Stereotactic brain biopsy using stereotactic head frame such as CRW (Radionics, USA) has demonstrated a precise lesion localizing accuracy. In this study, we developed the target point calculation program for brain lesion biopsy using CRW stereotactic head frame and designed a phantom for verify the new developed program. The phantom was designed to have capability to simulate clinical stereotactic brain biopsy. The phantom has 10 vertical rods whose diameters are 6mm and tip of each rods are 2mm. Each rod has different length, 150 mm x 4 ea, 130 mm x 4 ea, 110 mm x 2 ea. CT images were acquired with Simens CT scanner as continuous transverse slice, 1 mm thickness in a 25 cm field of view and stored in a dicom file as a 256 x 256 matrix. As a result, the developed new target localization program will be useful for planning and training in complicated 3 dimensional stereotactic brain biopsy.
Portal Dosimetry was verified using EPID to secure the clinical application and reliability of the existing research dose evaluation. The dose distribution of Geant4 was compared with the measured value by 360° rotational irradiation with a 2.5 cm cone for stereotactic brain surgery. To confirm the dose distribution of patients with brain metastasis, the dose distribution investigated by inserting a Gafchromic EBT film into the parietal phantom and the dose distribution obtained from the parietal phantom using VMAT are compared and applied to actual patients. As a result of the analysis, it was confirmed that the accuracy of the beam center and the center of the couch coincide accurately with an error within 1mm as a result of QA through a pin ball. In addition, it was confirmed that the EBT3 film has excellent linearity in the range of 0 to 10 Gy according to various dose irradiation. In the same setting as the two cervical phantoms, we confirm that the implementation and simulation results calculations of dose calculations based on Geant4 using photon beams match the experimental data within the treatment planning volume (PTV). Therefore, volume modulated arc treatment (VMAT) 360° rotational irradiation was performed, and the result of iso-dose distribution analysis by rotational irradiation confirmed that it is appropriate to include a virtual tumor.
The Journal of Korean Society for Radiation Therapy
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v.20
no.2
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pp.109-113
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2008
Purpose: To evaluate the detector dependency in the various collimator size for Stereotactic Radiosugery (SRS). Materials and Methods: This study was performed with 6 MV photon beam (Varian 21EX, Varian, US) and the measurement detectors are used by ion chamber CC01, CC13 (Wellhofer, Germany) and stereotactic diode detector (SFD, Wellhofer, Germany). SRS collimator size was used by ${\varphi}$5, 10, 20, 30 mm (Brain Lab, Germany). Percentage depth dose (PDD) was measured at SSD 100 cm and field size 10×10 cm from individual detectors. Ouput factor was measured by using same setup of PDD and with maximum dose depth. Data was normalized at field size $10{\times}10\;cm$. Beam profile was measured at SSD 100 cm in SRS collimator ${\varphi}$10, 30 mm and field $10{\times}10\;cm$ and a comparison of FWHM (full width half maximum), penumbra width (20~80%). Results: The CC13 detector was overestimated 16% than other detectors from the PDD in the 5 mm collimator. Output factors were underestimated CC01 28%, CC13 72% in the 5 mm collimator and CC01 9.6%, CC13 25% in the 10 mm collimator than the SFD. Maximum difference was 3% at the FWHM of the dose profile in the 10 mm collimator and difference of the 30 mm collimator was 0% at the FWHM. Penumbra width was increased CC01 122%, CC13 194% in the 10 mm collimator and CC01 68%, CC13 185% in the 30 mm collimator than the SFD. Conclusion: It is very important for accurate dosimetry to select a detector in small field. The SFD was considered with the most accurate dosimeter for small collimator dosimetry in this study.
Choi Kyoung Sik;Oh Seung Jong;Lee Jeong Woo;Kim Jeung Kee;Suh Tae Suk;Choe Bo Young;Kim Moon Chan;Chung Hyun-Tai
Progress in Medical Physics
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v.16
no.1
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pp.24-31
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2005
The stereotactic radiosurgery (SRS) describes a method of delivering a high dose of radiation to a small tar-get volume in the brain, generally in a single fraction, while the dose delivered to the surrounding normal tissue should be minimized. To perform automatic plan of the SRS, a new method of multi-isocenter/shot linear accelerator (linac) and gamma knife (GK) radiosurgery treatment plan was developed, based on a physical lattice structure in target. The optimal radiosurgical plan had been constructed by many beam parameters in a linear accelerator or gamma knife-based radiation therapy. In this work, an isocenter/shot was modeled as a sphere, which is equal to the circular collimator/helmet hole size because the dimension of the 50% isodose level in the dose profile is similar to its size. In a computer-aided system, it accomplished first an automatic arrangement of multi-isocenter/shot considering two parameters such as positions and collimator/helmet sizes for each isocenter/shot. Simultaneously, an irregularly shaped target was approximated by cubic structures through computation of voxel units. The treatment planning method by the technique was evaluated as a dose distribution by dose volume histograms, dose conformity, and dose homogeneity to targets. For irregularly shaped targets, the new method performed optimal multi-isocenter packing, and it only took a few seconds in a computer-aided system. The targets were included in a more than 50% isodose curve. The dose conformity was ordinarily acceptable levels and the dose homogeneity was always less than 2.0, satisfying for various targets referred to Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) SRS criteria. In conclusion, this approach by physical lattice structure could be a useful radiosurgical plan without restrictions in the various tumor shapes and the different modality techniques such as linac and GK for SRS.
Kim Dae Yong;Ahn Yong Chan;Lee Jung Il;Nam Do-Hyun;Lim Do Hoon;Lee Jeong Eun;Yeo Inhwan;Huh Seung Jae;Noh Young Joo;Shin Seong Soo;Hong Seung-Chyul;Kim Jong Hyun
Radiation Oncology Journal
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v.19
no.1
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pp.1-9
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2001
Purpose : To establish the role of stereotactic radiosurgery (SRS) for the treatment of patients with angiographically occult vascular malformation (AOVM). Materials and Methods : Eleven patients (12 lesions) with AOVM were treated with linear accelerator-based SRS between February 1995 and December 1999. A magnetic resonance imaging of each patients showed well-circumscribed vascular lesion with reticulated core of heterogeneous signal intensity and peripheral rim of low signal intensity. SRS were peformed with the median peripheral dose of 16 Gy (range 13~25). A single isocenter was used with median collimator size of 14 mm (range 8~20) diameter. Results : With a median follow-up period of 42 months (range 12~56), rebleeding occurred in 3 AOVMS at 5, 6 and 12 months after SRS but no further bleeding did. Two patients experienced radiation-induced necrosis associated with permanent neurologic deficit and one patient showed transient edema of increased 72 signal intensity. Conclusion : SRS may be effective for the prevention of rebleeding in AOVM located in surgically inaccessible region of the brain. Careful consideration should be needed in the decision of case selection and dose prescription because the incidence of radiation-induced complications is too high to be accepted.
Kang, Young-Nam;Lee, Dong-Jun;Kwon, Soo-Il;Kwon, Yang
Progress in Medical Physics
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v.7
no.2
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pp.19-28
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1996
It is important that the precise decision of the region and the accurate delivery of radiation dose required for treatment in the stereotactic radiosurgery. In this research, radiosurgery was carried with Leksell streotactic frame(LSF) which is especially developed water phantom to verify in experiment. Leksell Gamma Knife and LSF are used in radiosurgery is the spherical water phantom has the thickness of 2 mm, the radius of 160mm. The film for target localization and ionchamber for dose delivery was used in measurement instruments We compare the coordinate of target which is initialized by biplannar film with simple X-ray to the coordinate of film measured directly. The calculated dose by computer simulation and the measured dose by ionization chamber are compared. In this research, the target localization has the range ${\pm}$0.3mm for the acceptable error range and the absolute dose is :${\pm}$0.3mm for the acceptable error range. This research shows that the values measured by using the especially manufactured phantom are included the acceptable error range. Thus, this water phantom will be used continuously in the periodic quality assurance of Gamma Knife Unit and Leksell Stereotactic Frame.
A conversing beam is firstly designed for radiosurgery by a neurosugern Lars Leksell in 1949 with orthogonal x-rays tube moving through horizontal moving arc to focusing the beam at target center. After 2 decades he composits 201 source of the Co-60 for gamma knife which beams focused at locus. Sveral linac-based stereotactic radiosurgery using the circular collimated beam which size range for 0.4~4.0 cm in a diameter by non-coplanar multiarc have been developed over the decades. The irregular lesions can be treated by superimposing with several spherical shots of radiation over the tumour volume. Linac based techniques include the use of between 4 and 11 non-co-planar arcs and a dynamic rotation technique and use photon beam energies in the range of 6~10 MV. Reviews of the characteristics of several treatment techniques can be found in the literature (Podgorsak 1989, Schell 1991). More in recent, static conformal beams defined by custom shaped collimators or a mini- or micro-multileaf collimator (mMLC) have been used in SRS. Finally, in the last few years, intensity-modulated mMLC SRS has also been introduced. Today, many commercial and in-house SRS programs have also introduced non-invasive immobilization systems include the cyberknife and tomotherapy and proton beam. This document will be compared the characteristics of dose distribution of radiosurgery as introduced gamma knife, BrainLab include photon knife in-house SRS program and cyberknife in currently wide used for a cranial SRS.
Ahn Seung Do;Yi Byong Yong;Choi Eun Kyung;Kim Jong Hoo;Nho Young Ju;Shin Kyung Hwan;Kim Kyoung Ju;Chung Won Kyun;Chang Hyesook
Radiation Oncology Journal
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v.18
no.4
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pp.251-256
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2000
Purpose : To evaluate efficacy and complication of stereotactic radiosurgery using stereotactic body frame. Methods and Materials :From December 1997 to June 1999, 11 patients with primary and metastatic tumors were treated with stereotactic radiosurgery using stereotactic body frame(Precision TherapyTu). Three patients were treated with primary hepatoma and seven with metastatic tumor from liver, lung, breast, trachea and one with arteriovenous malformation on neck. We used vacuum pillow for immobilization and made skin marker on sternum and tibia area with chest marker and leg marker. Diaphragm control was used for reducing movement by respiration. CT-simulation and treatment planning were peformed. Set-up error was checked by CT-Simulator before each treatment. Dose were calculated on the 80$\~$90$\%$ isodose of isocenter dose and given consecutive 3 fractions for total dose of 30 Gy (10 Gy/fraction). Results :Median follow-up was 12 months. One patient (9$\%$) showed complete response and four Patients (36$\%$) showed partial response and others showed stable disease. Planning target volumes (PTV) ranged from 3 to 111 cc (mean 18.4 n). Set-up error was within 5 mm in all directions (X, Y, Z axis). There was no complication in all patients. Conclusion :In Primary and metastatic tumors, stereotactic body frame is very safe, accurate and effective treatment modality.
A 70-year-old female diagnosed with pancreatic ductal adenocarcinoma was treated by pylorus-preserving pancreaticoduodenectomy (PPPD) and adjuvant concurrent chemoradiotherapy with 5-fluorouracil. Pancreatic ductal adenocarcinoma pT3N0 (stage IIA) was pathologically confirmed. Abdominal computed tomography (CT) findings 14 months after PPPD showed 10 mm sized solitary liver metastasis in segment 3. After 12 cycles of gemcitabine and 9 cycles of capecitabine plus oxaliplatin, the metastatic nodule increased in size to 27 mm. Tumorectomy at segment 3 of liver was done. 25 months after tumorectomy, chest CT showed 23 mm sized cavitary nodule in right upper lobe of lung. The result of percutaneous biopsy favored metastatic adenocarcinoma. Two sets of stereotactic body radiation therapy were done and the patient has survived without further disease progression for 6 years after initial diagnosis. This case suggests that selected population of recurrent pancreatic cancer patients with solitary liver or pulmonary metastasis can be treated by resection of metastatic site and ablative therapies.
In this paper we evaluated small field dose characteristics of exclusive cone fields versus square fields for stereotactic radiosugery (SRS) which is based on linear accelerators (LINAC). For this test, we used a small beam detector (stereotactic fields detector : SFD) with a 6 MV photon beam and a water phantom system (IBA, Germany). Percentage depth dose (PDD) was measured for different field sets (cones : ${\Phi}1\;cm$, ${\Phi}2\;cm$, ${\Phi}3\;cm$ ; square fields : $1{\times}1\;cm^2$, $2{\times}2\;cm^2$, $3{\times}3\;cm^2$) at a source skin distance (SSD) of 100 cm. We measured the point depths at 1.5 cm, 5 cm, 10 cm, 20 cm, and 30 cm. The output factors were measured under the same geometrical conditions of the PDD and normalized at the maximum dose depth. To analyze the penumbra, we measured the dose profile with 95 cm of SSD, 5 cm of depth for each field sizes (${\Phi}1\;cm$, ${\Phi}3\;cm$, $1{\times}1\;cm^2$, and $3{\times}3\;cm^2$) using SFD. We obtained the values for every 1 mm interval in the physical field (90%) and 0.5 mm interval in the penumbra region (20 to 80%). The PDD variation of exclusive cones and square fields were 4.3 to 7.9% lesser than the standard field size ($10{\times}10\;cm^2$. The variation of PDD was reduced while the field size was increased. To compare the beam quality, we analyzed the $PDD_{20,10}$ and the results showed under the 1% of variations for all experiments except for ${\Phi}1\;cm$ cone and $1{\times}1\;cm^2$ fields. Output factors of exclusive cone were increased 3.1~4.6% than the square fields, and the penumbra region of exclusive cone was reduced 20% as compared to the square fields. As the previous researches report, it is very important for SRS and SFD that precise dosimetry in small beam fields. In this paper, we showed the effectiveness of exclusive cone, compared to square field. And we will study on the various detector characteristics for small beam fields.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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