• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권1호
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• pp.17-24
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• 1997

선형가속기를 이용한 뇌정위 방사선수술을 시행하기 위하여 PC에서 실행 가능한 치료 계획시스템을 개발하였다. 128 MB RAM 용량의 Pentium Pro 200 MHz의 PC에서 Windows 95를 기반으로 하였으며, Research Systems사의 프로그램 제작 툴인 IDL을 이용하여 프로그래밍 하였다. Brown-Robert-Wells(BRW) 정위틀을 두개골에 고정한 후 전산화단층촬영을 시행하여 얻은 영상데이터를 광자기디스크를 이용하여 PC에서 입력받을 수 있도록 인터페이스를 구축하였다. 영상데이터를 입력시킨 후 각 단면영상에서의 정위틀의 위치를 자동으로 인식하고 정위좌표계를 설정하여 단변영상의 좌표, 기울어짐, 축소율 등을 정확히 계산하여 보정할 수 있다. 좌표계의 설정이 이루어지면 각 단면에서 표적 및 방사선 민감 조직들의 외곽선을 입력, 수정한다. 외곽선의 입력이 종료되면 표적의 중심이 결정되고 방사선 수술을 위한 빔의 설계한다. 빔 설계의 효율성을 위하여 Beam's eye view(BEV) 및 Room's eye view(REV)를 동시에 확인할 수 있도록 개발하였다. 빔의 설계가 끝나면 3 차원적인 선량계산을 시행한다 .5개의 arc로 설계하였을 때 선량계산에 소요되는 시간은 약 1-2 분이었다. 선량분포는 각 단면영상에서 확인할 수 있으며 표적 및 주변 방사선 민감 조직들의 Dose-Volume Histogram(DVH)을 평가하여 선량분포 및 치료계획의 합리성을 정량적으로 분석할 수 있도록 구현하였다. 기본적인 기능을 지원하는 PC 기반의 뇌정위 방사선수술을 위한 치료계획시스템으로 앞으로 임상적용이 가능할 것으로 생각된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2006년도 제33회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.121-121
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• 2006

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제17권11호
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• pp.4935-4937
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• 2016

Objective: To compare dosimetric parameters of 3 dimensional conformal radiotherapy (3 DCRT) and intensity modulated radiotherapy (IMRT) in terms of target coverage and doses to organs at risk (OAR) in the management of rectal carcinoma. Methods: In this prospective study, conducted between August 2014 and March 2016, all patients underwent CT simulation along with a bladder protocol and target contouring according to the Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) guidelines. Two plans were made for each patient (3 DCRT and IMRT) for comparison of target coverage and OAR. Result: A total of 43 patients were recruited into this study. While there were no significant differences in mean Planning Target Volume (PTV) D95% and mean PTV D98% between 3 DCRT and IMRT, mean PTV D2% and mean PTV D50% were significantly higher in 3 DCRT plans. Compared to IMRT, 3 DCRT resulted in significantly higher volumes of hot spots, lower volumes of cold spots, and higher doses to the entire OAR. Conclusion: This study demonstrated that IMRT achieves superior normal tissue avoidance (bladder and bowel) compared to 3 DCRT, with comparable target dose coverage.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제47권2호
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• pp.128-133
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• 2010

Objective : The secondary verification of Leksell Gamma Knife treatment planning system (LGP) (which is the primary verification system) is extremely important in order to minimize the risk of treatment errors. Although prior methods have been developed to verify maximum dose and treatment time, none have studied maximum dose coordinates and treatment volume. Methods : We simulated the skull shape as an ellipsoid with its center at the junction between the mammillary bodies and the brain stem. The radiation depths of the beamlets emitted from 201 collimators were calculated based on the relationship between this ellipsoid and a single beamlet expressed as a straight line. A computer program was coded to execute the algorithm. A database system was adopted to log the doses for $31{\times}31{\times}31$ or 29,791 matrix points allowing for future queries to be made of the matrix of interest. Results : When we compared the parameters in seven patients, all parameters showed good correlation. The number of matrix points with a dose higher than 30% of the maximal dose was within ${\pm}\;2%$ of LGP. The 50% dose volume, which is generally the target volume, differs maximally by 4.2%. The difference of the maximal dose ranges from 0.7% to 7%. Conclusion : Based on the results, the variable ellipsoid modeling technique or variable ellipsoid modeling technique (VEMT) can be a useful and independent tool to verify the important parameters of LGP and make up for LGP.

• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권4호
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• pp.203-212
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• 2016

Dose differences between three-dimensional (3D) and four-dimensional (4D) doses could be varied according to the geometrical relationship between a planning target volume (PTV) and an organ at risk (OAR). The purpose of this study is to evaluate the correlation between the overlap volume histogram (OVH), which quantitatively shows the geometrical relationship between the PTV and OAR, and the dose differences. 4D computed tomography (4DCT) images were acquired for 10 liver cancer patients. Internal target volume-based treatment planning was performed. A 3D dose was calculated on a reference phase (end-exhalation). A 4D dose was accumulated using deformation vector fields between the reference and other phase images of 4DCT from deformable image registration, and dose differences between the 3D and 4D doses were calculated. An OVH between the PTV and selected OAR (duodenum) was calculated and quantified on the basis of specific overlap volumes that corresponded to 10%, 20%, 30%, 40%, and 50% of the OAR volume overlapped with the expanded PTV. Statistical analysis was performed to verify the correlation with the OVH and dose difference for the OAR. The minimum mean dose difference was 0.50 Gy from case 3, and the maximum mean dose difference was 4.96 Gy from case 2. The calculated range of the correlation coefficients between the OVH and dose difference was from -0.720 to -0.712, and the R-square range for regression analysis was from 0.506 to 0.518 (p-value <0.05). However, when the 10% overlap volume was applied in the six cases that had OVH value ${\leq}2$, the average percent mean dose differences were $34.80{\pm}12.42%$. Cases with quantified OVH values of 2 or more had mean dose differences of $29.16{\pm}11.36%$. In conclusion, no significant statistical correlation was found between the OVH and dose differences. However, it was confirmed that a higher difference between the 3D and 4D doses could occur in cases that have smaller OVH value.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권2호
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• pp.114-122
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• 2006

세기조절방사선치료에는 다엽콜리메타의 구동방식에 따라 static 방법과 dynamic 방법이 있다. 세기조절방사선치료의 정도관리는 치료계획의 정도관리, 치료정보의 전달에 관한 정도관리, 치료전달 과정에 대한 정도관리를 통하여 이루어진다. 여기서는 static 방법과 dynamic 방법에 대하여 같은 조건으로 치료계획 정도관리를 시행하여 dynamic 방법의 환자 적용에 대한 타당성을 살펴보았다. 세기조절방사선치료에서 다엽콜리메타의 움직임이 static 방법인 stop and shoot 방법과 다엽콜리메타의 움직임이 dynamic 방법인 sliding window 방법과 비교검토한 결과 임상표적용적(clinical target volume, CTV)의 크기가 직경 3 cm인 경우에서는 중심점에서의 선량분포 차이가 0.2%였으며, 선량분포의 90% 면적의 차이가 2.7%였으며, CTV의 크기가 직경 7 cm인 경우에서는 중심점에서의 선량분포 차이가 0.2%였으며, 선량분포의 90% 면적의 차이가 2.2%였으며, CTV의 크기가 12 cm인 경우에서는 중심점에서의 선량분포 차이가 0.4%였으며, 선량분포의 90% 면적의 차이가 2.9%였다. 실제 폐암 환자에서도 CTV의 크기에 따라 static 방법과 dynanic 방법에서 중심점에서의 선량 차이는 0.3%에서 0.6%를 나타내고 있다. 가상 펜텀에서는 CTV의 크기에 따라 중심점에서의 측정 선량이나 90% 등선량 곡선 면적이 차이가 없었고, 실제 폐암환자에서는 중심점의 측정선량은 차이가 없었지만 90%등선량곡선의 면적은 CTV 가 커짐에 따라 두 방법간에 차이가 커짐을 알 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제19권1호
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• pp.53-65
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• 2001

목적 : 비인강암 환자의 국소제어율을 향상시키기 위한 목적으로 보상 여과판을 이용한 전방위 강도변조 방사선치료방법(intensity modulated radiation therapy : IMRT)을 계획하고 기존 3차원 입체조형치료방법과 비교하여 최적의 방사선치료방법을 모색하고자 한다. 대상 및 방법 : 3-차원 입체조형치료계획으로 치료받았던 비강암환자(T4N0M0) 1예를 선택하여 치료면의 굴곡과 뼈, 공동 등 불균질 조직으로 인하여 발생되는 표적체적의 선량분포를 균일하게 만들고 주변 정상장기의 손상을 최소화하기 위한 일차 입사선량의 강도 조절을 보상여과판으로 시행 하였다. 환자는 열변성 plastic mask로 고정시킨 후 치료조준용 CT Scan (PQ5000)을 이용하여 3 mm 간격으로 scan 하고 가상조준장치(virtual simulator)와 3차원 방사선치료계획 컴퓨터$(ADAC-Pinnacle^3)$를 이용하여 보상여과판을 제작하였다. 각 조사면을 세분한 소조사선(beamlet)의 강도 가중치(weighting)를 계산하고 가중치에 따른 선량 감약을 보상여과판의 두께로 환산하여 판별이 쉽도록 도표화하였다. 방사선 치료성과의 기준은 정량적으로 평가할 수 있는 선량체적표(dose volume histogram : DVH)와 종양억제확율(tumor control probability : TCP)및 정상조직 손상확율(normal tissue complication probability : NTCP)의 수학적 관계식을 이용하여 치료효과를 평가하였다. 결과 : 전방위 IMRT에서 계획용표적체적(planning target volume: PTV)내의 최소선량과 최대선량의 차이가 입체조형치료계획보다 약간 증가하였으며 평균선량은 강도조절치료계획에서 약 $10\%$, 더 높았고 전체 방사선량의 $95\%$가 포함되는 체적(V95)은 비교적 양쪽 설계방법에서 비슷한 양상을 보이고 있었다. 주위 건강장기들의 DVH에서 방사선에 민감한 장기인 시신경, 측두엽, 이하선, 뇌간, 척수, 측두하악골관절 등은 강도조절치료계획에서 많이 보호되었다. PTV의 종양제어확율은 입체조형치료계획과 강도변조치료계획에서 모두 비교적 균일하였으며 계획선량이 50 Gy에서 80 Gy로 증가함에 따라 TCP가 0.45에서 0.56으로 완만하게 증가하였다. 척수, 측두하악골 관절, 뇌간, 측두엽, 이하선, 시신경교차, 시신경 등 정상장기의 손상확율은 입체조형치료계획보다 강도조절치료계획에서 월등히 감소되었으며 특히 뇌간(brain stem)의 NTCP는 입체조형치료계획에서 보다 강도조절치료계획에서 훨씬 적은 값(0.3에서 0.15)으로 감소되었다. 계획선량의 증가에 따른 TCP와 NTCP를 입체조형치료계획과 강도조절치료계획에서 TCP는 공히 완만한 증가를 보였으나 NTCP값은 선량증가에 비례적으로 증가하였고 입체조형치료계획이 강도조절치료계획보다 월등히 증가하였다. 결론 : 보상여과판을 이용한 전방위 강도변조 방사선치료에서 PTV내의 선량 균일도의 개선은 없었지만 뇌간, 척수강 등 정상장기의 피폭을 줄일 수 있었다. 특히 인체표면의 굴곡이 심하거나 뼈, 동공 등으로 종양에 도달하는 방사선량분포가 균일하지 않을 경우 매우 유리한 치료방법이였다. 방사선치료성적을 평가함에 있어 DVH와 TCP, NTCP 등 수학적 척도를 이용함으로서 치료성과의 예측, 종양선량의 증가(dose escalation), 방사선수술의 지표 및 방사선치료의 질적 상황을 정량적 수치로 평가할 수 있어 방사선치료성과 향상에 기여할 수 있다고 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권2호
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• pp.79-86
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• 2015

이 연구는 조기 폐암의 정위방사선치료에서 육안적종양체적(Gross tumor volume, GTV) 변화에 따른 적응방사선치료(ART)의 효과 및 가능성을 보기 위해 시행되었다. 영남대학교 의료원에서 정위방사선치료를 시행한 22개의 종양을 대상으로 연구를 진행하였다. 정위방사선치료는 2주에 걸쳐 48 혹은 60 Gy를 4회에 나누어 조사하는 방법으로 시행되었다. 종양체적 변화를 측정하기 위해 매 콘빔시티마다 육안적종양체적에 대한 윤곽선 그리기를 시행하였다. 그 다음 첫 번째 콘빔시티에 기준 치료계획으로 사용할 세기조절방사선치료 계획을 시행하였다. 적응방사선치료 계획을 하기 위해, 2, 3, 4번째 콘빔시티에 기준 치료계획과 동일한 빔 각도와 제약을 적용하여 각각 재 최적화 과정을 진행하였다. 이후 적응방사선치료 계획은 기준치료계획을 각각의 콘빔시티에 복사하여 생성한 비적응방사선치료 계획과 비교되었다. 평균 육안적종양체적은 10.7 cc였다. 평균 종양체적 변화는 두 번째, 세 번째, 네 번째 콘빔시티에서 각각 -1.5%, 7.3%, 25.1%였으며 세 번째 이후 변화는 통계적으로 유의하였다(p<0.05). 하지만 두 번째 콘빔시티에서는 9개의 종양 체적이 증가하였다. 적응방사선치료 계획을 시행하였을 때, 폐에서 $V_{20\;Gy}$, $D_{1500\;cc}$, $D_{1000\;cc}$가 유의하게 감소하였으며, 흉벽에 대한 $V_{30\;Gy}$와 $V_{32\;Gy}$ 역시 유의하게 감소하였다(p<0.05). 두 번째 콘빔시티의 종양체적이 증가한 환자들에서, 기준치료 계획에 비해 적응치료방사선치료 계획을 시행하지 않았을 때, 계획용 표적체적에 대한 선량 범위 변수 중 $D_{min}$은 8.3% 감소한 반면 (p=0.021), 적응방사선치료계획을 시행한 경우에는 차이가 없었다. 이러한 결과를 보았을 때, 적응방사선치료 계획을 함으로서 표적 선량 커버는 개선시키면서 손상위험장기에 대한 선량을 감소시킬 수 있을 것이다. 그러므로, 콘빔시티를 이용한 적응방사선치료 방법은 조기 폐암의 정위방사선치료에서 고려되어야 하겠다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.61-64
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• 2002

As intensity modulated radiation therapy compared with conventional radiation therapy, tumor target dose increased and normal tissues and critical organs dose reduced. In brain tumor, treatment planning of intensity modulated radiation therapy was practiced in 4MV, 6MV, 15MV X-ray energy. In these X-ray energy, was considered the dose distribution and dose volume histogram. As 4MV X-ray compared with 6MV and 15MV, maximum dose of right optic-nerve increased 10.1 %, 8.4%. Right eye increased 5.2%, 2.7%. And left optic-nerve, left eye, optic chiasm and brainstem incrased 1.7% - 5.2%. Even though maximum dose of PTV and these critical organs show different from 1.7% - 10.1% according to X-ray energies, these are a piont dose. Therefore in brain tumor, treatment planning of intensity modulated radiation therapy in 9 treatment field showed no relation with energy dependency.