분포를 보였다. 또한 방법 2 에서 중심 부위와 표면 부위의 선량분포는 머리 부위에서 103.4%, 목 부위에서 101.5%, 배꼽 부위에서 102.3%를 나타내었다.

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Dosimetric Evaluation of 3-D Conformal and Intensity-modulated Radiotherapy for Breast Cancer after Conservative Surgery

  • Mansouri, Safae;Naim, Asmaa;Glaria, Luis;Marsiglia, Hugo
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제15권11호
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    • pp.4727-4732
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    • 2014
  • Background: Breast cancers are becoming more frequently diagnosed at early stages with improved long term outcomes. Late normal tissue complications induced by radiotherapy must be avoided with new breast radiotherapy techniques being developed. The aim of the study was to compare dosimetric parameters of planning target volume (PTV) and organs at risk between conformal (CRT) and intensity-modulated radiation therapy (IMRT) after breast-conserving surgery. Materials and Methods: A total of 20 patients with early stage left breast cancer received adjuvant radiotherapy after conservative surgery, 10 by 3D-CRT and 10 by IMRT, with a dose of 50 Gy in 25 sessions. Plans were compared according to dose-volume histogram analyses in terms of PTV homogeneity and conformity indices as well as organs at risk dose and volume parameters. Results: The HI and CI of PTV showed no difference between 3D-CRT and IMRT, V95 gave 9.8% coverage for 3D-CRT versus 99% for IMRT, V107 volumes were recorded 11% and 1.3%, respectively. Tangential beam IMRT increased volume of ipsilateral lung V5 average of 90%, ipsilateral V20 lung volume was 13%, 19% with IMRT and 3D-CRT respectively. Patients treated with IMRT, heart volume encompassed by 60% isodose (30 Gy) reduced by average 42% (4% versus 7% with 3D-CRT), mean heart dose by average 35% (495cGy versus 1400 cGy with 3D-CRT). In IMRT minimal heart dose average is 356 cGy versus 90cGy in 3D-CRT. Conclusions: IMRT reduces irradiated volumes of heart and ipsilateral lung in high-dose areas but increases irradiated volumes in low-dose areas in breast cancer patients treated on the left side.

Dosimetric comparison of coplanar and non-coplanar volumetric-modulated arc therapy in head and neck cancer treated with radiotherapy

  • Gayen, Sanjib;Kombathula, Sri Harsha;Manna, Sumanta;Varshney, Sonal;Pareek, Puneet
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제38권2호
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    • pp.138-147
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    • 2020
  • Purpose: To evaluate the dosimetric variations in patients of head and neck cancer treated with definitive or adjuvant radiotherapy using optimized non-coplanar (ncVMAT) beams with coplanar (cVMAT) beams using volumetric arc therapy. Materials and Methods: Twenty-two patients of head and neck cancer that had received radiotherapy using VMAT in our department were retrospectively analyzed. Each of the patients was planned using coplanar and non-coplanar orientations using an optimized couch angle and fluences. We analyzed the Conformity Index (CIRTOG), Dose Homogeneity Index (DHI), Heterogeneity Index (HIRTOG), low dose volume, target and organs-at-risk coverage in both the plans without changing planning optimization parameters. Results: The prescription dose ranged from 60 Gy to 70 Gy. Using ncVMAT, CIRTOG, DHI and HIRTOG, and tumor coverage (ID95%) had improved, low dose spillage volume in the body V5Gy was increased and V10Gy was reduced. Integral dose and intensity-modulated radiation therapy factor had increased in ncVMAT. In the case of non-coplanar beam arrangements, maximum dose (Dmax) of right and left humeral head were reduced significantly whereas apex of the right and left lung mean dose were increased. Conclusion: The use of ncVMAT produced better target coverage and sparing of the shoulder and soft tissue of the neck as well as the critical organ compared with the cVMAT in patients of head and neck malignancy.

Dosimetric Comparison between Varian Halcyon Analytical Anisotropic Algorithm and Acuros XB Algorithm for Planning of RapidArc Radiotherapy of Cervical Carcinoma

  • Mbewe, Jonathan;Shiba, Sakhele
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제32권4호
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    • pp.130-136
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    • 2021
  • Purpose: The Halcyon radiotherapy platform at Groote Schuur Hospital was delivered with a factory-configured analytical anisotropic algorithm (AAA) beam model for dose calculation. In a recent system upgrade, the Acuros XB (AXB) algorithm was installed. Both algorithms adopt fundamentally different approaches to dose calculation. This study aimed to compare the dose distributions of cervical carcinoma RapidArc plans calculated using both algorithms. Methods: A total of 15 plans previously calculated using the AAA were retrieved and recalculated using the AXB algorithm. Comparisons were performed using the planning target volume (PTV) maximum (max) and minimum (min) doses, D95%, D98%, D50%, D2%, homogeneity index (HI), and conformity index (CI). The mean and max doses and D2% were compared for the bladder, bowel, and femoral heads. Results: The AAA calculated slightly higher targets, D98%, D95%, D50%, and CI, than the AXB algorithm (44.49 Gy vs. 44.32 Gy, P=0.129; 44.87 Gy vs. 44.70 Gy, P=0.089; 46.00 Gy vs. 45.98 Gy, P=0.154; and 0.51 vs. 0.50, P=0.200, respectively). For target min dose, D2%, max dose, and HI, the AAA scored lower than the AXB algorithm (41.24 Gy vs. 41.30 Gy, P=0.902; 47.34 Gy vs. 47.75 Gy, P<0.001; 48.62 Gy vs. 50.14 Gy, P<0.001; and 0.06 vs. 0.07, P=0.002, respectively). For bladder, bowel, and left and right femurs, the AAA calculated higher mean and max doses. Conclusions: Statistically significant differences were observed for PTV D2%, max dose, HI, and bowel max dose (P>0.05).