• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.227-245
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• 1998

방사선치료 성과의 기준을 정량적으로 평가할 수 있는 종양치유확율 (Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)의 수학적 관계식을 유도하여 방사선업체조형치료 (3-D conformal radiotherapy) 효과를 평가하며 간단한 동물실험과 임상결과를 참고하여 종양치료성적의 예측과 종양선량의 증가 및 치료의 질적상황을 정량적 척도로 평가하고져한다. 방사선량과 체적크기에 민감한 병렬반응구조 (Parallel architecture)로 구성된 장기중 발생빈도가 많은 간종양을 대상으로 업체조형치료방법에 따른 체적선량분포도 (Dose Volume Histogram)를 3차원 방사선치료계획 컴퓨터(ADAC-Pinnacle #3)를 이용하여 계산하고 각 선량에 대한 체적분포를 판별이 쉽도록 도표화하였다. 종양치유확율(Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)은 방사선량에 대한 세포생존곡선의 오차함수 (error function)를 기본수식으로하고 선량 체적인자를 삽입한 반실험식으로 구성되었으며 실효선량 또는 실효체적에 따라 각각 계산하였다. 정상간의 실질적 손상을 관찰하기 위하여 방사선치료를 받은 환자의 통계와 계획적 연구를 위하여 황구를 이용하였다. 방사선조사방법은 대항2문, 쐐기 3문, 4문 회전업체치료와 비회전축 5문입체조형치료로 구분하였으며 업체조형치료는 컴퓨터 조종형 선형가속기 (Varian Clinac-2100C/D)와 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator, MLC-52LS)를 이용하였다. 방사선조사방법에 따른 체적선량분포 (DVH)는 종양과 주위건강조직에대한 체적과 방사선량을 직관적으로 판단할수있었다. 간종양의 방사선치료에서 TCP와 NTCP 의 체적인자는 0.32를 이용하였고 대항2문 입체치료 및 5문입체치료에서 종양중심선량 50Gy일 때 종양의 TCP는 각각 0.763과 0.793 이였으며 정상간의 NTCP는 각각 0.156와 0.008로서 수치상 완전 구별이 가능하였고 종양 투여 선량이 70Gy 일 때 종양의 TCP 는 각각 0.982 와 0.995로서 종양치유에 충분한 선량이며 정상간의 NTCP 는 각각 0.725 와 0.142로서 현저한 차이가 있었다. 간손상은 간염유발을 기준으로 하였으며 간손상정도와 NTCP의 관계는 상호비례하였고 일정한 발기점(Threshold value)을 구할수 있었다. DVH 와 확율적 수학식인 TCP, NTCP 동은 방사선치료성과를 판단할 수 있는 정량적분석방법으로 가능성이 있다고 생각된다. 또한 건강조직을 최대한 보호하고 종양에 집중 방사선을 조사할 수 있는 입체조형치료는 간, 폐, 신장등 방사선 병렬반응장기에 적합하며 DVH와 TCP, NTCP등 수학적 척도를 이용하여 평가함으로서 치료성과의 예측, 종양선량의 증가(Dose escalation), 방사선수술의 지표 및 방사선치료의 질적상황을 정량적 숫치로 평가할 수 있어 방사선치료성과 향상에 기여 할 수 있다고 생각한다.

• 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.

• 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.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제20권2호
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• pp.79-82
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• 1997

Image-based three dimensional radiation treatment planning(3D RTP) has a potential of generating superior treatment plans. Advances in computer technology and software developments quickly make 3D RTP a feasible choice for routine clinical use. However, it has become clear that an evaluation of a 3D plan is more difficult than a 2D plan. A number of tools have been developed to facilitate the evaluation of 3D RTP both qualitatively and quantitatively. For example, beam's eye view(BEV) is one of the most powerful and time-saving method as a qualitative tools. Dose-volume histogram(DVH) has been proven to be one of the most valuable methods for a quantitative tools. But it has a limitation to evaluate several different plans for biological effects of the tissue and critical organ. Therefore, there is a strong interest in developing quantitative models which would predict the likely biological response of irradiated organs and tissues, such as tumor control probability(TCP) and normal tissue complication probability(NTCP). DVH and NTCP of hepatoma were evaluated for three dimensional conformal radiotherapy(3D CRT). Also, 3D RTP was analysed as a dose optimization based on beam arrangement and beam modulation.

• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권3호
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• pp.176-184
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• 2014

척추뼈전이암 환자를 대상으로 본원의 동시통합추가치료법(SIB)과 RTOG 0631 프로토콜에 따른 체부정위방사선치료계획을 세우고, 선량분포를 비교하였다. 간암 원발인 척추 뼈 전이암 환자 5명을 대상으로 전산화단층촬영 영상과 자기공명영상(T1, T2)를 바탕으로 영상융합을 시행하였다. 본원에서 시행하는 SIB방법은 영상에서 보이는 종양을 GTV로 설정하고, GTV를 포함한 전체 척추체부(entire vertebral body, VB)를 CTV1로 정의하였고 GTV에 18 Gy CTV1에 10 Gy를 1회 처방하였다. RTOG 0631 프로토콜 방법은 GTV의 침윤 정도에 따라 주변부의 추근, 좌우 횡돌기 및 극돌기 등을 선택적으로 포함하여 CTV2로 정의하였고 18 Gy 1회 처방하여 체부정위방사선치료계획을 시행하였다. 선량체적화 결과값을 선량-체적 히스토그램을 통해 분석한 결과, 두 방법 모두 표적에 대하여 처방 선량을 만족하였으며, 척수 및 정상 장기에 대하여는 SIB방법이 RTOG 0631프로토콜보다는 낮은 값을 보였다. 또한, 전체 VB의 조사선량분포를 정량화한 결과, RTOG 0631프로토콜에서도 SIB방법과 동일한 처방선량 허용치 85%이상을 포함하는 것으로 나타났다. 하지만 정상 장기에 대한 선량은 RTOG 0631 프로토콜에 따른 치료 방법이 높은 편이었다. 주변부 장기의 부작용이 우려되는 임상적 상황의 경우 조사 체적이 적은 SIB방법이 좋은 선택이 될 수 있을 것이다. 결론적으로 SIB방법이나 RTOG 0631 프로토콜에 따른 표적체적 설정을 통한 체부정위방사선치료계획 모두 유사한 결과를 보였으며, 향후 다양한 연구를 통해 종양제어확률 및 부작용 확률의 차이를 분석해야 할 것이다.