Transmission Dose Estimation Algorithm for Tissue Deficit

조직 결손에 대한 투과선량 계산 알고리즘 보정

  • Yun Hyong Geun (Department of Therapeutic Radiology, Dankook University College of Medicine) ;
  • Chie Eui Kyu (Department of Therapeutic Radiology, Seoul National University College of Medicine) ;
  • Huh Soon Nyung (Department of Therapeutic Radiology, Seoul National University College of Medicine, Torsion Meditronics) ;
  • Lee Hyoung Koo (Department of Biomedical Engineering, Catholic University College of Medicine) ;
  • Woo Hong Gyun (Department of Therapeutic Radiology, Dankook University College of Medicine, Institute of Radiation Medicine, Medical Research Center, Seoul National University) ;
  • Shin Kyo Chul (Department of Therapeutic Radiology, Dankook University College of Medicine) ;
  • Ha Sung Whan (Department of Therapeutic Radiology, Dankook University College of Medicine, Institute of Radiation Medicine, Medical Research Center, Seoul National University)
  • 윤형근 (단국대학교 의과대학 치료방사선과학교실) ;
  • 지의규 (서울대학교 의과대학 치료방사선과학교실) ;
  • 허순녕 (서울대학교 의과대학 치료방사선과학교실) ;
  • 이형구 (가톨릭대학교 의과대학 생체의공학교실) ;
  • 우홍균 (서울대학교 의과대학 치료방사선과학교실, 서울대학교 의학연구원 방사선의학 연구소) ;
  • 신교철 (단국대학교 의과대학 치료방사선과학교실) ;
  • 하성환 (서울대학교 의과대학 치료방사선과학교실, 서울대학교 의학연구원 방사선의학 연구소)
  • Published : 2002.06.01

Abstract

Purpose : Measurement of transmission dose is useful for in vivo dosimetry. In this study, previous algorithm for estimation of transmission dose was modified for use in cases with tissue deficit. Materials and Methods : The beam data was measured with flat solid phantom in various conditions of tissue deficit. New algorithm for correction of transmission dose for tissue deficit was developed by physical reasoning. The algorithm was tested in experimental settings with irregular contours mimicking breast cancer patients using multiple sheets of solid phantoms. Results : The correction algorithm for tissue deficit could accurately reflect the effect of tissue deficit with errors within ${\pm}1.0\%$ in most situations and within ${\pm}3.0\%$ in experimental settings with irregular contours mimicking breast cancer treatment set-up. Conclusion : Developed algorithm could accurately reflect the effect of tissue deficit and irregularly shaped body contour on transmission dosimetry.

목적 : 서울대학교 의과대학 치료방사선과학교실에서는 생체내(in vivo) 선량측정시 방사선 조사 조건으로부터 투과 선량을 예측하는데 필요한 투과선량 계산 알고리즘을 개발한 바 있으며 조사면 내에 조직의 일부가 결손된 경우에도 적용할 수 있도록 보정 알고리즘을 개발하고자 하였다. 재료 및 방법 : 알고리즘을 개발하기 위한 기본 자료를 마련하기 위하여 측정을 시행하였다. 측정에는 선형가속기의 6 MV 및 10 MV X선을 이용하였고 측정기 및 전위계를 사용하였다. 측정조건은 조사면의 크기는 $10\times10\;cm^2,\;20\times20\;m^2$$30\times30\;cm^2$으로 하였고, 팬톰 두께는 20 cm, PCD는 10 cm, 30 cm 및 50 cm로 하였다. 이때 팬톰이 조사면의 일부에서 결손되도록 하였으며 결손 범위를 0 내지 $100\%$로 하였다. 또한 조직 결손 및 불규칙한 윤곽선을 가진 경우에 알고리즘의 정확도를 평가하기 위하여 조직 결손이 가장 심한 경우에 해당하는 유방암 환자를 모델로 팬톰 모형을 만들어 투과선량을 측정하였다. 결과 : 조사면의 일부에 존재하는 조직 결손이 투과 선량에 미치는 영향을 보정하기 위한 알고리즘을 물리학적 이론을 이용하여 개발하였으며 알고리즘은 다양한 측정조건들에서 측정값과 대부분 ${\pm}1.0\%$이내의 오차를 보였다. 유방암환자의 모형을 이용한 측정값과는 ${\pm}3\%$ 이내의 오차를 나타내었다. 결론 : 투과선량 계산 알고리즘은 조직이 일부 결손된 경우의 대부분에서 ${\pm}1.0\%$ 이하의 오차 범위로 정확히 투과선량을 계산할 수 있었고 임상적으로 극단적인 조건에서도 ${\pm}3.0\%$ 이내의 오차를 보이므로 임상적용이 충분히 가능함을 알 수 있었다.,\;76\%,\;75\%$였다. 결론 : 국한성 두경부 대세포성 림프종에서 항암화학방사선 병용요법 시 종양의 크기가 5 cm 미만인 경우에는 30Gy의 방사선 조사선량으로도 국소제어를 할 수 있다. 따라서 방사선치료에 따르는 구강건조증을 최소화시킬 수 있을 것이다. 5 cm 이상의 종양에서는 30 Gy 이상의 방사선 조사 선량이 필요하리라 생각된다.있었다. 또한 전산화단층촬영영상을 얻음으로써 중요정상조직인 안구, 척수 등을 정확하게 설정할 수 있었고, 조사면 결정과 차폐의 정확성을 증진시킬 수 있었다. 환자 자세 오차는 디지털화재구성사진과 치료 시마다 얻은 포트필름에서 치료중심점과 척수 사이의 거리를 측정하여 3 mm 이내의 정확성을 얻을 수 있었다. 결론 : 전산화단층촬영모의치료장치로 체적영상을 얻고 가상현실모의치료계획으로 배와위 두개척수 방사선치료계획을 정확하고 용이하게 실현할 수 있었다. 따라서 배와위 두개척수 방사선치료는 복와위를 취할 수 없어서 치료가 힘든 소아환자, 전신상태가 좋지 않거나 기관절개술이 시행되어 있는 환자에서 유용한 방법임을 알 수 있었다.in 이하의 저혈류량 분포가 감소하였고, 평균 혈류량은 $23.5\%$ 증가되었다(p=0.0004). 결론 : GBE는 방사선 일회 조사시 뿐만 아니라 분할조사시에도 방사선치료의 효과를 유의하게 증가시켰다. 또한 정상근육에 비하여 종양의 혈류량을 선택적으로 증가시킴이 확인되었다.높았다.는 다변량 분석을 시행한 결과 N 병기, 수술 여부, 나이였고 국소종양 제어율에 영향을 미치는 유의한 인자는 N 병기, 수술 여부, ECOG 활동도였다. 방사선 단독치료군에서 다변량 분석결과 생존율과 국소종양제어율 모두에 유의한 인자는 방사선치료 후 종양반응과 N 병기였다. 결론 : 조기 병기의 성문상부암에서는 통상적인 방사선단독치료로 후두기능을 보존하면서 수술군과 대등한 종양제어율을 보여주었다. 그러나 진행된

Keywords

References

  1. Yun HG. Transmission dose estimation algorithm for in vivo dosimetry in high energy X-ray external beam radiotherapy. A thesis for PhD. in medicine, SNU. Dec, 1999
  2. Wu HG, Ha SW. Development of algorithm for on-line dosimetry system for high energy radiation treatment. J Korean Asso Radiat Prot. 1997;22(3):207-218
  3. Wu HG, Shin KC, Ha SW, Huh SN, Lee HK. Inhomogeneity correction in on-line dosimetry using transmission dose. J Korean Asso Radiat Prot 1998;23(3):139-147
  4. Yun HG, Huh SN,Llee HK, Wu HG, Shin KC, Ha SW. Transmission dose estimation algorithm for in vivo dosimetry for open radiation field. J Korean Asso Radiat Prot (submitted for publication)
  5. Yun HG, Huh SN, Lee HK, Wu HG, Shin KC, Ha SW. Transmission dose estimation algorithm for irregularly shaped radiation field. J Korean Soc Ther Radiol Oncol (submitted for publication)
  6. Urie MM, Goiten M, Loppke K, et al. The role of uncertainty analysis in treatment plannning. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1991;21:91-107
  7. Millwater CJ, Macleod AS, Thwaites DI. In vivo semiconductor dosimetry as part of routine quality assurance. Br J Radiol 1998;71(846):661-668
  8. Adeyemi A, Lord J. An audit of radiotherapy patient doses measured with in vivo semiconductor detectors. Br J Radiol. 1997;70:399-408
  9. Calandrino R, Cattaneo GM, Fiorino C, et al. Detection of systematic errors in external radiotherapy before treatment delivery. Radiother Oncol 1997;45:271-274 https://doi.org/10.1016/S0167-8140(97)00095-9
  10. Essers M, Mijnheer BJ. In vivo dosimetry during external photon beam radiotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1999;43(2):245-259 https://doi.org/10.1016/S0360-3016(98)00341-1
  11. Essers M, Lanson JH, Minjinheer BJ. In vivo dosimetry during conformal therapy of prostate cancer. Radiother Oncol 1993;29:271-279 https://doi.org/10.1016/0167-8140(93)90258-A
  12. Heukelom S, Lanson JH, Minjinheer BJ. In vivo dosimetry during pelvic treatment. Radiother Oncol 1992;25:111-120 https://doi.org/10.1016/0167-8140(92)90017-O