• Radiation Oncology Journal
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• 제19권1호
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• pp.53-65
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• 2001

목적 : 비인강암 환자의 국소제어율을 향상시키기 위한 목적으로 보상 여과판을 이용한 전방위 강도변조 방사선치료방법(intensity modulated radiation therapy : IMRT)을 계획하고 기존 3차원 입체조형치료방법과 비교하여 최적의 방사선치료방법을 모색하고자 한다. 대상 및 방법 : 3-차원 입체조형치료계획으로 치료받았던 비강암환자(T4N0M0) 1예를 선택하여 치료면의 굴곡과 뼈, 공동 등 불균질 조직으로 인하여 발생되는 표적체적의 선량분포를 균일하게 만들고 주변 정상장기의 손상을 최소화하기 위한 일차 입사선량의 강도 조절을 보상여과판으로 시행 하였다. 환자는 열변성 plastic mask로 고정시킨 후 치료조준용 CT Scan (PQ5000)을 이용하여 3 mm 간격으로 scan 하고 가상조준장치(virtual simulator)와 3차원 방사선치료계획 컴퓨터$(ADAC-Pinnacle^3)$를 이용하여 보상여과판을 제작하였다. 각 조사면을 세분한 소조사선(beamlet)의 강도 가중치(weighting)를 계산하고 가중치에 따른 선량 감약을 보상여과판의 두께로 환산하여 판별이 쉽도록 도표화하였다. 방사선 치료성과의 기준은 정량적으로 평가할 수 있는 선량체적표(dose volume histogram : DVH)와 종양억제확율(tumor control probability : TCP)및 정상조직 손상확율(normal tissue complication probability : NTCP)의 수학적 관계식을 이용하여 치료효과를 평가하였다. 결과 : 전방위 IMRT에서 계획용표적체적(planning target volume: PTV)내의 최소선량과 최대선량의 차이가 입체조형치료계획보다 약간 증가하였으며 평균선량은 강도조절치료계획에서 약 $10\%$, 더 높았고 전체 방사선량의 $95\%$가 포함되는 체적(V95)은 비교적 양쪽 설계방법에서 비슷한 양상을 보이고 있었다. 주위 건강장기들의 DVH에서 방사선에 민감한 장기인 시신경, 측두엽, 이하선, 뇌간, 척수, 측두하악골관절 등은 강도조절치료계획에서 많이 보호되었다. PTV의 종양제어확율은 입체조형치료계획과 강도변조치료계획에서 모두 비교적 균일하였으며 계획선량이 50 Gy에서 80 Gy로 증가함에 따라 TCP가 0.45에서 0.56으로 완만하게 증가하였다. 척수, 측두하악골 관절, 뇌간, 측두엽, 이하선, 시신경교차, 시신경 등 정상장기의 손상확율은 입체조형치료계획보다 강도조절치료계획에서 월등히 감소되었으며 특히 뇌간(brain stem)의 NTCP는 입체조형치료계획에서 보다 강도조절치료계획에서 훨씬 적은 값(0.3에서 0.15)으로 감소되었다. 계획선량의 증가에 따른 TCP와 NTCP를 입체조형치료계획과 강도조절치료계획에서 TCP는 공히 완만한 증가를 보였으나 NTCP값은 선량증가에 비례적으로 증가하였고 입체조형치료계획이 강도조절치료계획보다 월등히 증가하였다. 결론 : 보상여과판을 이용한 전방위 강도변조 방사선치료에서 PTV내의 선량 균일도의 개선은 없었지만 뇌간, 척수강 등 정상장기의 피폭을 줄일 수 있었다. 특히 인체표면의 굴곡이 심하거나 뼈, 동공 등으로 종양에 도달하는 방사선량분포가 균일하지 않을 경우 매우 유리한 치료방법이였다. 방사선치료성적을 평가함에 있어 DVH와 TCP, NTCP 등 수학적 척도를 이용함으로서 치료성과의 예측, 종양선량의 증가(dose escalation), 방사선수술의 지표 및 방사선치료의 질적 상황을 정량적 수치로 평가할 수 있어 방사선치료성과 향상에 기여할 수 있다고 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.227-245
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• 1998

방사선치료 성과의 기준을 정량적으로 평가할 수 있는 종양치유확율 (Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)의 수학적 관계식을 유도하여 방사선업체조형치료 (3-D conformal radiotherapy) 효과를 평가하며 간단한 동물실험과 임상결과를 참고하여 종양치료성적의 예측과 종양선량의 증가 및 치료의 질적상황을 정량적 척도로 평가하고져한다. 방사선량과 체적크기에 민감한 병렬반응구조 (Parallel architecture)로 구성된 장기중 발생빈도가 많은 간종양을 대상으로 업체조형치료방법에 따른 체적선량분포도 (Dose Volume Histogram)를 3차원 방사선치료계획 컴퓨터(ADAC-Pinnacle #3)를 이용하여 계산하고 각 선량에 대한 체적분포를 판별이 쉽도록 도표화하였다. 종양치유확율(Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)은 방사선량에 대한 세포생존곡선의 오차함수 (error function)를 기본수식으로하고 선량 체적인자를 삽입한 반실험식으로 구성되었으며 실효선량 또는 실효체적에 따라 각각 계산하였다. 정상간의 실질적 손상을 관찰하기 위하여 방사선치료를 받은 환자의 통계와 계획적 연구를 위하여 황구를 이용하였다. 방사선조사방법은 대항2문, 쐐기 3문, 4문 회전업체치료와 비회전축 5문입체조형치료로 구분하였으며 업체조형치료는 컴퓨터 조종형 선형가속기 (Varian Clinac-2100C/D)와 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator, MLC-52LS)를 이용하였다. 방사선조사방법에 따른 체적선량분포 (DVH)는 종양과 주위건강조직에대한 체적과 방사선량을 직관적으로 판단할수있었다. 간종양의 방사선치료에서 TCP와 NTCP 의 체적인자는 0.32를 이용하였고 대항2문 입체치료 및 5문입체치료에서 종양중심선량 50Gy일 때 종양의 TCP는 각각 0.763과 0.793 이였으며 정상간의 NTCP는 각각 0.156와 0.008로서 수치상 완전 구별이 가능하였고 종양 투여 선량이 70Gy 일 때 종양의 TCP 는 각각 0.982 와 0.995로서 종양치유에 충분한 선량이며 정상간의 NTCP 는 각각 0.725 와 0.142로서 현저한 차이가 있었다. 간손상은 간염유발을 기준으로 하였으며 간손상정도와 NTCP의 관계는 상호비례하였고 일정한 발기점(Threshold value)을 구할수 있었다. DVH 와 확율적 수학식인 TCP, NTCP 동은 방사선치료성과를 판단할 수 있는 정량적분석방법으로 가능성이 있다고 생각된다. 또한 건강조직을 최대한 보호하고 종양에 집중 방사선을 조사할 수 있는 입체조형치료는 간, 폐, 신장등 방사선 병렬반응장기에 적합하며 DVH와 TCP, NTCP등 수학적 척도를 이용하여 평가함으로서 치료성과의 예측, 종양선량의 증가(Dose escalation), 방사선수술의 지표 및 방사선치료의 질적상황을 정량적 숫치로 평가할 수 있어 방사선치료성과 향상에 기여 할 수 있다고 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권2호
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• pp.90-98
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• 2003

목적 : 척수에 전이가 가능한 뇌종양 치료를 위한 두개척수 방사선치료를 전산화단층촬영장치(volumetric spiral CT)와 입체조준장치(CT simulator) 및 3차원 조형치료계획장치(3D conformal planning system)를 이용한 두개척수 방사선치료계획 방법을 개발하고 기하학적 검증을 통하여 유용성과 정확성을 평가한다. 방법 : 연세암센터 방사선종양학과에서 두개척수 방사선치료를 받은 환자 11명을 대상으로 전산화 단층촬영을 이용한 입체 모의치료계획과 3차원 방사선조형치료를 시행하였다. 중증의 뇌종양 환자의 두경부는 두부고정틀(thermoplastic mask, $Aquaplast^{R}$)로 고정시키고, 전신은 $Vac-Loc$ $Aquaplast^{R}$ (전성물산, 한국)으로 고정한 후 전산화단층촬영장치(Spiral CT)를 이용하여 전신체적영상(volumetric image)을 얻었다. 환자자세의 재현성 확인 및 검증을 위해 두부에 세 개의 점과 전신에 기준선 및 기준점 등을 표시하였다. 이후 입체조준장치(CT-simulator)의 가상현실영상(virtual fluoroscopy)에서 인체의 크기와 방향에 제약이 없고 치료 침대와 고정기구에 대한 시각장애를 제거함으로써 자유롭게 모의치료를 할 수 있었으며, 조사면과 선속을 결정하고 디지털화재구성사진(digitally reconstructed radiography, DRR)과 디지털화합성사진(digitally composited radiography, DCR)을 통하여 분해능이 좋은 화질의 투시 및 모의치료영상을 획득하였다. 기하학적 검증은 치료중심점 이동시 얻은 모의치료영상과 첫 치료 시에 얻은 조사면 검증 사진(port verification film) 등을 전산화단층촬영영상으로부터 재구성한 DRR 영상과 시각적, 정량적으로 비교, 분석 였다. 결론 : 입체조준장치와 3차원 방사선치료계획 장치 등을 이용하여 두개척수 방사선 치료계획을 신속하고 정확하게 원활히 수행할 수 있었다. 가상현실영상에서 대부분의 설계작업이 이루어지므로 환자의 자세고정을 요하는 시간은 전신체적 영상을 얻는 10분 이내이므로 환자의 불편을 줄일 수 있을 뿐 아니라 모의치료과정 중의 체위 변동 변수를 제거할 수 있었다. 또한 전산화단층촬영영상을 얻음으로써 중요정상조직인 안구, 척수 등을 정확하게 설정할 수 있었고, 조사면 결정과 차폐의 정확성을 증진시킬 수 있었다. 환자자세오차는 디지털화재구성사진과 치료 시마다 얻은 포트필름에서 치료중심점과 척수 사이의 거리를 측정하여 3 mm 이내의 정확성을 얻을 수 있었다. CT조준장치를 이용한 중추신경계의 방사선 입체조형치료는 가상현실모의치료계획으로 두개척수의 방사선치료를 정확하고 용이하게 실현할 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제15권4호
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• pp.287-296
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• 1997

목적 : 사골동 암의 방사선치료에서 3-차원 입체조형 치료를 적용해보고 기존의 2-차원 치료 계획방법과 3-차원 입체조형 치료계획방법의 차이점을 비교분석하여 3-차원 입체조형 치료의 장단점을 제시하고자 하였다. 대상 및 방벌 : 사골동 암 4례에서 수립된 2-차원 치료계획과 3-차원 입체조형 치료계획을 각각의 환자에서 계획용 표적체적의 등가선량 분포, 선량통계, 그리고 선량체적 히스토그람을 비교 검토하였다. 주변 정상조직에 조사된 방사선량은 점선량 계산치와 선량체적 히스토그람을 이용하여 비교하였다. 결과 : 각기 환자에서 선량 통계 및 등가 선량 분포를 비교한 결과 3-차원 입체조형 치료계획이 2-차원 치료계획보다 계획용 표적체적내의 선량이 훨씬 균일하게 분포되었다. 또한 시신경 교차나 뇌간 등의 주변 정상장기에서는 방사선량이 감소된 경향이 있었으나 표적체적의 양 측면에 위치한 안구나 시신경에선 3-차원 치료계획의 우월성을 입증할 수 없었다. 결론: 사골동 암의 방사선 치료에서 3-차원 입체조형 치료는 기존 치료법이 갖는 여러 가지 한계점을 어느 정도 극복할 수 있는 우월한 치료법임이 증명되었으나 이를 보완할 수 있는 여러방면의 다각적인 연구노력이 필요하리라 생각된다.

• 대한방사선치료학회:학술대회논문집
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• 대한방사선치료학회 2001년도 제21차 춘계 학술대회
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• pp.15-15
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• 2001

• 대한방사선치료학회:학술대회논문집
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• 대한방사선치료학회 2002년도 춘계학술대회
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• pp.16-17
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• 2002

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권1호
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• pp.31-35
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• 1997

목적 : 비동일 평면 치료기술의 기하학적인 제약 요소를 평가하여 입체조형 치료계획에 응용할 수 있도록 한다. 재료 및 방법 : 치료용가속기의 카우치 각도를 변화시키면서 인체 치료부위별, EPID의 사용유무에 따라 치료 범위, 즉 갠트리 각도의 운동 범위를 측정하였다. 결과 및 결론 : 카우치의 각도, 인체 치료부위, EPID 유무에 따르는 갠트리 운동범위를 정량화하여 입체조형 치료계획시에 응용할 수 있도록 하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제14권1호
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• pp.135-139
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• 2002

• Radiation Oncology Journal
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• 제18권1호
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• pp.1-10
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• 2000

목적 : 비인강암에서 방사선치료는 근치적 목적으로 사용되고 있으나 방사선치료 후 이하선 기능 저하에 따른 구강 건조증이 생기는 것이 문제이다. 방사선치료에 의한 구강 건조증의 발생을 감소시키기 위해 방사선조사시 이하선을 보호하는 새로운 치료 기법을 개발하고자 하였다. 대상 및 방법 : 림프절 전이가 없고 종양의 침범 범위가 서로 상이한 비인강암 4례를 대상으로 2가지의 새로운 치료계획을 수립하고 기존의 2차원 통상치료계획과 비교하였다. 치료계획-A는 기존의 2차원 통상치료 방법이며, 치료계획-B는 져 Gy 이후에 축소조사를 3차원 입체 조형치료로 하는 것이며, 치료계획-C는 방사선 치료 처음부터 3차원 입체 조형치료를 이용하여 양측 이하선을 방사선 조사영역에서 제외시키면서 30.6 Gy에서 척수 차폐를 시행하고 져 Gy 이후에 축소조사시 비동일 평면 3차원 입체조형치료를 시행하는 방법이다. 위 3가지 치료계획은 모두 70.2 Gy의 선랸을 계획용 표적체적내 회전중심점에 처방하여 각 치료계획마다 계획용 표적체적과 이하선의 등선량 분포, 선량체적 히스토그람(dose volume histogram, DVH), 선량통계(dose statistics), 정상조직손상확률(normal tissue complication probability, NTCP)을 비교하였다. 결과 : 전 예의 환자에서 치료 표적 부위의 등선량 분포, 선량통계와 선량체적 히스토그람상 치료계획-C에서 치료선량이 표적체적 내에 보다 균일하게 조사되었다. 선량통계분석에서 이하선에 조사되는 평균 방사선량은 치료계획-C에서 가장 적었으며(치료계획-A 58 Gy, 치료계획-B 50 Gy, 치료계획-C 48.5 Gy), 46 Gy가 조사되는 체적도 가장 적었다(치료계획-A 100$\%$, 치료계획-B 98$\%$, 치료계획-C 69$\%$). 선량체적 히스토그람도 치료계획-C에서 가장 우수하였고, 선량체적 히스토그람을 이용하여 계산된 정상조직 부작용 확률도 치료계획-C에서 가장 낮았다. 결론 : 방사선치료 초기부터 3차원 입체조형치료를 적용하여 이하선을 치료 조사영역에서 제외하고, 축소 조사시에 다양한 조사방향을 가능하게 하기 위해 45 Gy 이전에 척수 차폐(spinal cord block)를 적용하는 이 같은 새로운 방사선치료 기법이 림프절 전이가 없는 비인강암의 환자에서 구강 건조증 발생을 감소시키는 방사선치료기법으로 추천될 수 있다고 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권1호
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• pp.41-52
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• 2002

목적 : 호흡주기에 따른 위치변동 감지센서를 이용하여 종양의 위치가 일정워치에 있을 때만 방사선을 치료하는 호흡 동기치료기구를 제작하고 일정한 호흡주기 상태에서 수행된 CT simulation과 3차원 입체조형치료계획에 따라 방사선을 치료하는 시스템을 개발하고자 하였다. 호흡유무에 따른 종양의 치료 마진(margin)을 측정하고 계획용표적체적(planning target volume:PTV)의 크기에 따른 선량체적표(dose volume histogram:DVH)와 종양억제확률(tumor control probability:NTCP), 건강조직손상확률(normal tissue complication probability:NTCP) 및 선량 통계자료를 통하여 치료성과를 평가하고 선량증강 범위를 예측하고자 하였다. 대상 및 방법 : 종양이 비교적 작고 전이가 없는(T1N0M0) 5명의 폐암환자를 선택하여 X-선 조준장치를 이용하여 횡격막의 이동거리를 측정하는 방법으로 내부장기의 운동을 평가하였다. 호흡동기치료기구는 끌어당김 센서가 부착된 허리띠 모양으로 구성되었으며 이를 흉곽 또는 복부에 부착하여 호흡주기에 의한 흉곽의 크기변동에 따라 센서의 회로가 개폐되고 이것을 선형가속기의 조종간에 연결하는 간단한 기구로서 감도와 재현성이 높았다. 호흡을 배기한 후 일시적 호흡이 정지된 상태에서 Spiral-CT (PQ-5000)로 3차원 영상을 획득하고 Virtual CT-simulator (AcQ-SIM)에 의하여 종양의 위치와 주위 장기들을 확인 도시하였으며 3차원 치료계획장치(Pinnacle, ADAC Co.)를 이용하여 3차원 입체조형치료를 계획하였다. 치료계획의 평가는 호흡동기치료기구의 사용유무에 따른 PTV의 크기에 따라 최적 선량분포를 구사하였으며 각각의 DVH, TCP, NTCP 및 선량통계자료를 도출 비교 검토하였다. 결과 : X-선 simulation에서 폐암환자의 횡격막 이동은 약 1 cm에서 2.5 cm로서 평균 1.5 cm로 측정되었고 자유호흡시 PTV는 CTV (clinical target volume)에 약 2 cm 마진을 주었으며 호흡동기치료기구를 사용하였을 때는 0.5 cm 마진이 적당한 것으로 측정되었다. 종양의 PTV는 연장 마진의 거의 자승비로 증가하였으며 TCP의 값은 마진 범위 $(0.5\~2.0\;cm)$에 관계없이 거의 일정하였고 NTCP의 값은 마진 크기에 따라 평균 $65\%$로 급속히 증가하였다. 결론 : 호흡주기에 따른 위치변동 감지센서를 이용한 호흡동기치료기구는 종양의 위치가 일정할 때만 방사선이 조사되는 간단하고 정확한 장치로서 3차원 입체조형치료 및 강도변조방사선치료에서 매우 유용한 장치임을 확인할 수 있었다. 또한 호흡조절 방사선입체조형치료방법의 기술과 시술절차를 확립시키고 정량적인 선량평가를 위하여 DVH, TCP, NTCP 등의 정량분석과 종양의 투여 선량 증가량(dose escalation)을 예측하는 기초자료를 제공할 수 있었다.