• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제30권1호
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• pp.1-6
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• 2019

Purpose: This study conducts a comparative evaluation of the skin dose in CyberKnife (CK) and Helical Tomotherapy (HT) to predict the accurate dose of radiation and minimize skin burns in head-and-neck stereotactic body radiotherapy. Materials and Methods: Arbitrarily-defined planning target volume (PTV) close to the skin was drawn on the planning computed tomography acquired from a head-and-neck phantom with 19 optically stimulated luminescent dosimeters (OSLDs) attached to the surface (3 OSLDs were positioned at the skin close to PTV and 16 OSLDs were near sideburns and forehead, away from PTV). The calculation doses were obtained from the MultiPlan 5.1.2 treatment planning system using raytracing (RT), finite size pencil beam (FSPB), and Monte Carlo (MC) algorithms for CK. For HT, the skin dose was estimated via convolution superposition (CS) algorithm from the Tomotherapy planning station 5.0.2.5. The prescribed dose was 8 Gy for 95% coverage of the PTV. Results and Conclusions: The mean differences between calculation and measurement values were $-1.2{\pm}3.1%$, $2.5{\pm}7.9%$, $-2.8{\pm}3.8%$, $-6.6{\pm}8.8%$, and $-1.4{\pm}1.8%$ in CS, RT, RT with contour correction (CC), FSPB, and MC, respectively. FSPB showed a dose error comparable to RT. CS and RT with CC led to a small error as compared to FSPB and RT. Considering OSLDs close to PTV, MC minimized the uncertainty of skin dose as compared to other algorithms.

• Radiation Oncology Journal
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• 제28권4호
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• pp.238-248
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• 2010

목적: 폐암환자의 종양추적 정위방사선치료에서 삼차원 및 사차원치료계획의 선량분포 차이를 비교하였고 선량계산 알고리즘에 따른 폐의 비균질성 보정 결과에 커다란 차이가 있음을 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 7명의 폐암환자를 대상으로 전향적 호흡동조된 사차원 컴퓨터단층촬영 영상을 얻었다. 획득한 영상은 환자의 호흡에 대응하는 10개의 삼차원단층촬영 영상이며 이를 바탕으로 사차원치료계획이 수립되었다. 사차원 치료계획에서는 종양과 주변장기의 움직임을 고려하여 X선의 방향과 선량분포를 최적화한다. 사차원치료계획에서 최적화된 빔을 호흡의 50% 위상에 해당하는 한 개의 삼차원단층촬영 영상에 동일하게 적용하여 삼차원치료계획을 만들었다. 삼차원 및 사차원 치료계획에서 선량계산을 위하여 각각 Ray-tracing과 몬테칼로 알고리즘을 사용하였다. 수립된 4개의 치료계획에서 처방선량의 종양체적 포함률 종양체적의 95%를 포함하는 선량인 D95, 종양의 최대선량, 그리고 척수의 최대선량을 비교하였고 종양의 위치에 대한 연관성도 함께 고찰하였다. 결론: 몬테칼로 알고리즘을 사용한 삼차원 및 사차원 치료계획에서 종양이 폐의 하엽에 위치해 있는 경우에는 사차원치료계획에서 종양 포함률이 평균 4.4% 높았던 반면에 종양이 폐의 중엽이나 상엽에 위치해 있는 경우에는 반대로 평균 4.6% 낮았다 또한 D95도 종양이 폐의 하엽에 위치해 있는 경우에는 사차원치료계획에서 평균 4.8% 높았던 반면에 종양이 폐의 중엽이나 상엽에 위치해 있는 경우에는 반대로 평균 1.7% 낮았다. 척수의 최대선량에 대한 비교에서도 종양과 유사한 경향이 나타났다. 치료계획의 차원과 무관하게 Ray-tracing과 몬테칼로 알고리즘 사이의 선량계산 차이는 평균 30% 정도로 몬테칼로 알고리즘을 사용하였을 때 처방선량이 포함하는 종양의 부피는 크게 줄어들었다. 결론: 폐 종양의 삼차원 및 사차원 치료계획 사이의 차이를 종양과 척수의 선량분포를 통해 비교하였다. 두 치료계획 사이에서 planning target volume (PTV) 포함률이나 D95와 같이 종양과 관련된 선량학적 인자들의 차이 또는 척수의 최대선량 차이는 종양의 이동크기와 형태변화의 정도에 밀접하게 연관되어 있는 것으로 나타났다. 또한, 치료계획의 차원과 무관하게 몬테칼로 알고리즘을 사용하면 처방선량이 포함하는 PTV 포함률이나 D95가 크게 줄어드는 것을 확인하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제43권2호
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• pp.59-65
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• 2018

Background: We analyzed changes in the doses, structure volumes, and dose-volume histograms (DVHs) when data were transferred from one commercial treatment planning system (TPS) to another commercial TPS. Materials and Methods: A total of 22 volumetric modulated arc therapy (VMAT) plans for nasopharyngeal cancer were generated with the Eclipse system using 6-MV photon beams. The computed tomography (CT) images, dose distributions, and structure information, including the planning target volume (PTV) and organs at risk (OARs), were transferred from the Eclipse to the MRIdian system in digital imaging and communications in medicine (DICOM) format. Thereafter, DVHs of the OARs and PTVs were generated in the MRIdian system. The structure volumes, dose distributions, and DVHs were compared between the MRIdian and Eclipse systems. Results and Discussion: The dose differences between the two systems were negligible (average matching ratio for every voxel with a 0.1% dose difference criterion = $100.0{\pm}0.0%$). However, the structure volumes significantly differed between the MRIdian and Eclipse systems (volume differences of $743.21{\pm}461.91%$ for the optic chiasm and $8.98{\pm}1.98%$ for the PTV). Compared to the Eclipse system, the MRIdian system generally overestimated the structure volumes (all, p < 0.001). The DVHs that were plotted using the relative structure volumes exhibited small differences between the MRIdian and Eclipse systems. In contrast, the DVHs that were plotted using the absolute structure volumes showed large differences between the two TPSs. Conclusion: DVH interpretation between two TPSs should be performed using DVHs plotted with the absolute dose and absolute volume, rather than the relative values.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권1호
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• pp.23-30
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• 2014

방사선치료에서는 환자 체내에 전달된 선량이 원래 의도한 데로 분포되는 지 확인하기 위하여 균질한 팬텀을 이용한 정도 관리를 치료 전에 주로 시행하고 있다. 하지만 균질한 팬텀을 이용한 정도 관리는 표면이 불규칙적이고 불균질한 인체에 대한 선량분포를 완전히 보증해 주지는 못하고 있다. 본 연구에서는 환자를 투과하는 선량의 분포를 측정하여 역으로 환자체내 선량 분포를 계산하는 투과선량 기반 체내선량 검증프로그램을 개발하였다. 투과선량은 주방사선과 산란방사선으로 이루어져 있는데, 본 연구에서는 전자포탈영상장치로 측정한 선량분포로부터 주방사선만을 이용한 간단한 식으로 환자체내선량분포를 계산하는 프로그램과 감마값 분포를 평가하여 두 선량분포를 서로 비교할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 계산한 팬텀의 등중심점을 지나는 관상면의 체내선량 분포는 치료계획시스템에서 제공하는 동일 평면의 선량분포와의 비교결과 균질팬텀에서 평균 95%, 비균질팬텀에서 81.8%의 감마통과율을 보였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제16권3호
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• pp.138-147
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• 2005

몬테칼로 선량계산 시 적절한 정확도를 얻기 위해서는 계산입자수를 늘려야 하고 그로 인해 계산 시간이 오래 걸리게되므로 일상적 치료계획의 선량계산 방법으로 이용되지 못했다. 본 연구에서는 몬테칼로 모의실험 시 계산입자 수를 줄여서 선량계산을 수행한 후 잡음 감소 필터를 적용하여 선량계산 결과를 개선하고자 하였다. 이를 위해 국소 최소자승 잡음 감소 필터를 제작하고 광자선 및 전자선 균질/비균질 팬텀 내 선량계산 결과에 대하여 적용하여 선택적 여과를 수행하였으며 그 유효성을 등선량 곡선 비교 및 감마시험을 통하여 검증하였다. 연구 결과 통계적 불확실도를 2$\%$ 이내로 유지하기 위해 필요한 계산입자수의 10$\%$ 이하의 계산입자 수를 이용하여 몬테칼로 선량계산 뒤 후처리한 결과가 기준계산 입자수를 이용하여 얻은 몬테칼로 선량계산 결과와 유사해질 수 있음을 확인하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제18권2호
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• pp.75-80
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• 2006

목 적: 방사선치료에 있어 종양조직이나 정상조직의 정확한 선량계산은 치료의 성패를 좌우하는 가장 큰 요인이다. 이로 인해 방사선치료계획은 컴퓨터 단층 영상의 재구성을 통한 불균질 조직에 선흡수계수를 밀도로 변환하여 CT 번호에 의한 선량 보정이 유효하게 이루어지고 있다. 대상 및 방법: 이에 본 연구는 불균질 조직등가 팬톰을 제작하여 현재 사용 중인 방사선 치료 계획시스템을 이용한 CT 번호의 측정과 질량밀도를 계산하여 물을 기준으로 상대값을 구하였다. 또한 실제 방사선 조사 시 측정된 선량(nC)과 CT영상을 이용한 치료계획 시 선량(PDD)을 상대적으로 비교함으로써 실제 CT 번호를 이용한 불균질 조직의 보정에 대한 유용성과 정확성을 평가하고자 한다. 결 과: 측정결과 CT 번호를 이용하여 계산된 조직등가물질의 질량밀도와 실제 질량밀도는 $0.005{\sim}0.069g/cm^3$의 차이를 보였으며, 방사선 치료계획 시 심부선량(PDD)과 방사선 치료 장치로 조사하여 측정된 선량의 상대오차는 $-2.8{\sim}+1.06%$로 3% 이내의 유효범위이내의 결과를 얻었다. 결 론: 본 실험은 CT 영상을 이용한 불균질 조직의 보정에 대한 유용성을 확인할 수 있었고, 방사선 치료 계획 장치의 정도 관리(Quality Assurance; QA)의 기본 틀을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.106-108
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• 2002

Recent advances in radiation transport algorithms, computer hardware performance, and parallel computing make the clinical use of Monte Carlo based dose calculations possible. Monte Carlo treatment planning requires accurate beam information as input to generate accurate dose distributions. The procedures to obtain this accurate beam information are called "commissioning", which includes accelerator head modeling. In this study, we would like to investigate how much accurately Monte Carlo based dose calculations can predict the measured beam data in various conditions. The Siemens 6MV photon beam and the BEAM Monte Carlo code were used. The comparisons including the percentage depth doses and off-axis profiles of open fields and wedges, output factors will be presented.

• Toxicological Research
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• 제26권1호
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• pp.29-35
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• 2010

The present study was conducted to investigate the antimutagenic potential of the methanolic extract from the leaves of sweet potato (Ipomea batatas, IB) with the SOS chromotest (umu test) and Salmonella typhimurium TA 98 and TA 100. The anticarcinogenic effects were also studied by calculation of the $IC_{50}$ on human cancer cell lines and investigating the function of gap junction in rat liver epithelial cells. The IB extract inhibited dose-dependently the ${\beta}$-galactosidase activity induced spontaneously at concentration of more than 200 mg/ml in S. typhimurium TA 1535/pSK 1002, and decreased significantly (p < 0.01) the ${\beta}$-galactosidase activities induced by mutagen 6-chloro-9-[3-(2-chloroethylamino)proylamino]-2-methoxyacridine dihydrochloride (ICR) at dose of more than 0.4 mg/0.1 ml. The IB extract showed no effect on the spontaneous reversions of S. typhimurium TA 98 and 100 but benzo(${\alpha}$)pyrene (BaP)-stimulated reversions were decreased dose-dependently (p < 0.01) at the concentration of more than 100 mg/ml. The $IC_{50}$ value of stomach cancer cells was lower than that of normal rat liver epithelial cells, but the values of colon and uterine cancer cell lines were similar to those of normal rat liver epithelial cells. The transfer of dye through gap junctions was not affected by treatment of the IB extracts at any concentration during treatment periods. The simultaneously treatment of IB extract and 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) effectively prevented the inhibition of dye transfer induced by TPA 1 hour after treatment at all exposed concentrations. The number of gap junctions was significantly (p < 0.01) increased by the treatment with IB extract at concentrations of more than 40 ${\mu}g$/ml. The inhibition of the expression of gap junction proteins by TPA (0.01 ${\mu}g$/ml) was recovered dose dependently by the simultaneous treatment of IB extracts. Our data suggest that Ipomea batatas has antimutagenic and anticarcionogenic activity in vitro.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제5권2호
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• pp.21-26
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• 1994

자궁강내 치료시 직장의 흡수선량을 TLD로 직접 측정함으로써 컴퓨터에 의한 계산값과 비교하여 보다 더 정확한 흡수선량을 결정하고자 한다. 마그네슘 보레이트에 Mn을 활성제로 첨가한 MgB$_4$O$_{7}$ (Mn) TLD를 제작하여 기본적인 특성조사를 하였다. 1994년 4월부터 9윌까지 고신의료원 치료방사선과에서 $^{60}$Co 강내치료를 받은 환자 33명을 대상으로 직장의 흡수선량 측정을 하였다. 직장의 흡수선량을 컴퓨터로 계산한 값과 TLD로 측정한 값을 비교한 결과 대부분이 10-59%이내의 차이를 보였다. Tandem과 Ovoid를 같이 사용한 환자보다 Ovoid만 사용한 환자에게 있어서 차이가 적게 나는 것으로 나타났다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권2호
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• pp.321-327
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• 2014

목 적 : FFF(Flatterning Filter Free)빔을 이용한 방사선치료계획 시 불균질 부위에서 TPS상의 선량분포와 실제측정 선량분포를 비교하여 TPS의 선량계산 알고리즘 AAA(Analytic anisotropic algorithm)의 불균질부 교정의 정확성을 검증하려한다. 대상 및 방법 : Solid water팬텀과 Cork, 파라핀으로 자체 제작한 흉부종양팬텀을 이용하여 종양의 위치별(반도형태/섬형태), 크기별 ($2cm{\time}2cm{\time}2cm/4cm{\time}4cm{\time}4cm$)로 각각 치료계획용 CT영상을 획득한 후, 본원의 흉부 SABR 치료계획시스템인 Ecilpse의 AAA(Analytic anisotropic algorithm)을 이용하여 6MV 광자선 치료계획을 수립하였다. 본원의 TrueBeam STx(Varian medical system, Palo Alto, CA)를 이용하여 완성된 치료계획에 따라 EBT2 필름을 삽입한 자체제작 흉부종양팬텀에 방사선을 조사하였고, 종양내부 및 경계부에서의 치료계획 선량값과 실제팬텀측정 선량값을 비교 평가 해보았다. 결 과 : 타겟내 중심측에서는 TPS상의 선량값과 측정값의 차이가 1.28~2.7%로 나타났으며, 불균질부를 포함한 타겟의 경계부들에서는 Ant측면에서 2.02%~7.40%, Post측면 4.46%~14.84%, Rt측면 0.98%~7.12%, Lt측면 1.36%~4.08%, Sup측면 2.38%~4.98%, Inf측면 0.94%~3.54%로 차이가 났다. 결 론 : 본 연구를 통하여 불균질부 SABR치료 시 FFF빔의 특성과 불균질부의 영향으로 인한 선량계산의 오차가 생길 가능성이 있음을 알게 되었다. 최신의 방사선 치료방법 중 가장 각광받고 있는 SABR치료는 환자에게 적은 횟수로 고선량의 방사선을 조사하기 때문에 고도의 정확성이 요구되는 만큼 불균질부와 같은 장기특성과 FFF빔의 선량분포의 특성을 더욱 연구하여 치료계획 알고리즘에 적용해야 치료계획 시 발생하는 오류를 최소화 하여 최적의 치료를 시행할 수 있을 것이다.