• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제37권4호
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• pp.331-339
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• 2014

현재 상용화되어 있는 양성자치료의 치료계획장비를 이용하여 방사선회전조사와 같은 치료계획을 양성자치료에 사용하여 대동맥 주위 림프절 종양에 대해 양성자회전치료와 양성자치료, 세기조절방사선치료를 이용하여 선량 평가를 하였다. 대동맥주위 림프절 종양 환자 9명을 대상으로 양성자회전치료, 양성자치료, 세기조절방사선치료의 방사선치료계획을 세워 각각의 선량 체적 히스토그램을 이용하여 선량 평가를 하였다. 양성자회전치료의 치료계획방법으로는 250~120까지 5도 간격으로 48개의 빔을 사용하였으며, 양성자치료와 세기조절방사선치료는 각각 2~3, 4~5개의 빔을 사용하였다. 모든 방사선 치료계획 시스템은 Eclipse planning system(Varian Medical system, Inc., Palo Alto, CA, USA)을 사용하였으며, 양성자회전치료는 아직 개발이 안된 치료장치이므로 치료계획방법에서 기계적, 물리적인 요소를 양성자치료계획과 동일하게 시행하였다. 선량분석방법으로는 정상장기(간, 신장, 소장, 위, 십이지장)와 종양의 선량 체적 히스토그램(dose-volume histogram: DVH)을 이용하여 생물학적 인자인 normal tissue complication probabilities(NTCP), organ equivalent dose(OED)와 mean dose를 각각의 치료계획방법을 비교 분석 평가하였다. 그 결과 양성자회전치료가 복부에 위치한 small bowel, duodenum, stomach의 볼륨 90%가 받는 선량에서의 결과는 다른 치료계획에 비해 높은 결과를 나타내고 있다. NTCP의 결과에서 양성자회전치료가 liver를 제외한 나머지 장기에서 가장 낮은 결과를 보여주고 있다. 하지만 복부에 위치한 정상장기에 받는 선량이 다른 치료계획에 비해 높아 치료계획 시 주위가 요하며, 물리적, 기계적인 요소는 양성자치료와 동일하다는 전제조건으로 양성자회전치료와 유사한 장비가 제작되어 상용화 되었을 때에 본 연구의 결과와는 다를 거라 사료된다. 현실적으로 아직 불가능한 치료방법이지만 앞으로 추가적인 양성자회전치료의 연구와 기술개발이 되어 상용화가 되면 기존의 특수방사선치료인 세기조절방사선치료, 양성자치료, 세기조절회전치료보다 효과적이고 안전한 치료방법이 될 거라고 사료된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제36권1호
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• pp.31-38
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• 2013

전립선암은 남성에 발생하는 가장 흔한 악성 종양으로 2007년 우리나라에서 연 평균 5,292건이 발생하여 전체 암 발생의 3.3%로 7번째로 많이 발생하였다. 이러한 전립선암 환자의 방사선 치료 시 토모치료와 양성자 치료에 대한 특성을 비교하여 보았다. 2011년 6월부터 11월까지 일산 K 암전문병원에서 전립선암 환자 11명을 대상으로 전립선암 치료계획 시 전립선 및 주변 인접 장기인 직장과 방광에 대한 DVH와 선량 분포를 비교 분석하였다. PTV의 경우 전립선암 치료의 목적으로만 본다면 토모치료와 양성자치료에는 차이가 없었다. 또한 인접 장기인 방광과 직장에 대한 평균 용적선량을 조사한 결과 2port 양성자치료가 토모치료나 5port 양성 자치료보다 선량이 적게 들어감을 확인하였다. 또한 양성자치료가 토모치료에 비해 $H{\cdot}I$가 낮게 나타났으며, 양성자치료에서 5port가 2port보다 $H{\cdot}I$가 낮게 나타났으나, 방광과 직장에 대한 용적선량과 장비 운용 시간을 고려하면 2port가 5port에 비하여 좀 더 유리할 수 있다고 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제25권2호
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• pp.107-113
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• 2013

목 적: 호흡동조 시스템을 이용한 양성자치료 시 생성되는 양성자빔을 측정하고 분석함으로써 호흡동조 양성자치료의 정확성을 검증하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡동조 양성자치료를 실시한 환자 세 명의 치료계획을 이용하여 양성자 치료 시스템에서 양성자빔을 생성했다. 이때 자체 제작한 구동 팬톰을 사용하여 호흡동조 시스템을 적용해 분할 조사되는 양성자빔을 재현하였다. 양성자빔의 중요특성인 Range, Spread-Out Bragg Peak (SOBP), Output factor를 각 5회씩 측정하였으며 호흡동조 시스템을 적용하지 않은 연속 양성자빔에서도 동일한 항목들을 측정했다. Range와 SOBP 측정에는 Multi-Layer Ionization Chamber, Output factor 측정에는 Scanditronix Wellhofer와 Farmer chamber를 사용했다. 결 과: 호흡동조 시스템을 적용한 경우 세 환자의 평균 Range는 7.226, 12.216, 19.918 $g/cm^2$, SOBP는 4.950, 6.496, 8.486 $g/cm^2$, Output factor는 0.985, 1.026, 1.138 cGy/MU였으며, 적용하지 않은 경우 평균 Range는 7.230, 12.220, 19.920 $g/cm^2$, SOBP는 4.940, 6.512, 8.490 $g/cm^2$, Output factor는 0.984, 1.027, 1.136 cGy/MU로 측정됐다. 평균 Range의 차는 -0.004, -0.004, -0.002 $g/cm^2$, SOBP는 0.010, -0.016, -0.004 $g/cm^2$, Output factor는 0.001, -0.001, 0.002 cGy/MU로 나타났다. 결 론: 호흡동조 양성자치료 시 분할 조사된 양성자빔과 연속 조사된 양성자빔의 Range, SOBP 및 Output factor 모두 차이가 미미했다. 따라서 본 연구를 통해 호흡동조 시 발생된 양성자빔의 선질을 검증하였고 이를 이용한 양성자치료의 정확성 또한 확인할 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.97-105
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• 2018

목 적 : Proton Therapy는 Bragg-peak를 이용해 종양에는 최대의 선량, 정상조직에는 최소의 선량을 줄 수 있는 특징을 가지고 있기 때문에 환자의 위치변화나 치료부위의 위치 변화를 정량화 할 수 있는 의료영상 분석 시스템은 양성자 치료에 있어서 무엇보다도 중요하다. 본 연구 목적은 Matlab 기반의 In-house Registration code를 제작하여 기존 DIPS program을 통한 Set-up과 In-house code를 통한 영상정합을 비교하여 Algorithm의 유용성을 평가하고 DIPS와 DRR간의 오차 값을 확인하여 기존 치료의 정확성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 양성자 치료를 받은 13명의 뇌종양, 두경부암 환자를 대상으로 하였으며 영상비교에 필요한 DIPS Program System(Version 2.4.3, IBA, Belgium)와 환자의 치료계획을 위해 Eclipse Proton Planning System(Version 13.7, Varian, USA)을 사용하였다. Registration 방법에 대한 Validation을 위해 Test image를 인위적으로 회전 및 이동하여 기존 Image와 영상정합 하였고, 기존 Set up 방식의 DIPS program의 환자 일별 초기 Set up image를 plan DRR과 영상정합 하여 각각 오차 값을 얻어 Algorithm의 유용성을 평가하였다. 그리고 기존 Set up 방식의 정확성을 평가하기 위해 환자 일별 최종 Set up image와 DRR image를 영상정합하여 오차 값을 확인하였다. 결 과 : Test image를 left와 right 방향으로 각각 0.5, 1, 10 cm를 이동시켰을 때 평균 0.018 cm의 오차 값을 보였으며 시계와 반시계방향으로 각각 1, $10^{\circ}$씩 회전시켰을 경우에는 평균 $0.0011^{\circ}$의 오차를 나타냈다. 4명의 환자 일별 초기 image를 영상정합 하였을 때는 x, y, z 방향 순으로 평균 0.056, 0.044, 0.053 cm의 오차 값을 나타냈으며 Rotation, Pitch 순으로 0.190, $0.206^{\circ}$의 차이를 나타냈다. 13명의 환자 일별 최종 image를 영상 정합 하였을 때는 x, y, z 방향 순으로 평균 차이는 0.062, 0.085, 0.074 cm이였고 Vector 값으로는 평균 0.120 cm의 차이를 보였다. Rotation, Pitch 순으로는 평균 0.171, $0.174^{\circ}$의 차이 값을 나타냈다. 결 론 : 본 연구를 통해 제작된 Matlab 기반의 In-house Registration code는 단순한 Image 뿐만 아니라 해부학적 구조에서도 Intensity 기반의 정확한 영상정합을 나타냈다. 또한 기존 치료방식의 DIPS program을 통한 Set-up 오차는 매우 미미한 차이를 보임으로써 이는 양성자치료의 정확성을 확인할 수 있었다. 앞으로 임상적용을 위해 추가적인 프로그램 개발과 향후 Intensity 기반의 Matlab In-house code 연구가 필요하다고 사료된다.

• 과학과기술
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• 4호통권407호
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• pp.64-66
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• 2003

양성자 가속기가 암치료의 희망으로 떠오르면서 국내개발이냐, 수입이냐를 놓고 논란이 계속되고 있는 가운데 국산화를 강하게 주장하는 주동일 박사를 만나 양성자치료 장치의 효능과 국산 개발 주장의 근거를 들어봤다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제31권1호
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• pp.43-49
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• 2019

목 적: 움직이는 장기에 취약한 Pencil Beam Scanning(PBS)을 보완하기 위해 고안된 Layered Rescanning PBS 기법을 Moving Phantom에 적용하여 Single Scan PBS와 선량비교를 통해 Homogeneity를 비교해 본다. 대상 및 방법: Matrix X(IBA, Belgium)와 Moving Phantom(standard imaging, USA)을 이용하였다. 가상의 tumor $10{\times}10{\times}5cm$에 AP 방향에서 200 cGy의 선량을 조사하였다. 치료계획은 single scan PBS, rescan 4, 8, 12회 총 4가지로 하였고 각 치료계획별로 3번씩 반복 측정하였다. 측정 시 Moving Phantom의 호흡주기는 한 cycle당 4초로 설정 후 S-I 방향 움직임 2 cm으로 설정하였다. 추가로 beam on time을 측정하였다. 결 과: PTV 내에서 $D_{max}$의 평균값은 single scan, 4, 8, 12회 rescan 순서로 각각 $246.47{\pm}18.8cGy$, $223.43{\pm}8.92cGy$, $222.47{\pm}7.7cGy$, $213.9{\pm}6.11cGy$ $D_{min}$의 평균값은 각각 $165.53{\pm}4.32cGy$, $173.13{\pm}11.94cGy$, $184.13{\pm}8.04cGy$, $182.67{\pm}4.38cGy$으로 $D_{mean}$ $192.77{\pm}6.98cGy$, $196.7{\pm}4.01cGy$, $198.17{\pm}4.96cGy$, $195.77{\pm}3.15cGy$으로 측정되었다. 그리고 rescan 횟수가 늘어날수록 Homogeneity Index가 1에 가까워졌으며, beam on time은 평균 2분 15초, 3분 15초, 4분 30초, 5분 37초로 rescan 횟수가 증가할수록 치료시간이 증가되었다. 측정하는 과정에서 MU가 낮은 선량 layer에서는 설정한 rescan 횟수만큼 실제로 rescan하지 못하는 문제점이 발견되었다. 결 론: 장기 움직임이 있는 종양 치료 시 Layered Rescanning PBS을 적용했을 때 single scan PBS보다 균일한 선량분포를 확인할 수 있었다. 그리고 rescan 횟수가 증가할수록 균일한 선량분포를 보였다. single scan PBS와 12회 Layered rescanning 비교 시 HI 수치가 0.32 향상되었다. 추후 연구를 통하여 호흡동조 방사선치료가 불가능환자에게 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.101-108
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• 2017

목 적: 양성자치료에 이용되는 양성자선은 종양 부위 앞에 있는 정상 조직에는 적은 선량을 주는 반면 암 조직 부위에서는 브래그 피크(Bragg peak)를 형성하며 최대 선량을 주고 바로 소멸하는 특징을 가지고 있으며 양성자치료의 장점을 극대화하기 위해서는 양성자의 도달 위치 검증이 매우 중요하다. 본 연구에서는 Off-line PET CT 방법을 이용하여 양성자 조사 후 양성자 궤적을 따라 생성된 11 C(반감기=20분), 150(반감기=2분), 13N (반감기=10분) 등의 핵자에서 방출되는 양전자의 분포를 측정하여 양성자의 Range와 Distal falloff 지점을 검증하게 되었다. 대상 및 방법: IEC 2001 Body 팬텀안에는 37 mm, 28 mm, 22 mm 구체를 삽입할 수 있게 구성되어 있으며 팬텀안에 물을 가득 채워 각 구체크기별로 CT image를 획득하였고 양성자의 Range와 Distal falloff 지점을 검증하기 위하여 양성자치료계획시스템으로 각 구체 크기 별로 37 mm 구체에서 46 mm, 28 mm에서 37 mm, 22 mm 구체에서 33 mm의 SOBP를 설정하였고, Scanning 방법으로 Gantry 0도의 Single beam으로 동일한 센터에서 양성자를 조사하였다. 조사된 팬텀은 PET-CT 장비를 이용하여 스캔하였고, PET-CT 영상획득방법은 1분씩 50개의 영상을 획득하여 팬톰 내의 구체를 포함하여 4개의 ROI를 설정한 후 10개씩 영상을 합산하여 재구성 하였다. 치료계획 시 수립한 구체크기에 따른 Dose profile과 비교하기 위하여 Depth에 따른 Activity profile로 나타냈다 결 과: 37 mm, 28 mm, 22 mm 구체에서 모두 Distal falloff position 에서 Dose profile과 같이 PET-CT의 Activity profile 역시 급격히 감소하는 양상을 나타냈다. 하지만 Range를 평가하는 구간인 SOBP구간에서는 Activity profile의 경우 Proximal 부분에서의 측정치가 Dose profile 양상과 다른 결과가 나왔으며, Distal falloff position을 구체 크기별로 양성자 치료계획과 PET-CT 측정치와의 차이를 비교해 본 결과 37 mm 구체에서는 Max dose의 50 % 지점에서 최대 1.4 mm, 28 mm 구체에서는 45 % 지점에서 최대 1.1 mm, 22 mm 구체에서의 차이는 40 % 지점에서 최대 1.2 mm로 모두 1.5 mm 미만의 차이를 보였다. 결 론: 양성자치료의 장점을 최대한 활용하기 위해서는 양성자빔의 Range를 검증하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 PET-CT 장비를 이용하여 양성자빔의 SOBP 와 Distal falloff 위치를 통해 양성자 Range를 확인하였고 그 결과 PET-CT 장비를 이용해 측정한 Activity 분포와 양성자 치료계획과의 Distal falloff position의 차이는 1.4 mm 내에서 일치함을 확인하였다. 이는 본원에서 양성자치료계획 시 적용하는 선량마진에 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권3호
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• pp.180-190
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• 2009

전립선암의 위치는 방사선 치료도중 변하는 경우가 많으며 이는 종양선량을 낮추고 정상조직선량이 높아질 수 있다. 이 논문의 목적은 방사선 치료중에 전립선암의 위치 및 깊이 변화를 자동적으로 감지하는 시스템을 개발하고 이를 적용해 환자의 국부에 조사되는 방사선량의 변화를 최소화 하는 데 있다. 이 연구에서는 10명의 환자로부터 38장의 영상자료를 통해 수행되었으며 전립선암에 부착된 금-표지자를 이용해 종양의 질량중심을 구하고 이를 기반으로 종양의 위치변화를 감지하였다. 전립선암의 평균적인 위치변화는 좌우와 위아래로 각각 0.9 mm와 2.3 mm이었으며 최고 위치변화는 각 각 3.3 mm와 7.2 mm였다. 일상적으로 전립선암의 양성자치료에 많이 사용되는 마주보는 두 개의 양성자빔(bilateral beam configuration) 조건에서 좌우의 위치변화는 깊이 변화를 의미하며 이는 약 0.7 mm에서 3.3 mm까지 변화하고 있음을 알 수 있었다. 실험결과 종양의 깊이 변화가 1 mm, 2 mm 그리고 3 mm 보다 많이 차이 나는 경우가 각각 42.1%, 26.3% 그리고 2.6%로 나타났다. 이러한 결과를 토대로 봤을 때 양성자치료에서 자동적으로 종양의 깊이 변화를 분석하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있었으며 이를 이용한다면 종양선량을 높이고 정상조직선량을 낮추어 치료효과를 높일 수 있다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제34권1호
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• pp.59-64
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• 2011

소아암 환자에 대한 양성자치료 시 정밀한 자세재현 확인 및 종양의 위치파악을 위한 DIPS 촬영으로 인하여 발생하는 방사선 피폭에 관하여 확인하여 보았다. 2007년 3월부터 2009년 10월까지 일산의 K 암전문 병원에서 양성자치료를 받은 50명의 소아암 환자를 대상으로 DIPS의 촬영조건을 비교 분석하였으며, 1회 DIPS 촬영 시 피폭선량은 전후 측면촬영에서 0.09~1.57 mGy로 측정 되었으며, 1일 DIPS 촬영이 가장 많은 소아암 환자는 뇌척수조사 환자로 23.55 mGy로 측정되었다. 전뇌조사 환자에서 1일 DIPS 촬영 시 피폭선량이 1.13 mGy로 1일 처방선량을 가장 많이 초과하였으며, 권고선량의 2%를 초과하지 않았다. 치료기간 중 DIPS 피폭선량이 가장 많은 환자는 전뇌조사 환자로 632.71 mGy로 이는 처방선량의 1.13%로 권고선량의 2%를 초과하지 않는 합당한 선량으로 나타났다. 소아암 환자에 대한 DIPS 촬영 시 피폭선량은 처방선량에 대하여 2%를 초과하지 않는 피폭선량으로 나타났지만, 방사선감수성이 높고 평균 잔여 수명이 긴 소아암 환자에게는 유전적 영향 등의 확률적 영향과 관련된 방사선 장해를 초래할 수 있음을 인식하여 소아암 환자의 DIPS 촬영에 대한 가이드라인 제시로 방사선 피폭을 최소화할 수 있는 방안을 마련해야 할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권1호
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• pp.35-41
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• 2008

양성자치료는 양성자의 물리적 특성으로 인해 인체 내의 특정범위에 모든 에너지를 전달하고 감쇠되어 타겟조직 뒤에 존재하는 정상조직에는 방사선이 조사되지 않는 큰 장점을 가진 치료법이다. 이 방법은 인체 내의 암 조직을 타겟으로 했을 때, 빔 방향에서의 타겟의 2차원적인 모양은 황동으로 제작된 블럭을 통해 정상조직에 들어가는 방사선을 차폐하고 마진을 주어서 GTV (eross Tumor Volume)에 90% 이상의 선량이 전달되도록 조절한다. 그리고, 양성자 빔의 날줄방향 (longitudinal)에서의 타겟의 3차원적인 모양을 고려하여 PMMA로 이루어진 보상체(compensator)를 밀링머신으로 조각하여 타겟에 방사선이 정확하게 분포되도록 한다. 이러한 보상체의 정확한 정도 관리를 위해 현재 사용되는 수동적인 방법을 보완하여 X선 영상으로 해당하는 보상체의 영상을 획득하여 이 영상을 기반으로 정도관리를 할 수 있는 방법을 제안하였고, 제안한 방법으로 보상체의 각각의 깎여진 평면의 모양과 두께를 정성적으로 비교 및 평가할 수 있었으며 두 영상의 차이가 80% 이상 맞는 것으로 확인되었다. 이를 바탕으로 영상을 이용한 정도관리 프로그램을 보완하여 추후 실제 양성자치료 정도관리에 사용될 예정이다.