• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제32권3호
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• pp.59-69
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• 2021

Purpose: The relationship between computed tomography (CT) number and electron density (ED) has been investigated in previous studies. However, the role of these measures for guiding cancer treatment remains unclear. Methods: The CT number was plotted against ED for different imaging protocols. The CT number was imported into ED tables for the Pinnacle treatment planning system (TPS) and was used to determine the effect on dose calculations. Conversion tables for radiation dose calculations were generated and subsequently monitored using a dosimeter to determine the effect of different CT scanning protocols and treatment sites. These tables were used to retrospectively recalculate the radiation therapy plans for 41 patients after an incorrect scanning protocol was inadvertently used. The gamma index was further used to assess the dose distribution, percentage dose difference (DD), and distance-to-agreement (DTA). Results: For densities <1.1 g/cm³, the standard deviation of the CT number was ±0.6% and the greatest variation was noted for brain protocol conditions. For densities >1.1 g/cm³, the standard deviation of the CT number was ±21.2% and the greatest variation occurred for the tube voltage and head and neck (H&N) protocol conditions. These findings suggest that the factors most affecting the CT number are the tube voltage and treatment site (brain and H&N). Gamma index analyses for the 41 retrospective clinical cases, as well as brain metastases and H&N tumors, showed gamma passing rates >90% and <90% for the passing criterion of 2%/2 and 1%/1 mm, respectively. Conclusions: The CT protocol should be carefully decided for TPS. The correct protocol should be used for the corresponding TPS based on the treatment site because this especially affects the dose distribution for brain metastases and H&N tumor recognition. Such steps could help reduce systematic errors.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.31-39
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• 2020

목 적: 본 연구는 HalcyonTM과 TrueBeamTM에서 사용하는 6MV-FFF(Flattening Filter Free) 에너지를 이용하여 전산화치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)에서 계산된 선량과 광자극형광선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeter, OSLD)로 측정된 표재 선량(Superficial dose)을 비교하고자 한다. 재료 및 방법: 팬텀연구를 위해 인체모형 팬텀(Human Phantom)의 CT 영상을 이용하여 치료계획시스템에서 성문암(Glottic cancer)과 유사한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)과 두경부위의 등 중심점(Iso-center) 위치에 측정을 위한 Point(M), Point(R), Point(L)의 구조물을 설정하고 체표윤곽(Body contour)에 5mm Bolus를 적용하였다. 그 후 전산화치료계획은 HalcyonTM과 TrueBeamTM의 6MV-FFF 에너지를 이용하여 정적(Static) 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)와 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)계획을 각각 수립하였다. 전산화치료계획과 동일하게 재현하기 위해 OSLD를 등 중심점에 위치시키고 5mm Bolus를 적용하여 선량 전달 후 오차율을 비교하였다. 결 과: 인체모형 팬텀을 사용한 실험 결과 HalcyonTM의 전산화치료계획시스템에서의 점 선량과 OSLD를 이용한 선량 측정의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 1.7±1.2%, 4.0±2.8%로 확인되었으며, TrueBeamTM의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 2.4±0.4%, 8.6±1.8%로 확인되었다. 결 론: 실험결과 HalcyonTM을 기준으로 TrueBeamTM에서 VMAT과 IMRT 각각 2.4배, 3.6배 더 큰 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 표재 선량에 대한 정확한 선량평가가 이루어져야 하는 경우, TrueBeamTM보다 HalcyonTM에서 정확한 선량 평가가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권4호
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• pp.181-186
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• 2002

세기조절 방사선 치료는 각각의 치료계획 시스템의 도스 최적화 알고리즘과 선형 가속기의 조합에 따라 다양하게 최적의 성능을 발휘 할 수 있다. 연세 암센터는 효과적인 방사선치료를 위하여 2002년 2월에 세기조절 방사선 치료 시스템을 도입하여 운영 중에 있으며 도입된 시스템은 CORVUS (Nomos, 미국) 치료계획 시스템과 LANTIS, PRIMEVIEW, PRIMART (Siemens, 미국)의 선형가속기 시스템으로 구성되어 있다. 최적화된 치료를 위해서는 CORVUS 치료계획기와 PRIMART 선형가속기의 적절한 조합 조건을 찾아 적용하는 것이 중요한 일이다. 이 Step ＆ Shoot 방식의 세기조절 방사선 치료기는 Finite Size Pencil Beams (FSPB) 도스모델과 simulated annealing method의 도스 최적화 알고리즘 및 IMFAST의 segmentation 알고리즘을 사용하고 있다. 본 연구는 segmentation 알고리듬에 관한 것으로 두개의 기본 beamlet 크기(1.0$\times$1.0 $\textrm{cm}^2$ 와 0.5$\times$1.0$\textrm{cm}^2$)와 4가지의 빔 세기 단계(5%, 10%, 20%, 33%)의 option을 4명의 상이한 환자 case에 대하여 적용하고 비교해 보았다. 상대적으로 작은 target 부피를 갖는 경우 TPS상의 segmentation의 설정에 민감하게 target 도스분포가 변하였으며 작은 beamlet일수록 intensity step을 작게 할수록 최적의 도스분포를 보여주었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권3호
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• pp.122-128
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• 2017

Eclipse Scripting Application Programming Interface (ESAPI) was devised to enhance the efficiency in such treatment related workflows as contouring, treatment planning, plan quality measure, and data-mining by communicating with the treatment planning system (TPS). It is provided in the form of C# programming based toolbox, which could be modified to fit into the clinical applications. The Scripting program, however, does not offer all potential functionalities that the users intend to develop. The shortcomings can be overcome by combining the Scripting programming with user-executable program on Windows or Linux. The executed program has greater freedom in implementation, which could strengthen the ability and availability of the Scripting on the clinical applications. This work shows the use of the Scripting programming throughout the simple modification of the given toolbox. Besides, it presents the implementation of combining both Scripting and user-executed programming based on MATLAB, applied to automated dynamic MLC wedge and FIF treatment planning procedure for promoting the planning efficiency.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제30권4호
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• pp.150-154
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• 2019

The objective of this study is to monitor the radiation doses delivered to a cardiac implantable electronic device (CIED) by comparing the absorbed doses calculated by a commercial treatment planning system (TPS) to those measured by an in vivo dosimeter. Accurate monitoring of the radiation absorbed by a CIED during radiotherapy is necessary to prevent damage to the device. We conducted this study on three patients, who had the CIED inserted and were to be treated with radiotherapy. Treatment plans were generated using the Eclipse system, with a progressive resolution photon optimizer algorithm and the Acuros XB dose calculation algorithm. Measurements were performed on the patients using optically stimulated luminescence detectors placed on the skin, near the CIED. The results showed that the calculated doses from the TPS were up to 5 times lower than the measured doses. Therefore, it is recommended that in vivo dosimetry be conducted during radiotherapy for CIED patients to prevent damage to the CIED.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권4호
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• pp.144-148
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• 2017

When a high density metallic implant is placed in the path of the proton beam, spatial heterogeneity can be caused due to artifacts in three dimensional (3D) computed tomography (CT) scans. These artifacts result in range uncertainty in dose calculation in treatment planning system (TPS). And this uncertainty may cause significant underdosing to the target volume or overdosing to normal tissue beyond the target. In clinical cases, metal implants must be placed in the beam path in order to preserve organ at risk (OARs) and increase target coverage for tumors. So we should introduce Ti-mesh. In this paper, we measured the lateral dose profile for proton beam using an EBT3 film to confirm dosimetric impact of Ti-mesh when the Ti-mesh plate was placed in the proton beam pathway. The effect of Ti-mesh on the proton beam was investigated by comparing the lateral dose profile calculated from TPS with the film-measured value under the same conditions.

• Radiation Oncology Journal
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• 제21권3호
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• pp.238-244
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• 2003

목적: 개별화되어 가는 고선량률 근접치료계획의 추세에 따라, 고성량률 근접치료계획의 절대적 선량과 상대적인 선량분포를 독립적으로 계산하여 환자의 해부영상 위에 겹쳐 표시할 수 있는 품질보증용 컴퓨터 프로그램을 개발한다. 대상 및 방법: 컴퓨터 프로그램은 먼저, 환자의 치료계획에서 계산된 선원의 위치, 각 위치에서의 조사시간, reference point에서의 선량, 치료계획이 실시된 날짜 등의 자료 입력을 필요로 한다. ICWG 권고 수식과 선원의 비등방성 표를 이용하여 $10\times12\times10\;(Cm^3)$의 공간에서 선량분포가 계산된 후 reference point에서의 선량이 자동적으로 치료계획의 결과와 비교된다. 모의치료의 영상이나 자기공명(Magnetic Resonance) 영상을 입력하고 사용자가 선택한 점을 수직으로 교차하는 3개의 평면에서 등선량곡선을 겹쳐서 보여준다. Gamma Med사의 Gam-madot (MDS Nordion, Germany)에서 표준 치료계획을 실행하여 정확성을 확인하였으며, Plato (Nucletron Cor-poration, The Netherlands)에서 실행된 9명의 환자치료계획과 비교하였다. 결과: 3개의 표준 치료계획에서 절대선량은 $2.8\%$ 내에서 일치하였으며 등 선량분포도 좋은 일치를 보였다. 9명의 환자에 대하여 시행된 치료계획과의 비교에서는 평균 $3.4\%$의 오차를 보였다. 결론: 개발된 컴퓨터 프로그램은 정확하고 신속하게 고선량률 치료환자의 치료계획의 정확성을 확인할 수 있게 해주며, 등선량 곡선을 환자의 해부적 영상에 결합할 수 있는 기능은 치료계획의 질을 높이는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.$39\%$), 복회음부 절제수술시 32건($97\%$), 측연의 경우 32건($97\%$), 후연의 경우 32건($97\%$), 그리고 전연의 경우 16건($45\%$)에서 부합되는 것으로 나타났다. 결론: 직장암의 수술 후 방사선치료 시 적절한 방사선치료 조사영역의 결정을 위하여 표준적인 조사영역을 제시 하였으나 개별 환자의 병변 위치와 진행상태, 수술 소견 등에 따라 적절한 변형은 필수적이라 하겠다. 이 권고안의 임상적 타당성은 향후 시행될 Patterns of Care 연구를 통하여 증명하는 것이 필요하겠다.정가능하고, 폐에 조사되는 방사선 양도 줄일 수 있었다.저부까지 거리 차이는 종양 크기가 4 cm 미만인 경우는 5.3 mm였으나 4 cm 이상일 때는 19.4 mm로 현저한 변화를 보였다. 자궁경관 굴곡각은 60세 미만인 경우 60세 이상보다 8$^{\circ}$ 정도 더 변화가 있었고, 종양 크기가 4 cm 이상일 때 미만일 때보다 2배 이상 굴곡 변화가 있었다. 결론: 자궁경부암 환자에서 근치적 방사선치료 시 치료에 따른 자궁 크기 및 위치 변화가 다양하고 개별적으로 예측하기 쉽지 않으므로, 특히, 60세 미만이거나 종양 크기가 4 cm 이상인 경우, 삼차원입체조형치료나 강도변조 방사선치료를 이용한 근치적 방사선치료 시 치료 중 개별환자의 계획용표적체적의 변화를 반드시 고려해야 한다고 생각한다.량체적히스토그램, Lymankutcher 모델에 의한 정상조직합병증발생률 및 기타 선량통계값 등 모든 면에 있어서 우월성을 확인할 수 있었다. 향후 이러한 결과가 임상에서 실질적인 합병증 발생률 감소와 잘 연계되는지 계속적인 추적관찰 및

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권3호
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• pp.111-121
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• 2017

Verification of dose distribution is an essential part of ensuring the treatment planning system's (TPS) calculated dose will achieve the desired outcome in radiation therapy. Each measurement have uncertainty associated with it. It is desirable to reduce the measurement uncertainty. A best approach is to reduce the uncertainty associated with each step of the process to keep the total uncertainty under acceptable limits. Point dose patient specific quality assurance (QA) is recommended by American Association of Medical Physicists (AAPM) and European Society for Radiotherapy and Oncology (ESTRO) for all the complex radiation therapy treatment techniques. Relative and absolute point dose measurement methods are used to verify the TPS computed dose. Relative and absolute point dose measurement techniques have a number of steps to measure the point dose which includes chamber cross calibration, electrometer reading, chamber calibration coefficient, beam quality correction factor, reference conditions, influences quantities, machine stability, nominal calibration factor (for relative method) and absolute dose calibration of machine. Keeping these parameters in mind, the estimated relative percentage uncertainty associated with the absolute point dose measurement is 2.1% (k=1). On the other hand, the relative percentage uncertainty associated with the relative point dose verification method is estimated to 1.0% (k=1). To compare both point dose measurement methods, 13 head and neck (H&N) IMRT patients were selected. A point dose for each patient was measured with both methods. The average percentage difference between TPS computed dose and measured absolute relative point dose was 1.4% and 1% respectively. The results of this comparative study show that while choosing the relative or absolute point dose measurement technique, both techniques can produce similar results for H&N IMRT treatment plans. There is no statistically significant difference between both point dose verification methods based upon the t-test for comparing two means.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.291-293
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• 2002

Accurate dose calculation in radiation treatment planning is most important for successful treatment. Since human body is composed of various materials and not an ideal shape, it is not easy to calculate the accurate effective dose in the patients. Many methods have been proposed to solve the inhomogeneity and surface contour problems. Monte Carlo simulations are regarded as the most accurate method, but it is not appropriate for routine planning because it takes so much time. Pencil beam kernel based convolution/superposition methods were also proposed to correct those effects. Nowadays, many commercial treatment planning systems, including Pinnacle and Helax-TMS, have adopted this algorithm as a dose calculation engine. The purpose of this study is to verify the accuracy of the dose calculated from pencil beam kernel based treatment planning system Helax-TMS comparing to Monte Carlo simulations and measurements especially in inhomogeneous region. Home-made inhomogeneous phantom, Helax-TMS ver. 6.0 and Monte Carlo code BEAMnrc and DOSXYZnrc were used in this study. Dose calculation results from TPS and Monte Carlo simulation were verified by measurements. In homogeneous media, the accuracy was acceptable but in inhomogeneous media, the errors were more significant.

• 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.