• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권2호
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• pp.100-109
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• 2014

정위신체방사선치료(SBRT)에서 환자의 호흡에 대한 정확한 치료위치의 확보는 필수적으로 고려되어야 하며 그 정확성에 관련하여 많은 연구들이 진행되어왔다. 본 연구에서는 실제 호흡에 의한 움직임과 실제 환자 폐의 형태를 고려한 팬텀실험으로 실제 치료에서 일어나는 임상적 상황을 모사함으로 호흡 동조 부피적조절회전 방사선치료(Volumeric Modulated Arc Therapy, VMAT) 기법을 이용한 폐부 SBRT의 정확성을 분석하는 방법을 제시하고자 하였다. SBRT을 받은 폐암 환자의 CT 영상을 기반으로 3D 프린터를 이용하여 치료부위와 유사하게 폐 팬텀을 제작하였고 환자 호흡과 동일하게 움직임을 재현할 수 있도록 $QUASAR^{TM}$ 호흡 동조 구동 팬텀(Modus Medical Devices, London, Canada)에 장착하여 호흡동조 VMAT에서의 2차원 선량 분포를 평가할 수 있는 시스템을 구축하였다. 폐 팬텀은 종양부위를 중심으로 2등분하여 EBT3 필름을 삽입하고 선량분포를 측정할 수 있도록 제작되었다. 비균질 조건에서의 선량계산의 정확성을 확인하기 위하여 균질한 플라스틱 팬텀과 제작된 비균질 폐 팬텀에서 Analytical Anisotropic Algorithm (AAA)와 AcurosXB (AXB) 두가지 알고리즘으로 선량계산을 하여 비교, 분석하였다. 움직임에 대한 치료의 정확성을 평가하기 위하여 호흡동조와 비 호흡동조의 경우, 그리고 움직임이 없는 조건에서 선량분포를 취득하여 치료계획 선량에 대한 감마지표를 분석하였다. 치료부위 GTV에서의 CT number는 실제 환자의 경우 78 HU를 나타내었고 모사된 폐 팬텀의 경우 92 HU를 나타내었다. 팬텀 내 폐 조직부분은 3D프린터로 적층하는 과정에서 격자구조의 형태를 이용하여 구현하였다. 측정된 필름선량은 AAA 알고리즘을 이용한 치료계획 선량에 대하여 움직이는 팬텀에서 호흡동조의 유무에 따라 3%/3 mm 감마지표 조건하에서 각각 88%와 78%의 감마합격률을 나타내었으며, 움직임이 없는 경우 95% 이상의 감마합격률을 보였다. AXB 알고리즘을 적용하였을 경우에는 모든 경우에서 98% 이상의 합격률을 나타내었다. 균질한 플라스틱 팬텀에 대하여 측정하였을 때 두가지 선량계산 알고리즘을 포함한 모든 조건에서 99% 이상의 감마합격률을 나타내었다. 선택된 환자의 호흡 진폭이 비교적 작고 inhale보다는 exhale에 더 오래 머무르는 호흡패턴 때문에 3%/3 mm 감마 기준에서는 호흡에 따른 차이가 거의 나타나지 않은 것으로 이해되었다. 선량계산의 정확성에서는 AAA 알고리즘을 적용하였을 때보다 AXB 알고리즘을 적용하였을 때가 균질과 비균질 환경에서의 선량 분포에 따른 감마 합격률의 차이가 적게 나타남을 확인 할 수 있었다. 본 논문에서는 환자와 유사하게 제작된 폐 팬텀에 실제 환자 호흡 패턴을 연동함으로 새로운 4D 치료선량 분포 검증 방법을 제시하였고 보다 사실적인 선량분포를 반영한 개별 환자 치료의 정확성 검증이 가능할 것으로 평가되었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.109-117
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• 2017

목 적: 두경부 환자가 입체적 세기변조 회전 방사선치료 시 변화하는 체형과 환자 정열 상태를 조사하고 그에 따라 치료 시 발생하는 선량분포의 변화와 적절한 재 CT 모의치료의 필요성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 근치적 목적으로 방사선 치료를 시행한 두경부암 89명에 대해 입체적 세기변조 방사선치료계획을 수립하고 치료 기간 동안의 체중을 측정하였다. 그 중 10명의 환자에 대하여 체형변화를 평가하였다. ARIA software(Offline review)를 이용하여 ramus, chin, posterior neck, clavicle 등의 landmark를 지정한 후 skin까지의 거리를 측정하여 차이를 분석하였다. 결 과: 남성 60명을 대상으로 치료시행 $17{\pm}4$회에서 re-CT 모의치료를 시행한 결과 체중 감소율이 $-6.47{\pm}3.5%$로 나타났으며, 여성 29명은 경우는 $17{\pm}5$회에서 체중 감소율이 $-5.73{\pm}2.7%$로 나타났다. 피부위축(Skin shrinkage) 변화를 관찰한 결과 대표 landmark에서의 표준편차는 C1(${\pm}0.44cm$), C3(${\pm}0.83cm$), C5(${\pm}1.35cm$)로서 0.5 kg 감소 당 약 1 mm shrinkage 발생함을 알 수 있었다. 치료 횟수에 따른 피부위축은 1~4 fx (변화 없음), 5~13 fx (-2 mm), 14~22 fx(-4 mm), 23~30 fx(-6 mm)로 나타났다. 결 론: 체형이 약 5 mm 변화하게 되면 중심부 선량은 약 3 % 이상 차이나기 시작하게 되므로 적응증치료에 필요한 CT 모의치료를 추가로 진행하여야만 한다. 또한 적극적으로 lower neck의 CT 모의치료 방법 및 set up 방법에 관하여 연구하고 새로운 고정용구(Immobilization device)의 사용도 검토할 필요가 있다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제31권2호
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• pp.33-41
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• 2019

목 적: 용적변조회전 방사선치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)시, Planning Target Volume(PTV)을 중복 설정하여 손상위험장기(Organ At Risk, OAR)에 인접한 PTV Coverage 감소를 개선하기 위한 연구이다. 대상 및 방법: 본원에서 전뇌(Whole Brain), 담낭(Gall Bladder), 직장(Rectum) 방사선치료를 받은 환자를 대상으로 하였으며, PTV 내 Coverage가 부족한 부분에 PTV를 중복 적용한 치료계획과 적용하지 않은 치료계획으로 구성하여 Coverage 변화와 최대선량, 선량균질지수(Homogeneity Index, H.I.), 처방선량지수(Conformity Index, C.I.)를 비교하였으며, 손상위험장기(Organ At Risk, OAR)의 최대선량과 평균선량의 변화 또한 비교하였다. 결 과: 중복하여 적용한 PTV의 Coverage는 모든 환자에게서 증가하였고, 이에 따른 영향으로 전체 Coverage 또한 4명의 환자에게서 증가하였다. PTV의 최대선량은 5명의 환자에게서 증가하였으며, 모든 환자의 선량균질지수와 처방선량지수는 큰 차이를 나타내지 않았다. 수정체의 최대선량은 최대 1.12배 증가하였으나, 뇌줄기의 경우 2명의 환자에게서 최대선량이 감소하였다. 안구의 평균선량은 최대 1.15배 증가하였으며, 양측 이하선의 경우 큰 차이를 나타내지 않았다. 담낭암 환자의 경우 간과 결장의 평균선량은 각각 0.95배, 0.94배 감소하였으며, 십이지장의 평균선량은 큰 차이가 없었다. 직장암 환자의 경우 OAR로 설정한 양측 대퇴골두와 방광 모두 평균선량은 감소하였으며, 전체 MU는 1명을 제외한 4명의 환자에게서 비슷한 수준으로 나타났다. 결 론: OAR의 선량제한을 고려해가면서 적절하게 사용한다면, PTV의 Coverage 개선에 유용한 방법이라 생각한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.473-479
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• 2023

본 연구에서는 고 에너지를 이용한 전립샘암의 방사선 치료 시 발생되는 광중성자의 선량을 광자극발광선량계를 사용하여 측정하였다. 이에 따른 복부에 발생되는 유효선량에 의한 유전적 위험확률을 연구하고자 하였다. 15 MV 에너지 발생이 가능한 의료용 선형가속기 True Beam STx(Varian Medical Systems, USA)와 방사선 치료 계획 시스템(Eclipse, Varian Medical System, USA)을 사용하였다. 선형가속기 Couch 위에 인체팬텀을 설치하고, 광중성자 선량의 측정은 Albedo Neutron Optical Stimulation Luminescence Neutron Detector(Landauer Inc., IL, USA)를 사용하였다. VMAT과 3C-CRT 의 복부에서 광중성자 선량값은 VMAT이 3D-CRT에 비하여 2배 이상 높은 52.8 mSv 였다. 전립샘암의 방사선 치료 시, 광중성자 선량으로 인한 복부에 발생되는 유효선량에 의한 유전적 위험확률은 VMAT는 1,000명 당 3.2명, 3D-CRT는 1.4명이 발생률임을 산출하였다. 전립샘암의 방사선 치료 시 발생할 수 있는 큰 부작용이 있는 복부를 연구함으로써 전립샘암 환자들의 삶의 질과 확률적 영향을 연구하는데에 의미 있는 연구로 활용되어지길 기대한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권3호
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• pp.127-136
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• 2015

본 연구의 목적은 진폭 기반 호흡연동 체적변조회전방사선치료의 선량학적인 평가를 하고자 한다. 이 치료를 받은 환자의 호흡 Log 파일을 획득하여 분석하였으며, 4D CT 호흡 형태의 40%~60% 위상 영상 구간 진폭을 기준으로 치료 Log 파일 호흡 진폭의 구간이 4D CT의 진폭 구간과 일치하는 호흡 형태(CBP)와 일치하지 않는 호흡 형태(IBP)로 구분하였다. 상대적인 등선량 분포는 EBT3 필름을 사용하여 측정하였으며, 절대 선량 측정은 PTW $0.6cm^3$ 이온전리함을 이용하여 측정하였다. 감마 인덱스 3%/3 mm을 적용한 환자 1, 2, 3의 CBP 호흡인 경우 각각 93.18%, 91.16%, 95.46%이며, 환자 1, 2, 3의 IBP 호흡인 경우 각각 66.77%, 48.79%, 40.36%으로 분석되었다. 또한 감마 인덱스 2%/2 mm을 적용한 환자 1, 2, 3의 CBP 호흡인 경우 각각 73.05%, 67.14%, 86.85%이며, IBP 호흡인 경우 각각 46.53%, 32.73%, 36.51%으로 분석되었다. 모든 CBP호흡인 경우의 이온전리함 측정값은 치료계획 시스템에서 계산된 값과 평균 3.5% 이내로 일치하였으며, 정적인 팬톰 조사와의 차이는 평균 2.0% 이내로 일치하였다. 환자 3의 IBP 호흡인 경우 이온전리함 측정값과 계산된 값과의 차이가 평균 56%로 큰 차이를 보였다. 이는 4D CT의 진폭 구간과 치료시의 진폭 구간의 차이가 크기 때문인 것으로 사료되며, 4D CT 모의 치료시와 환자 치료시의 진폭의 크기를 일정하게 유지하는 것이 중요하다고 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권2호
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• pp.127-132
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• 2013

환자 호흡할 때 흉 복부 내부에 있는 장기의 위치는 주기적으로 변한다. 이에 따라 방사선치료 동안 종양에 대한 선량불확도가 발생하게 되며, 불확도를 줄이기 위한 여러 방사선치료방법이 제시되고 있다. 호흡연동방사선치료는 특정 위상 또는 진폭에만 방사선을 조사하는 방법으로 불필요한 피폭선량은 줄일 수 있는 장점이 있지만 긴 치료 시간과 노력이 필요하다는 단점이 있다. 호흡연동방사선치료 중 회전세기조절방사선치료(respiratory gated Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)는 다른 호흡연동치료시스템에 비해 치료 시간이 짧다는 장점이 있기 때문에 본 연구는 respiratory gated VMAT 치료 선량의 정확성을 검증하여 임상 적용의 적절성을 평가하고자 한다. 본 연구는 총 6개의 VMAT 치료계획(Eclipse, ver. 8.6, Palo Alto, USA)을 토대로 수행되었으며, 각각의 치료계획은 AAA 알고리즘을 이용해서 선량이 계산되었다. 환자의 호흡운동을 구현하기 위해 환자 테이블 위에 1차원운동팬텀이 사용되었으며, 영상 기반 추적 시스템(Real-time Position Management, RPM, Varian Medical Systems, Palo Alto, USA)을 통해 운동 주기 신호를 획득하였다. 또한, 2차원-이온함-배열(MatriXX, IBA, Germany) 측정기를 이용하여 특정 호흡 신호 위상에 따른 전달 선량을 측정하였다. 측정된 선량과 치료 계획된 선량을 정성적인 분석을 위해 상용화되어 있는 선량분석용 프로그램(I'mRT, IBA, Germany)을 통해 2차원 선량분포를 0에서 1사이의 감마지표(Gamma index) 비교 결과 모든 케이스에서 97% 이상의 일치함을 확인하였다. 따라서 호흡연동 회전세기조절 방사선치료는 호흡연동방사선치료의 단점인 시간적인 제약을 일정 부분 해소할 수 있었으며 2차원 선량분포 비교 결과 오차값 3%이내의 정확도에서 환자정도관리 수준을 만족하였고 임상적용이 가능함을 확인하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제33권
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• pp.127-135
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• 2021

목 적 : 비인두암 VMAT 치료 시 콜리메이터 각도 273°와 350°를 사용한 2회전 치료계획(Vertical MLC VMAT plan, 이하 VMV plan)과 콜리메이터 각도 20°와 340°를 사용한 2회전 치료계획(Complemental MLC VMAT plan, 이하 CMV plan)과의 비교 분석을 통해 유용성을 평가해 보고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 VMAT 치료를 받은 비인두암 환자 30명을 대상으로 하였다. 전산화치료계획은 Eclipse, PO, AcurosXB 알고리즘을 이용하였으며, 치료기는 Vital-beam을 사용하였다. 치료계획은 갠트리 회전반경이 각각 360°인 두 개의 회전(Arc)을 6MV를 이용하여 생성하고, 콜리메이터 각도 변화에 의한 영향을 확인하기 위해 273°와 350°로 설정한 VMV plan과 20°와 340°로 설정한 CMV plan을 수립하였다. 선량용적 히스토그램에서 확인 및 산출된 계획표적용적(PTV)과 결정장기(OAR)들의 선량지표들과 변조복잡성지수(MCSv), MU, 치료시간에 대해 기술통계 및 대응표본 t-검정을 실시하였다. 그리고 대상별로 두 치료계획의 MCSv의 차이와 각각의 평가지표들의 차이 간 상관관계가 있는지 확인하기 위해 피어슨의 상관관계 분석을 실시하였다. 결 과 : PTV 평가 지표의 경우, VMV Plan에서 PTV_67.5의 CI가 3.76% 개선되었으며, OAR의 경우 척수(-14.05%)와 뇌 줄기(-9.34%)의 선량감소 효과가 두드러지게 나타났다. 그리고 귀밑샘들(왼쪽 : -5.38%, 오른쪽 : -5.97%)과, 시각기관들(왼쪽 시신경 : -4.88%, 오른쪽 시신경 : -5.80%, 시신경교차 : -6.12%, 왼쪽 수정체 : -6.12%, 오른쪽 수정체 : -5.26%), 청각기관(왼쪽 : -11.74%, 오른쪽 : -12.31%)과 갑상샘(-2.02%)에서의 선량감소효과도 확인할 수가 있었다. 또한 MCSv가 VMV Plan에서 5.31% 높게 나왔으며, MU의 경우에 6.11% 낮은 것으로 나타났다. 그리고 두 치료계획의 MCSv의 차이는 PTV_54의 CI(r=-0.55)의 차이, PTV_48의 CI(r=-0.43)의 차이와 유의한 음(-)의 상관관계를 보였고, 척수(r=0.40), 뇌줄기(r=0.34), 양쪽 침샘들(왼쪽 : r=0.36, 오른쪽 : r=0.37)의 차이와 양(+)의 상관관계를 보였다. 이는 VMV plan의 moluation 복잡성이 CMV plan에 비해 상대적으로 높아 질 때, PTV_54, 48의 CI 개선 및 척수, 뇌줄기, 양쪽침샘들의 선량 감소 효과가 커지는 것을 의미하며, 이러한 분석결과들을 바탕으로 VMV plan의 modulation에 대한 효율성이 CMV plan 보다 크다는 것을 확인할 수 있었다. (위 모든 값에 대해 유의수준은 p<.05) 결 론 : VMV Plan은 CMV plan과 비교하여 MLC가 더 효율적으로 modulation할 수 있도록 함으로써, 치료계획의 질을 향상 시키는데 도움이 될 것이라 사료된다.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권10호
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• pp.1571-1576
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• 2018

We developed and evaluated an algorithm to calculate the target radiation dose in cancer patients by measuring the transmitted dose during 3D conformal radiation treatment (3D-CRT) treatment. The patient target doses were calculated from the transit dose, which was measured using a glass dosimeter positioned 150 cm from the source. The accuracy of the transit dose algorithm was evaluated using a solid water phantom for five patient treatment plans. We performed transit dose-based patient dose verification during the actual treatment of 34 patients who underwent 3D-CRT. These included 17 patients with breast cancer, 11 with pelvic cancer, and 6 with other cancers. In the solid water phantom study, the difference between the transit dosimetry algorithm with the treatment planning system (TPS) and the measurement was $-0.10{\pm}1.93%$. In the clinical study, this difference was $0.94{\pm}4.13%$ for the patients with 17 breast cancers, $-0.11{\pm}3.50%$ for the eight with rectal cancer, $0.51{\pm}5.10%$ for the four with bone cancer, and $0.91{\pm}3.69%$ for the other five. These results suggest that transit-dosimetry-based in-room patient dose verification is a useful application for 3D-CRT. We expect that this technique will be widely applicable for patient safety in the treatment room through improvements in the transit dosimetry algorithm for complicated treatment techniques (including intensity modulated radiation therapy (IMRT) or volumetric modulated arc therapy (VMAT).

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제29권4호
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• pp.137-142
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• 2018

This study aimed to evaluate and verify a process for correcting the extended source-to-imager distance (SID) in portal dosimetry (PD). In this study, eight treatment plans (four volumetric modulated arc therapy and four intensity-modulated radiation therapy plans) at different treatment sites and beam energies were selected for measurement. A Varian PD system with portal dose image prediction (PDIP) was used for the measurement and verification. To verify the integrity of the plan, independent measurements were performed with the MapCHECK device. The predicted and measured fluence were evaluated using the gamma passing rate. The output ratio was defined as the ratio of the absolute dose of the reference SID (100 cm) to that of each SID (120 cm or 140 cm). The measured fluence for each SID was absolutely and relatively compared. The average SID output ratios were 0.687 and 0.518 for 120 SID and 140 SID, respectively; the ratio showed less than 1% agreement with the calculation obtained by using the inverse square law. The resolution of the acquired EPIDs were 0.336, 0.280, and 0.240 for 100, 120, and 140 SID, respectively. The gamma passing rates with PD and MapCHECK exceeded 98% for all treatment plans and SIDs. When autoalignment was performed in PD, the X-offset showed no change, and the Y-offset decreased with increasing SID. The PD-generated PDIP can be used for extended SID without additional correction.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제37권2호
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• pp.125-134
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• 2014

본 연구는 전립선암의 방사선치료에 적용되는 치료기법별 세기조절방사선치료의 적절한 조사문수의 선택 및 광중성자 피폭을 고려한 방사선 치료계획 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구대상은 2013년 9월부터 2014년 1월까지 5개월 동안 전립선암으로 방사선치료를 받은 환자 10명을 대상으로 하였다. 그리고 3-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT), volumetric-modulated arc radiotherapy (VMAT), intensity modulated radiation therapy (IMRT) 5, 7, 9 조사문으로 각각 치료계획을 수립하였다. 기술통계와 분산분석으로 광중성자선량의 평균적 차이를 비교하였으며, 상관관계분석과 회귀분석으로 상관성 및 영향을 분석하였다. 연구 결과, 치료기법별로는 3D-CRT가 가장 낮았다. 또한 IMRT가 가장 높게 측정되었으며, 통계적으로 매우 유의하였다 (p<.01). 세기조절방사선치료 조사문수별 광중성자선량은 평균 $4.37{\pm}1.08mSv$였으며, 조사문수 간에 통계적으로 매우 유의한 차이를 보였다(p<.01). 그리고 조사문수와 광중성자선량은 상관계수가 0.570으로 나타나 통계적으로 매우 유의한 양의 상관관계를 보였다 (p<.01). 조사문수와 광중성자선량의 선형회귀분석 결과, 조사문수가 1단계 증가할 때마다 평균적으로 광중성자선량이 0.373배로 유의하게 증가하였다. 결론적으로 전립선암의 방사선치료에 빈번히 사용하고 있는 IMRT의 조사문수의 선택 및 광중성자 피폭선량 및 방사선 치료계획의 질적 수준 평가를 고려한 적절한 치료계획 선택에 있어 기초자료로 활용될 수 있으리라 기대된다.