• 대한방사선치료학회지
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• 제26권2호
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• pp.273-280
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• 2014

목 적 : 토모테라피를 이용한 방사선치료 시 종양의 위치 변화에 따른 피부선량을 알아보기 위해 Gafchromic EBT3 film을 이용하여 피부선량을 측정하고, 치료계획 선량과 비교하여 그 차이를 알아보고자 한다. 대상 및 방법 : 피부선량 측정을 위한 팬톰은 I'm RT Phantom(IBA Dosimetry, Germany)을 사용하였으며, 2.5 mm CT영상을 획득한 후 Pinnacle(ver9.2, Philips Medical System, USA)을 이용하여 종양의 위치와 피부 선량 측정 점을 설정하였다. 종양(40.75 cm3)의 위치는 팬톰의 중앙과 표면으로부터 5 mm, 10 mm 거리로, 토모테이블 감약을 고려하여 팬톰의 천장과 바닥방향으로 대칭하게 각각 설정하였으며, 피부 선량의 측정점은 표면으로부터 3 mm, 5 mm 두께로 3회 반복 측정하였다. TomoHD(TomoHD treatment system, Tomotherapy Inc., Madison, Wisconsin, USA)를 이용하여 토모테라피 치료 계획을 수립하고, Gafchromic EBT3 필름을 팬톰 내 삽입하여 3회 반복 측정한 뒤 측정된 피부 선량과 치료계획 선량을 비교하였다. 결 과 : 팬톰의 상부 측 피부선량은 종양이 중앙에 위치한 경우 5 mm, 3 mm에서 7.53 cGy, 7.25 cGy였으며, 천장 측 피부로부터 5 mm 떨어져 위치한 경우 각각 18.06 cGy, 16.89 cGy, 10mm 떨어진 경우 각각 20.37 cGy, 18.27 cGy의 값을 나타내었다. 팸톰 하부 측 피부선량은 종양이 중앙에 위치한 경우 5 mm, 3 mm에서 각각 8.82 cGy, 8.29 cGy였으며, 하부 측 피부로부터 5mm 떨어져 위치한 경우 각각 21.69 cGy, 19.78 cGy, 10mm 떨어진 경우 각각 20.48 cGy, 19.57 cGy로 나타났다. 종양이 중앙에 위치한 경우의 피부 선량은 치료계획 시보다 3.2~17.1%이상 증가한 반면, 종양이 천장 측 5 mm에 위치한 경우 2.8~9.0%로 감소하였고, 토모테이블 방향으로 피부선량은 치료계획 선량에 비해 평균 11%이상 증가함을 보였다. 결 론 : 이번 연구 결과 토모테라피를 위한 치료 계획 시 피부선량은 실제 피부선량과 오차가 발생하였으며, 특히 토모 테이블 방향으로의 피부 선량은 치료계획상의 피부선량보다 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 토모 테이블과 근접하여 위치한 종양의 치료 시 정확한 선량 계산 시스템과 피부선량의 검증 노력이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권4호
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• pp.192-200
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• 2006

CT와 치료계획시스템 및 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator, MLC)를 이용한 방사선 치료의 전 과정을 팬텀에 대해 재현해 봄으로써, 치료계획상의 표적과 조사빔의 일치 정도를 평가해 보았다. 이를 위해, CT 및 그 레이저 정렬을 위한 팬텀을 제작하였으며, 치료실의 레이저 정렬을 손쉽게 할 수 있는 방법을 고안하였다. 조사빔의 확인에는 필름을 이용하였고, 조사빔과 실제 표적위치 사이의 정량적인 분석은 자체 제작한 프로그램을 이용하였다. 표적과 빔 중심의 불일치 정도는 테이블 각도에 따라 차이가 있었으며 시험에 이용된 치료기의 경우, 테이블 각도 에서 최대 2.0 mm의 차이를 보였다. MLC field에 대해 Winston-Lutz 테스트를 시행하여 $295^{\circ}$얻은 isocenter를 기준으로 다시 시험한 결과는 측정한 모든 테이블 각도에서 1.35 mm 이하였다. 표적과 빔 중심의 차이에 관한 이러한 평가는 실제 환자의 치료 계획 설정에 유용하게 이용될 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권2호
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• pp.113-119
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• 2008

본 연구에서는 6종에 대한 RTP의 실험 결과에 대하여 오차를 평가하고 AAPM Report-62의 평가 항목에 적용하여 RTP 오차의 허용범위 여부를 조사하였다. 이를 위하여 NDR (Normalized dose rate) 개념을 도입하여 RTP 계산값과 측정값을 동일한 기준으로 비교할 수 있도록 하였다. 평가결과 대부분의 RTP들은 차폐조사면과 불균질 물질의 계산에서 허용범위 이내의 오차를 보였으나 표면 불균일성에 대해서는 대부분 허용범위를 초과하는 것으로 나타났다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권2호
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• pp.106-113
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• 2012

본 연구에서는 종양이 간원개에 위치한 환자들을 대상으로 Eclipse 치료계획시스템(treatment planning system V8.9 : TPS, Varian)에서 쓰이는 두 종류의 선량계산 알고리즘(pencil beam convolution : PBC, anisotropic Analytical algorithm : AAA)들을 적용하여 육안적종양체적(gross tumor volume : GTV), 내부표적체적(internal target volume : ITV), 계획용표적체적(planning target volume : PTV) 및 주요 관심장기에 전달되는 선량의 변화를 정량적으로 평가하고, 선량분포에 영향을 미칠 수 있는 인자들을 분석하고자 하였다. 본원에서 치료받은 간암환자 20명을 대상으로 하였고 그 중 10명의 환자들에 대해서는 정위적 방사선치료(stereotactic body radiation therapy : SBRT) 기술을 적용, 다른 10명의 환자들에 대해서는 3차원 입체조형 방사선치료(three-dimensional conformal radiation therapy : 3DCRT) 기술을 적용하여 치료하였다. 조사선량은 우선적으로 PBC 알고리즘을 적용하여 선량계산을 하였고 동일한 빔 정렬 및 콜리메이터(Collimator), Monitor Unit (MU) 그리고 Field 가중치를 적용시켜서 AAA 선량계산법으로 다시 계산 한 후, 두 알고리즘에 대한 처방선량 100%에 해당하는 체적(V100)의 lesion coverage factor (CVF) 들을 비교하였다. SBRT 기술을 이용한 환자들의 치료계획에서 전체 PTV에 대한 CVF의 경우, 두 선량계산 알고리즘사이 통계학적으로 유의한 상관관계(p=0.018)를 보였다. 또한, 3DCRT 기술을 이용한 환자들의 치료계획에서는 전체 PTV (p=0.006), 간원개에 위치한 PTV (p=0.013), 전체 ITV (p=0.024)에 대하여 각각 통계학적으로 유의한 상관관계를 보였다. 복부에 위치한 주요 관심장기에 대하여 SBRT 기술을 이용한 환자들의 치료계획에서 정상 간과 신장에 조사되는 최대선량에 대하여 통계학적으로 각각 유의한 상관관계(정상간: p=0.009, 신장: p=0.037)를 보였다. 본 연구에서 선택한 선량변화 예측인자들에 대하여 대응표본 T-검정(paired T-test)을 시행한 결과, 전체 PTV에 대한 간원개에만 위치하는 PTV의 비율($PTV_{dome}$/PTV)과 두 알고리즘에 의한 CVF 비율의 상관관계에 있어서 통계학적으로 유의미한 상관관계를 보였다(p<0.01). 또한, 종양의 크기에 대한 두 알고리즘의 CVF 비율에 있어서 통계학적으로 의미가 있는 상관관계를 보였다(SRS환자 p=0.017, 3DCRT환자 p=0.023). 본 연구에서는 15MV x-ray beam으로 선량을 계산할 때 PBC와 AAA간의 선량계산 차이를 분석하여 선택한 선량변화 예측인자 중 간원개에 위치한 종양의 크기와 계획용 표적체적에 대한 관계성을 알아내었다. 일반적으로 15MV x-ray beam에 의한 선량분포를 정확하게 알아내는 것은 AAA으로도 불충분하다는 것이 일반적인 사실로 받아들여지고 있어 이를 AAA와 PBC간의 차이로 그 정확성을 간접적으로 유추하여 실질적인 선량분포에 대한 치료계획단계에서의 선량분포의 차이의 경향성을 보고자 하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권2호
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• pp.297-303
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• 2014

목 적 : Deep inspiration breath-hold(DIBH) 기법을 이용한 좌측 유방암의 방사선치료 중 환자의 호흡과 심장 위치의 변화에 대한 분석을 통해 DIBH 기법의 치료 재현성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 유방보존수술 후 DIBH 기법을 적용한 좌측 유방암 환자 3명을 대상으로 하였다. 전산화치료계획시스템(Eclipse version 10.0, Varian, USA)을 이용하여 자유호흡상태 Computed Tomography(CT)와 DIBH CT에서 동일한 전산화치료계획을 수립하여 심장의 체적과 선량을 비교하였고, RPM (Real-time Position Management) Respiratory Gating System (version 1.7.5, Varian, USA)의 데이터를 이용하여 환자의 호흡을 분석하였다. 치료 중 Electronic portal imaging device(EPID)를 이용한 Cine Acquisition 방법으로 영상을 획득하여 Varian 사의 Offline Review (ARIA 10, Varian, USA)에서 심장의 장축 거리를 측정하였다. 조사야 내 심장의 포함 정도를 비교 평가하기 위하여 동일한 3개(A, B, C)의 지점에서 길이 측정을 진행하였다. 결 과 : 자유호흡상태와 DIBH를 적용한 두 가지 전산화치료계획에서 심장평균선량 (6.82 vs 1.91 Gy), 심장의 V30 (68.57 vs $8.26cm^3$), V20(76.43 vs $11.34cm^3$)의 차이를 확인 할 수 있었다. 각 환자의 치료 중 DIBH 구간에서 호흡 진폭에 대한 표준편차의 평균값은 각각 ${\pm}0.07cm$, ${\pm}0.04cm$, ${\pm}0.13cm$로 분석되었다. 치료 중 획득한 영상에서 조사야 내에 포함되는 심장의 길이를 측정한 후 전산화치료계획에서의 심장의 길이와 비교한 결과 최대값은 0.32 cm, 최소값은 0.00 cm로 확인 되었다. 결 론 : 좌측 유방암 환자 치료 시 DIBH를 적용할 경우 심장에 들어가는 선량을 줄이기 위한 전산화치료계획을 수립하는데 용이할 뿐만 아니라, 실제 치료 중에도 심장의 위치에 대한 정확한 재현성과 심장 선량을 감소시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 EPID의 Cine acquisition 방법은 치료 선량 외에 추가적인 선량 없이 DIBH의 재현성 평가를 위한 매우 효과적인 방법이라고 생각된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.210-217
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• 2014

이 연구는 비편평화여과기(flattening filter-free, FFF) 빔을 이용한 폐 정위절제방사선치료(stereotactic ablative radiotherapy, SABR)에 대하여 서로 다른 선량계산 알고리즘의 선량적 효과를 조사하였다. SABR를 받은 10명의 폐암 환자를 대상으로하여 평가하였다. 모든 치료계획은 Eclipse 치료계획시스템의 Acuros XB (AXB) 알고리즘을 이용하여 수립되었다. 다른 선량계산 알고리즘과 비교를 위하여, 추가적으로 anisotropic analytic algorithm (AAA) 알고리즘을 적용한 치료계획을 재 수립하였다. 두 알고리즘 평가를 위해서, 치료표적과 손상위험장기의 선량체적히스토그램(dose-volume histogrim, DVH)를 분석하였다. 그리고 기술적 인자로써 계산시간과 총 MU 값을 평가하였다. DVH 비교분석을 통해, PTV의 최대선량은 AXB이 AAA 보다 5.2% 높았으며 최소선량은 4.4% 낮게 나타났다. PTV의 $V_{105%}$에서 7.06%까지 큰 차이를 나타났다. 폐의 최대선량은 AXB 치료계획에서 약간 크게 나타났다. 동측성 폐에 5, 10과 20 Gy 선량이 조사되는 체적은 AAA 보다 AXB에서 더 크게 나타났으나 대측성 폐에 대해서는 거의 비슷하게 나타났다. 척수와 심장에서 최대선량의 차이도 크지 않았다. 계산시간의 경우, AXB가 AAA보다 13.7% 정도 소요시간이 적었고 MU 값은 AXB에서 3.47% 더 많았다. 이 연구의 결과들은 회전조절치료 기법을 포함하여 FFF 빔이 적용된 폐 SABR 치료계획에서 AXB 알고리즘은 선량계산의 정확성과 계산시간의 감소의 장점을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.131-137
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• 2017

본 연구에서는 Computer-Aided Design (CAD) 모델로부터 4D CT 데이터로 변환하는 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 성능을 확인하기 위해, 공학과 의학의 융합 모델로 인체 호흡을 모사할 수 있는 호흡모사 팬텀을 CAD 기반 프로그램으로 모델링하였으며, 이 모델을 10개의 위상영상을 포함하는 DICOM형태의 4D CT 데이터로 변환하는 CAD2DICOM을 개발하였다. 이후, 제작된 4D CT 데이터의 정확성 및 유효성을 평가하기 위하여 영상의 해상도, 종양의 체적 및 위치 등을 방사선치료계획시스템을 이용하여 평가하였다. 결과적으로, 제작된 4D CT 데이터가 방사선치료계획시스템 상에 정상적으로 인식됨을 확인하였으며, 모든 위상에서 종양 체적은 8.8cc로 차이가 나타나지 않고 종양의 움직임도 설정된 10mm로 나타나 정확히 반영됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 개발된 프로그램을 이용하면 실제 4차원 CT 촬영에서 발생할 수 있는 영상의 인공물(허상)이 없는 표준 영상을 획득할 수 있으므로, 향후 움직임에 민감한 4차원 방사선 치료계획연구 및 4차원 방사선 영상 평가연구 등에 활용될 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권1호
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• pp.54-61
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• 2012

중합체 겔 선량계를 제작하여 사이버나이프의 광자선의 소조사면에서의 3차원적 선량측정 실험을 수행하였다. 겔 선량계는 아크릴로 제작된 두경부 팬텀내에 설치하여 선량측정에 사용하였다. 두경부 팬텀의 영상은 사이버나이프의 두경부 환자 치료를 위해 사용하는 전산화단층촬영장치(CT)의 프로토콜을 사용하여 획득하였고 치료계획 시스템에 전달되었다. 겔 선량계에 치료계획에서 수립한 방사선을 조사하였으며, 24시간 경과 후에 선량분석을 위하여 3.0T 자기공명영상장치(MRI)로 영상을 획득하였다. 측정된 겔 팬텀의 선량분포는 MATLAB을 이용하여 분석하였고 측정된 결과를 치료계획에서의 계산값과 비교하였다. 선량분포는 축상(axial) 방향의 등선량곡선의 80% 고선량 영역에서 치료계획 선량곡선과 측정된 선량곡선과의 차이가 0.76 mm이었으며, 40% 저선량 영역에서는 차이가 1.29 mm로 저선량 영역보다 고 선량영역에서 잘 일치함을 알 수 있었다. 본 연구에서 중합체 겔 선량계와 자기공명영상을 이용하여 소조사면에 대해 3차원적으로 선량을 분석할 수 있을 뿐 아니라 치료방사선 정도관리에도 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 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.

• 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.