• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권4호
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• pp.340-347
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• 2010

단층치료기(TomoTherapy$^{(R)}$)를 이용한 방사선 치료에서 환자별 정도관리인 DQA (delivery quality assurance)는 보통 이온 전리함과 필름을 이용한다. DQA의 결과는 치료계획장비인 TomoPS (Tomo Planning Station)를 이용하여 분석하게 되는데 필름을 이용한 2차원 선량분포의 비교는 감마인덱스 분석을 사용한다. 감마인덱스를 이용한 비교는 3%/3 mm와 같은 기준을 사용하여 이 기준을 통과한 비율(pass rate)이 허용 값보다 크게 되는지 확인한다. TomoPS는 pass rate 값을 정량적으로 계산해주는 기능이 없다. 본 논문에서는 TomoPS 감마인덱스 분석의 pass rate를 정량적으로 계산하는 방법을 제시하고 이를 계산해주는 프로그램인 PassRT를 개발하였다. PassRT의 검증을 위해 I'mRT MatriXX (IBA Dosimetry, Germany)를 사용하여 측정한 세기조절방사선 치료를 받은 환자의 환자별 정도관리 자료와 필름을 사용한 DQA 자료를 사용하였다. 두 가지 종류의 자료에 대해 PassRT로 계산한 pass rate를 OmniPro I'mRT (IBA Dosimetry, Germany)프로그램으로 계산한 pass rate와 비교하였다. MatriXX를 이용하여 측정한 자료의 비교결과 평균오차 0.00%, 표준편차 0.01%, 최대오차 0.04%였고, 필름의 결과는 평균오차 0.00%, 표준편차 0.02%, 최대오차 0.02%였다. 관심영역이 $24.3{\times}16.6cm^2$ 보다 작은 경우 본 논문에서 제시한 방법으로 감마인덱스 분석의 pass rate를 소수점 첫째자리 까지 정확하게 계산할 수 있어서 보다 정확한 단층치료기의 DQA에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.15-26
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• 2023

본 연구의 목적은 고온부품의 소재로 사용하는 니켈기 초합금인 DA-5161 SX에 대한 크리프시험으로 얻은 시편 의 주사전자현미경으로 촬영한 미세조직 단면의 이미지로부터 인공지능 기반 열화인덱스(Degradation Index)로 정 량화 하는 새로운 방법을 제시하고 운전 중인 기기의 고온부품의 구성품을 파괴하지 않고 베이지안 추론 기반 열화 도를 예측하는 모델과, Larson-Miller Parameter(LMP)를 예측하여 크리프 수명 예측 모델을 제안하는 것이다. 니켈 기 초합금 미세조직인 감마프라임 상(γ')의 기하학적 특징 및 베이지안 추론 기반으로 소량의 이미지로 일관성 있는 대푯값을 추론하는 새로운 열화인덱스 방법과 고온부품을 파괴하지 않고 소재의 환경조건 정보만으로 열화인덱스 와 LMP를 예측할 수 있는 방법을 제안한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권4호
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• pp.213-219
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• 2013

본 논문은 현재 세기변조 방사선 치료를 시행 시에 일반적으로 사용 되고 있는 환자 치료 전 품질보증의 방법 중, 2차원 선량분포를 측정하여 품질을 보증하는 방법들에 관한 이슈들을 최근 3~4년 간 발표된 논문들을 중심으로 살펴보고, 향후 품질보증 방법의 개선방향에 대하여 조명해 보고자 하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제19권2호
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• pp.91-97
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• 2007

목 적: 세기변조방사선치료 시 선행되는 품질관리에서 선량분포와 절대선량 값을 비교하여 2차원 이온전리함의 유용성을 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 본 실험은 선형가속기(CL 21EX, Varian, Palo Alto, USA)의 6 MV 광자선을 이용하여 비인두암 환자를 대상으로 하였다. 세기변조방사선치료를 위한 품질관리에는 2차원 이온전리함 배열(MatriXX, Wellhofer Dosimetrie, Germany)을 사용하였다. 비인두암 환자의 치료를 위해 역방향치료계획을 시행하였다. 고체팬톰에 삽입된 MatriXX를 전산화단층 촬영하여 환자 치료계획과 동일한 플루언스로 하이브리드(갠트리 각도 0$^\circ$) 치료계획을 실시하였다. 실험적 선량분포의 측정은 하이브리드 치료계획과 동일한 기하학적 조건으로 MatriXX와 고체팬톰을 이용하여 측정하였다. 선량분포에서 고선량 저변위(High Dose Low Gradient: HDLG) 점을 선정하여 절대선량을 비교하였으며, 선량분포 일치성분석을 위해 감마 인덱스 히스토그람($\gamma$-index, Dose difference: 3%, Distance to agreement: 3 mm)을 이용하여 정량화하였다. 결 과: 감마 인덱스 히스토그람 분석결과 인정허용범위(${\gamma}{\leq}$1) 비율을 모든 조사면에서 각각 확인하였다. 갠트리 각도 0$^\circ$에서 95.08%, 55$^\circ$에서 97.52%, 110$^\circ$에서 96.28%, 140$^\circ$에서 98.2%, 220$^\circ$에서 97.78%, 250$^\circ$에서 96.64%, 305$^\circ$에서 92.7%로 나타났다. HDLG에서 절대선량은 $\pm$3% 이내의 일치도를 보였다. 결 론: MatriXX를 이용한 세기변조방사선치료의 품질관리는 필름이나 단일 이온전리함을 이용한 일반적인 세기변조방사선치료 품질관리에 비해 시간, 인력을 최소화하면서 보다 효율적인 접근이 가능하였으며, 선량분포일치성 분석 및 절대선량확인에 매우 유용한 장치임을 알 수 있었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제34권1호
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• pp.51-58
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• 2011

본 연구의 목적은 회전조사 시 표적종양의 위치변위와 갠트리의 조사반경에 의한 치료깊이 변화에 따른 모의치료계획 결과와 선량전달 결과상의 오차를 분석하고자 하였다. 깊이 변위가 가장 이상적인 경우, 즉 팬텀의 중심에 표적이 위치한 경우와 한쪽으로 2.5 cm, 5 cm씩 치우친 경우로 나누어 모의실험하였다. 표적의 위치 변화에 따른 모의치료계획을 실시하기 위하여 IMRT Body 팬톰(I'mRT Phantom, Wellhofer Dosimetry, Germany)를 이용하여 전산화단층촬영장치(Computed Tomography, Light speed 16, GE, USA)로 데이터를 획득하였다. 획득된 영상을 이용하여 치료계획장치(Treatment Planning System, Eclipse, ver. 6.5, VMS, Palo Alto, USA)를 이용하여 정중앙, 2.5 cm, 5 cm에 가상의 치료표적을 만들어 모의치료계획을 수립하였다. 선형가속기(CL21EX, VMS, Palo Alto, USA)의 6 MV 광자선과 최근 개발된 Gafchromic 필름(EBT2, ISP, Wayne, USA)을 이용하여 선량분포를 측정하였고, 선량분석프로그램(OmniPro-IMRT, ver. 1.4, Wellhofer Dosimetry, Germany)을 이용하여 모의치료계획 데이터와 측정 데이터를 정량적으로 분석하였다. 분석프로그램으로 횡축방향 선량분포 프로파일(Cross-plane profile)과 선량분포를 정량적으로 분석하기 위하여 감마인덱스(DD: 3%, DTA: 2 mm) 히스토그람을 이용하였다. 표적과 표적주변의 선량분포는 Conformity index(CI), Homogeneity index(HI)를 이용하여 정량적으로 분석하였다. 치료표적 전체체적에 대한 100% 선량분포에 포함되는 체적을 비교하여 분석하였다. 표적의 위치가 5 cm 에 있는 경우 다문동적회전조사(Multiple Conformal Arc Therapy, MCAT)는 23.8%, 단일동적회전조사(Single Conformal Arc Therapy, SCAT)는 35.6%, 고정조사는 37%였고, 표적이 2.5 cm에 있는 경우 MCAT 61%, SCAT 21.5%, 고정조사 14.2%로 분석되었다. 표적의 위치가 중앙에 있는 경우 MCAT 70.5%, SCAT 14.1%, 고정조사 36.3%로 나타났다. 표적의 위치가 5 cm 치우쳐 있는 경우를 제외하고 MCAT의 100% 선량분포에 포함되는 체적이 가장 크게 나타났다. 감마인덱스 히스토그램 분석결과, SCAT의 경우 37.1, 27.3, 29.2로 MCAT의 경우 9.2, 8.4, 10.3에 비해 최소 2.8배, 최대 4배 오차가 크게 나타났다. 결론적으로, 동적조형회전조사 시 표적종양의 위치변이와 조사반경의 변화에 따라 선량전달오류의 가능성을 알 수 있었으며 치료표적의 위치가 정중앙이 아닐 경우, 깊이와 회전반경을 최적화함으로써 정확한 선량 전달을 할 수 있다고 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.233-241
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• 2014

본 연구에서는 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 이용하여 방사선 치료계획 시 3차원 흡수선량 분포 검증을 위한 정도 관리 소프트웨어를 개발하여 겔을 이용한 3차원 선량분석 방법을 제시하고자 한다. 우선 치료계획상의 3차원 흡수선량 데이터와 측정한 겔 광학밀도 데이터의 입출력 기능을 구현하였고, 변환 테이블을 이용하여 광학밀도를 흡수선량으로 변환하는 기능을 구현하였다. 겔에서 측정된 흡수선량과 치료계획상의 흡수선량 분포간의 기하학적 매칭을 위하여 3D 볼륨 데이터의 x, y, z 방향 및 회전 변환을 구현하였다. 매칭이 완료된 두 선량 분포간에 일치도를 검증하기 위하여 3차원 감마 인덱스알고리듬을 구현하였고, 감마 통과 지도(gamma passing map) 기반의 일치도 확인 기능을 구현하였다. 광학밀도와 흡수선량간의 관계를 분석하기 위하여 원기둥 형태의 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 대상으로 X-선 전산화 단층촬영기를 이용하여 CT 영상을 획득하였고, 방사선 치료계획 시스템(Eclipse, Varian, Palo Alto)을 이용하여 원반 형태의 6개의 가상 표적을 생성하여, 각각에 1 Gy에서 6 Gy까지 선량이 전달되도록 입체조형 방사선 치료계획을 수립하였다. 다음으로 광학 CT 스캐너($Vista^{TM}$, Modus Medical Devices Inc, Canada)를 이용하여 기준 투영 영상들을 획득하였고, 치료계획과 동일하게 겔에 방사선을 조사하였다. 조사2시간 후 매 2시간 간격으로 광학 CT 스캐너로 투영 영상 셋을 획득 후 3차원 광학밀도 데이터로 재구성하였다. 실린더 중심축을 따라 치료계획상의 흡수선량 프로파일과 광학밀도 프로파일을 추출하여 광학선량 대비 흡수선량 대응 테이블을 정의하였다. 이후 본 연구에서 개발한 소프트웨어를 이용하여 3차원상의 선량 분포의 일치도를 평가하였다. 광학밀도와 흡수선량간에는 supra-linear 관계가 나타났으며, 광학밀도는 그 크기에 따라 24시간당 60% 전후로 감쇄하였다. 측정된 흡수선량은 중심축 부근에서는 치료계획 선량과 잘 일치하였으나, 주변부로 갈수록 크게 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 이로 인하여 3D 감마 통과율은 선량 차이율과 DtoA 각각 3%/3 mm의 조건하에 70.36%로 낮게 나타났다. 이러한 결과는 광학 CT 스캐너 내부의 오일과 $PRESAGE^{REU}$ 겔간의 굴절률이 정확하게 매칭되지 않아서 광학 스캔 시 빔이 굴절되어 부정확한 데이터를 만들어 내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 정도 관리소프트웨어는 3차원 겔 선량을 비교 분석하기에 유효한 것으로 평가되었으나, $PRESAGE^{REU}$ 겔로부터 정확한 흡수선량데이터를 획득하기 위해 겔 선량측정 과정의 많은 개선이 요구된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제36권2호
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• pp.165-173
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• 2013

본 연구는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 양성자 빔을 피사체에 조사했을 때 발생되는 양성자, 즉발감마선 그리고 양성자 유발 중성자의 3차원적 공간분포를 polymer gel 선량계를 통해 구하고, 이를 물 팬텀에서 조사한 결과와 비교하여 3차원적 선량 분포의 정확성에 대해 알아보고자 한다. 본 연구에서 사용 된 polymer gel 선량계는 Gelatin, Methacrylic acid, Hydroquinone, Tetrakis 그리고 증류수로 이루어진 혼합물로 그 밀도는 $1.04g/cm^3$으로 물의 밀도인 $0.9998g/cm^3$과 유사하다. 본 시뮬레이션에서는 72 MeV, 116 MeV, 140 MeV 의 양성자 빔이 사용되었다. 양성자 빔은 팬텀의 핵과 반응을 하고 양성자 빔으로 인해 여기된 핵이 다시 안정하게 되기 위해 즉발감마선 그리고 양성자 유발 중성자를 방출한다. 양성자와 즉발감마선 그리고 양성자 유발 중성자는 polymer gel 선량계와 물 팬텀에서 각각 검출하였다. 3차원적 선량 분포를 얻기 위한 검출 간격은 2 mm로 하여 선량 분포를 획득하였다. Polymer gel 선량계에서의 양성자의 Bragg-peak를 구해 본 결과 Bragg-peak 지점이 물 팬텀에서의 경우와 유사하게 나타남을 확인 할 수 있었다. 72 MeV, 116 MeV, 그리고 140 MeV의 양성자 빔을 polymer gel 그리고 물 팬텀에 조사했을 때 그 내부에서의 양성자 그리고 즉발감마선의 선량 분포는 polymer gel, 물 팬텀 각각 유사한 선량분포를 가짐을 감마 인덱스 평가로 확인 할 수 있었다. 하지만 양성자 유발 중성자의 경우 물 팬텀에서는 검출이 된 반면 polymer gel 선량계에서는 검출이 되지 않았다. Polymer Gel 선량계는 3차원적 선량 분포를 얻는데 유용한 선량계이지만 양성자 조사 시 그 유발 중성자의 검출에는 한계를 보임을 확인할 수 있었다.

• 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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• 제22권2호
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• pp.99-105
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• 2011

본 연구에서는 미국의학물리학회(AAPM)에서 제안된 세기조절방사선치료(IMRT)의 commissioning 및 정도관리를 위해 제안된 일련의 시험을 통해 본원의 세기조절방사선치료의 정확도를 평가하고 정도관리 절차를 수립하고자 하였다. TG119에 제시된 5가지 세기조절방사선치료의 표적체적: multi-target, 두경부, 전립선, 및 두 가지의 C-shape (easy&hard)을 대상으로 CT 스캔된 팬텀을 이용하여 치료계획시스템에서 IMRT 치료계획을 수행하였다. 얻어진 치료계획을 dynamic sliding window 전달방식으로 팬텀에 조사하였다. 절대 선량은 표적 및 위험장기 부위에 이온 전리함(CC13, IBA)을 이용하여 측정하고, 2차원 상대 선량분포는 EBT2 필름을 사용하여 측정하였다. 측정된 값들은 해당하는 치료계획시스템 계산값과 비교하여 오차의 평균 및 표준편차를 구하였다. 이를 바탕으로 TG119에 제시된 신뢰구간을 계산하여 제시된 값과 비교하였다. 이온 전리함을 이용한 측정 결과에서 표적 및 위험장기에 대한 계산값과 측정값 사이의 평균오차는 각각 $1.2{\pm}1.1%$과 $1.2{\pm}0.7%$이었고, 95% 신뢰구간은 각각 3.4%와 2.6%으로 TG119에서 제시하고 있는 4.5%와 4.7% 이내에 있었다. 필름을 이용한 측정 결과에서는 허용기준 3%/3 mm를 통과하는 감마인덱스는 평균$ 97.7{\pm}0.8%$로 95% 신뢰구간은 3.9%로 TG119에서 제시하고 있는 7.0% 이내에 있었다. 따라서 TG119에서 제시된 일련의 표준화된 시험을 통해 본원의 세기조절방사선치료의 commissioning 및 정도관리를 평가할 수 있었다. 이온 전리함을 이용한 절대 선량에 대한 action level은 표적과 위험장기에서 각각 ${\pm}4%$와 ${\pm}3%$로, EBT2 필름을 이용한 2차원 상대선량분포는 허용기준 3%/3 mm 기준으로 감마인덱스 1이하를 통과하는 비율이 96%로 정할 수 있었다. 이를 통해 TG119에서 제시된 일련의 표준화된 시험을 통해 각 기관의 IMRT 정확도 평가에 대한 객관적인 지표로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제33권3호
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• pp.277-282
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• 2010

본 연구의 목적은 유방암 환자의 절선조사 시 종속조사면 병합(FIF) 치료방법을 2차원 이온전리함을 이용하여 불균등한 선량분포를 확인하고자하였다. 실험을 위해 2차원 이온전리함 배열(MatriXX, Wellhofer Dosimetrie, Germany)와 치료계획장치(Eclipse, ver 6.5, Varian, Palo Alto, USA)가 사용되었다. 불균등한 선량분포 확인을 위해 FIF 방법으로 치료계획 한 20명의 환자를 선택하여 각각 90 cGy를 처방하여 하이브리드계획을 수행하였으며, 측정값과 비교를 위해 동일한 기하학적 조건에서 MatriXX를 이용해 측정하였다. 정량적인 분석을 위해 상용화된 분석 소프트웨어(OmniPro IMRT, ver, 1.4, Wellhofer, Dosimetrie, Germany)를 이용하여 분석하였다. 실험 결과로 기준점에 선량처방 시 계산값과 측정값이 평균 1.6% 차이를 보였고, 선형프로파일(Line-Profile)을 통해 분석한 결과 종단면에서는 1.3-5.5%(평균 : 2.4%), 횡단면에서는 0.9-3.9%(평균 : 2.5%)로 변동을 보였다. 감마인덱스 히스토그람(기준 : 3 mm, 3%)로 분석한 결과 90.23-99.69%(평균 : 95.11%, 표준편차 : 2.81) 범위를 나타냈다(유효범위 ; $\gamma$-index $\geq$ 1). 본 실험에서는 MatriXX 이용하여 측정한 결과 치료계획 선량과 측정값이 오차범위 이내로 일치하였으며, 향후 다양한 종양치료에 있어 FIF방법의 활용도를 높이는 연구가 필요하다고 생각한다.