• 한국의학물리학회:학술대회논문집
• /
• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
• /
• pp.138-140
• /
• 2002

The spinal cord dose is the one of the limiting factor for the radiation treatment of the head & neck (H&N) or the thorax region. Due to the fact that the cord is the elongated shaped structure, it is not an easy task to maintain the cord dose within the clinically acceptable dose range. To overcome this problem, the spinal cord partial block technique (PBT) with the dynamic Multi-Leaf Collimator (dMLC) has been developed. Three dimension (3D) conformal beam directions, which minimize the coverage of the normal organs such as the lung and the parotid gland, were chosen. The PBT field shape for each field was designed to shield the spinal cord with the dMLC. The transmission factors were determined by the forward calculation method. The plan comparisons between the conventional 3D conformal therapy plan and the PTB plan were performed to evaluate the validity of this technique. The conformity index (CI) and the dose volume histogram (DVH) were used as the plan comparison indices. A series of quality assurance (QA) was performed to guarantee the reliable treatment. The QA consisted of the film dosimetry for the verification of the dose distribution and the point measurements. The PBT plan always generated better results than the conventional 3D conformal plan. The PBT was proved to be useful for the H&N and thorax region.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제16권1호
• /
• pp.71-79
• /
• 1998

목적 : 비 상업용 3차원 컴퓨터치료계획시스템인 Plunc의 구축 사례를 소개하고 이의 임상적용 가능성에 대하여 검증하고자 한다. 대상 및 방법 : 미국 North Carolina 대학에서 개발된 3차원 치료계획시스템인 Plunc의 소스코드를 제공받아, PC용 Unix인 Linux 환경의 Pentium Pro 200MHz(128MB RAM, Millennium VGA)에서 설치하였다. 본과의 6MV 광자선(Siemens MXE 6740)에 대한 출력인자, 최대산란비, 최대산란인자, 쐐기의 모양 및 감쇄인자 등의 빔데이터를 입력한 후, 일반적인 치료조건인 loom 깊이의 회전중심점에서의 심부선량백분율, 선량측면도, oblique 입사빔 및 공기간격 하에서의 선량계산 결과를 물팬톰에서의 측정치와 비교, 분석하였다. 결과 : Plunc는 원래 CT 영상데이터를 이용한 모의치료기로써 개발되어, 빔 설계가 매우 편리하도록 사용자 인터페이스가 구성되어 있으며, BEV, DRR 및 영상합성 등의 기능을 갖추고 있다. 선량계산은 10초 정도가 소요되는 3차원 선량분포나 선량체적히스토그람을 제외하고는 거의 실시간으로 실행되었다. Plunc에 의한 선량 계산 값을 측정값과 비교한 결과, 심부선량백분율의 경우, 선량증가영역을 제외하고는 $1\%$이내에서 일치하였다. 또한, 선량측면도의 경우, $5\%$가량의 선량감소를 나타내는 치료영역 크기 밖의 저선량 영역을 제외하고는 $2\%$ 이내에서 일치하였다. Oblique 입사 빔의 경우, 빔 중심축을 포함하는 평면상의 선량분포가 선량이 $30\%$ 이하인 영역을 제외하고는 비교적 잘 일치하였다. 공기간격을 통과한 빔에 대한 선량측면도의 비교 결과, 중심 축에서의 선량 값에 대해 $5\%$의 오차를 보였다. 결론 : Plunc의 광자선량계산의 정밀도는 일반적인 치료조건하에서 약 $2-5\%$ 내외의 오차로써, 측정치에 대한 보정에 근거한 알고리즘을 사용하는 일반 치료계획시스템과 비슷한 수준이라 사료된다. 현재로서는 전자선에 대한 선량계산이 불가능하기 때문에 완전한 형태의 치료계획시스템이 되기 위해서는 향후, 전자선에 대한 계산모듈의 개발과 광자선 선량계산 또한 보다 정밀한 선량계산이 가능한 컨벌루션 방법과 같은 3차원 선량계산모듈의 개발도 필요하다. Plunc는 상업용 3차원 치료계획 시스템의 사용이 현실적으로 어려운 여건의 병원에서 2차원 치료계획시스템과 상호 보완적으로 사용한다면 2차원 치료계획시스템이 갖는 많은 제약을 극복할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제30권1_2호
• /
• pp.107-116
• /
• 2018

목 적 : IMRT는 일반적인 3차원 방사선 치료방법보다 Prostate 주변 중요장기(OAR)에 대한 방사선 부작용을 줄이고 Prostate Cancer에 더 많은 선량을 투여할 수 있기 때문에 Prostate Cancer Therapy에 광범위하게 사용되었다. 장비 및 치료 기술의 많은 진보로 인하여 최근에는 체적 변조 아크 치료(VMAT)가 널리 사용되어지고 있으며, VMAT은 IMRT에 비해 치료 시간을 최대 55 % 단축시킬 수 있어 치료 중 움직임에 대한 오차를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 대상 및 방법 : 본 실험에서는 Prostate Cancer 환자 10명에 대해 LN가 포함된 치료 Group 5명과, LN가 포함되지 않는 Group 5명으로 1 Arc와 2 Arc 치료 계획 방법을 총 4 Group으로 분류하여 MU, DVH값들을 비교 분석 하였고, ArcCHECK과 MapCHECK을 사용하여 DQA 관련 측정을 수행했다. 결 과 : Prostate patients의 Target과 OAR 선량분포 결과는 다음과 같다. $D_{max}$는 4개 Group이 100~110 % 범위로 나타났으며, Hot spot인 110 % 이상은 보이지 않았다. LN가 없는 Only-Prostate($P_1$, $P_2$)의 Target $D_{98%}$ 분포도는 1 Arc plan($P_1$)보다 2 Arc plan($P_2$)에서 조금 더 좋은 결과 값을 보였다. LN-Prostate($P_{L1}$, $P_{L2}$) Group에서의 Target $D_{98%}$ 분포도는 1 Arc plan($P_{L1}$)보다 2 Arc plan($P_{L2}$)이 더 좋은 결과 값을 보였고, 1 Arc plan($P_{L1}$)에서는 Target $D_{98%}$의 처방 선량 값에 도달하지 못했다. 또한, OAR에서는 Only-Prostate($P_1$, $P_2$) Group에서 1 Arc와 2 Arc Plan 모두 처방 선량 값에 만족했고, LN-Prostate 1 Arc($P_{L1}$) Plan은 OAR의 처방 선량치보다 높은 선량 값을 보였다. DQA 측정에서 계산된 ArcCHECK과 MapCHECK의 Gamma evaluation pass rate는 99 %보다 조금 더 높았고, CC04 Ion-chamber를 이용한 점 선량(Point Dose) 측정값의 평균 오차 범위는 1 % 미만이었다. 결 론 : 본 연구에서 분석한 결과, Only-Prostate($P_1$, $P_2$) Group의 경우는 두 plan의 선량이 비슷했지만, 치료시간과 MU값 등을 고려했을 때 1 Arc 치료 방법($P_1$)이 더 적합하였으며, LN-Prostate($P_{L1}$, $P_{L2}$) Group에서는 Target $D_{98%}$와 OAR의 처방 선량에 만족하는 2 Arc 치료 방법($P_{L2}$)이 더 적합한 결과를 보였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제10권3호
• /
• pp.133-140
• /
• 1999

본 연구에서는 외부조사 전자선에 대한 3 차원 선량계산 알고리즘 모델을 개발하기 위한 기초연구로서 기존의 2D 펜실빔 알고리즘을 확장시켜 3 차원 geometry를 적절히 고려할 수 있는 선량계산 모델을 개발하고자 한다. 선량계산 모듈은 IDL5.2(Reseach Systems Inc. 미국)를 사용하여 프로그램하였으며, Hogstrom의 펜실빔 모델에 의한 선량계산에 필요한 중심축 상의 깊이선량분포는 Siemens M6740의 12MeV 전자선에 대한 측정치를 사용하였고, 전자선의 공기 및 불에서의 선형저지능 (linear stopping power), 선형산란능 (linear scattering power) 은 ICRU 보고서 35로부터 인용하여 사용하였다. 선량계산의 정확도를 확인하기 위하여 정형 조사면에 대한 선량분포 공기 간격 효과 인체 외곽 보정에 대해 전리함, 필름 등을 사용하여 얻은 측정값과 비교, 분석하였다. PC(Pentium III 450MHz) 상에서 프로그램 실행 결과 단일 조사 빔에 대한 선량계산에 약 120초가 소요되어, 선량계산 알고리즘의 최적화를 통한 선량계산 시간 단축이 필요하다 하겠다. 선량 평가에 대한 비교 결과, 정형 및 비정형 조사변에 대한 선량분포는 선량변화가 급격한 반음영 (penumbra) 영역에서 $\pm$3mm 이내의 오차를 보였으며, 측방 선량분포에 따른 비교 결과, 측정치와 5% 이내에서 일치하였다. 또한 공기 간격 및 인체 외곽선 보정의 경우, $\pm$10% 내외에서 측정값과 일치하였다. 결론적으로, 전자선에 대한 2 차원 펜실빔 모델을 확장하여 3 차원 치료계획에 적합하게 3 차원상의 임의의 단변 선량계산이 가능하도록 구현되었다. 또한 비정형 조사변에 대한 선량계산 뿐만 아니라, 인체외곽 및 공기 간격 등과 같이 3 차원적 geometry에 대한 보정이 필요한 경우에 대하여도 이를 선량계산 시 적절히 고려함을 확인할 수 있었다. 추후, CT를 통한 비균질 보정방식을 구현할 계획이며, 이들 선량계산 모듈은 교육 및 연구용으로 적절히 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.11-15
• /
• 2008

목 적: 방사선치료계획에 있어서 정상조직과 치료부위의 선량 분포는 매우 중요하다. 이에 본원에서는 유방암 환자를 대상으로 Three-dimensional conformal radiation therapy (3D-CRT), Helical tomotherapy (TOMO)의 방법으로 방사선치료계획을 세웠으며 이에 선량분포를 분석하여 실제 임상에서의 적용여부를 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 20명의(좌측: 10명, 우측: 10명) 유방보존절제술 환자를 대상으로 시행하였으며 방법으로는 같은 조건에서 3D-CRT는 Philips사의 Pinnacle을, TOMO는 TomoTherapy사의 TOMO Planning System을 이용해 치료계획을 세웠다. Dose-Volume Histogram (DVH)의 prescribed dose (PD)에 대한 PTV의 Homogeneity index (HI)와 Conformity index (CI)를 구하였고, 정상조직의 dose- volume 관계를 비교하였다. 결 과: Homogeneity index (HI)와 Conformity, index (CI)는 TOMO에서 우수한 결과를 나타났다. $V_{-50-IB-NPTV}$ (the percentage ipsilateral non-PTV breast volume that was delivered 50% of the prescribed dose)는 3D-CRT: 40.4%, TOMO: 18.3%, $V_{20-IL}$ (the average ipsilateral lung volume percentage receiving 20% of the prescribed dose)는 3D-CRT: 4.8%, TOMO: 14.2%, $V_{20-10H}$ (the average heart volume percentage delivered 20% and 10% of the prescribed dose in left breast cancer)는 3D-CRT: 1.6%, 3% TOMO: 9.7%, 26.3%의 결과를 보여준다. 결 론: 유방암 환자의 방사선치료계획 방법들은 PTV에서 원하는 선량분포를 보여줬다. 그러나 TOMO는 좋은 Homogeneity index (HI), Conformity index (CI)와 Breast를 보호하는 장점이 있는 반면에 Lung과 Heart에서는 많은 피폭선량이 있음을 알 수 있기에 TOMO의 방사선치료계획시 주의해야 할 점으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.33-39
• /
• 2010

목 적: 세기변조방사선수술 및 세기변조방사선치료 시 치료계획과 실제 조사에 의해 형성된 선량분포의 일치성 확인은 필수적이다. 하지만 매트릭스형 팬톰의 특성 상 조사면이 작아질수록 큰 조사면에 비해 그 정확도가 떨어진다. 본 연구는 축선원거리(source-axis distance, SAD)를 조절하여 기하학적으로 조사면 크기를 변화시키고 이에 대한 선량분포를 측정 및 분석함으로써 정확도를 개선하고 그 유용성을 평가해보고자 한다. 대상 및 방법: 실험은 본원에서 보유하고 있는 노발리스 선형가속기(BrainLAB, Germany)의 6 MV 광자선을 이용하였으며, 대체적으로 조사면 크기가 작은 IMRS 환자 25명을 대상으로 하였다. 이들을 조사면의 크기에 따라 3그룹으로 분류하였다. 조사면 크기 변화에 따른 선량분포 확인을 위해, SAD를 80에서 130 cm로 변화시킨 후 각각 매트릭스형 팬톰(MatriXX, Scanditronix Wellhofer, IBA, Germany)을 이용하여, 선량분포를 측정하였다. 측정된 값은 분석프로그램(Omnipro-ImRT, Scanditronix Wellhofer, IBA, Germany)을 통해 치료계획장치(I-Plan3.0, BrainLAB, Germany)로부터 획득된 각 환자의 선량분포와 비교 및 분석하고, 감마값(gamma value)으로 나타내었다. 결 과: SAD 80, 100, 그리고 120 cm에서 감마값은 조사면의 크기가 $3\;cm^2$ 이하의 환자에서는 평균 0.939, 0.969, 그리고 0.979 로 각각 나타났으며, 그 이상 $5\;cm^2$ 이하의 환자는 0.962, 0.983, 그리고 0.988이었다. $5\;cm^2$ 이상의 환자는 0.982, 0.990, 그리고 0.992이었다. 결 론: $3\;cm^2$ 이상의 조사면은 SAD 100, 120 cm에서 정확도를 신뢰할 만큼 충분히 많은 전리함들을 포함하므로 그 값에 큰 변화가 없다. 하지만 80 cm로 했을 경우 조사면 크기가 $3\;cm^2$ 이하가 되어 정확도가 감소하였다. 그 이하의 작은 조사면은 SAD를 변화시켜 기하학적 크기가 $3\;cm^2$ 이상이 되게 측정하는 것이 그 정확도가 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 작은 조사면의 경우에는 SAD의 따른 조사면 크기를 증가시켜 측정하는 것이 좀 더 정확한 결과를 도출할 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제3권1호
• /
• pp.63-69
• /
• 1992

최근 3차원적인 영상 데이타 및 방사선량 분포에 대한 정보를 필요로하는 뇌정위적 방사선 치료계획이 절실히 요구되고 있다. 본 연구의 목적은 personal computer를 이용하여 3차원적인 환자영상 데이터 및 선량분포를 함께 처리할 수 있는 치료계획 시스템을 개발하는 데 있다. 본 연구를 위한 처리 과정은 크게 3단계로 나누어 수행된다. 첫째, 환자영상 데이타 입력과정으로서, CT, MRI 등 단층촬영영상을 on-line 및 digitizer 방식을 통하여 personal computer에 입력시킨다 병소위치 및 모양도 Angio 및 CT localization 방법을 이용하여 함께 입력시킨다. 둘째, 선량계산 단계로서, stereotactic frame 좌표로 변환된 영상내에서 선량 분포를 계산하고 환자영상 데이타 및 치료기의 조사조건등에 따라 최적 선량분포를 얻는다. 셋째, display 과정으로서, 임의의 단층영상 및 재구성 영상내에서 환자영상과 방사선량에 대한 영상을 합성하여 computer monitor를 통하여 단일 영상내에 동시에 묘출할 수 있도록 처리한다. 본 연구의 치료계획 시스템을 응용한 바 치료계획을 신속하고 정확하게 처리할 수 있었으며, Angio, CT 혹은 MRI와 같은 여러형태의 영상내에서 선량분포를 동시에 묘출함으로써 능률적인 치료계획을 세울 수 있었다. 이와같은 치료계획의 자동화 시스템은 지금까지 어려웠던 3차원적인 뇌정위적 방사선치료계획을 가능케 하며, 추후 beam's eye view나 CT simulation을 통한 일반적인 3차원 방사선 치료계획에도 크게 이바지할 것으로 기대된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제23권4호
• /
• pp.219-228
• /
• 2012

기존의 쐐기(wedge) 필터를 사용하는 접선조사(tangential irradiation) 방식의 일반적인 유방암 방사선치료와 동일한 접선 조사야(filed)를 사용하면서 쐐기 필터를 삽입하는 대신 다엽콜리메터의 움직임을 통해 치료부위의 선량분포를 균일하게 형성토록 하는 접선 세기조절 방사선치료(tangential breast Intensity modulated radiotherapy, T-B IMRT)가 유방암치료에 적용되고 있다. 본 연구에서는 T-B IMRT치료계획에서 계산된 선량분포를 기존의 쐐기 필터를 사용한 일반적인 접선조사 방식의 치료계획과 비교하여 치료표적 및 중요장기에서의 선량분포 측면에서 T-B IMRT의 타당성을 살펴보고, 실제 T-B IMRT치료 빔 조사 시 선량 측정 및 치료계획 결과와의 오차 분석을 통해 선량 분포의 정확도를 확인하고자 하였다. 기존의 쐐기필터를 이용한 접선조사 방식으로 치료한 유방암 환자 15명을 대상으로 T-B IMRT치료계획을 세운 후, 계산된 선량분포를 비교, 분석하였다. T-B IMRT치료계획에서 치료표적 부피 내 선량분포의 균일도가 기존의 쐐기를 사용한 접선조사 방식보다 향상된 결과를 보였으며, 주변의 정상조직과 중요장기의 선량을 상대적으로 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다. T-B IMRT의 실제 치료조사 시 선량정확도를 분석하기 위해 적합한 팬텀을 사용하여 품질보증(QA) 치료계획을 수립하였다. 원기둥 형태의 아크릴에 이온전리함을 삽입한 형태의 팬텀을 사용하여 치료계획과 실제 치료 빔 조사를 통해 측정된 절대선량 값을 비교하였으며, 평균 오차는 $0.7{\pm}1.4%$로 분석되었다. 이차원 다이오드 검출기 배열장치를 이용한 선량분포의 정확도 분석에서는 치료계획 시 계산된 선량분포와 실제 측정된 선량분포의 gamma evaluation (3%, 3 mm 기준)를 통해 평균 $97.3{\pm}2.9%$의 합격률(pass rate)로 타당성 있는 정확도를 보여주었다. 본 연구를 통해 선량분포 측면에서 기존 쐐기필터를 이용한 접선 조사방식의 방사선치료 대비 T-B IMRT의 장점을 확인할 수 있었고, T-B IMRT에 적합하게 수립된 품질보증 과정을 통해 실제 조사되는 선량의 정확도를 확인할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제23권2호
• /
• pp.81-90
• /
• 2012

방사선 치료에서 부정확한 환자 셋업이 표적에 전달되는 선량에 미치는 영향과 치료 마진과의 연관성을 몬테칼로 기법을 사용한 전산모사를 통하여 분석하였다. 실제 방사선 치료를 받은 직장암 환자에 대한 임상표적체적(CTV: Clinical Target Volume) 및 주요장기의 구조와 치료계획 시스템(Eclipse 8.9, USA)을 이용하여 수립된 세기조절 방사선치료계획에서의 선량분포에 대한 데이터를 전산모사에서 사용하였다. 전산모사 프로그램은 리눅스환경에서 오픈소스인 ROOT 라이브러리와 GCC를 기반으로 본 연구를 위하여 개발되었다. 환자셋업오차의 확률분포를 정규분포로 가정한 것에 따라 무작위로 생성된 크기만큼 셋업이 부정확한 경우를 모사하여 임상표적체적에서의 선량분포의 변화와 오차크기에 따른 마진크기를 3차원입체조형 방사선치료에 사용되는 마진공식과 비교분석 하였다. 셋업오차 생성에 사용된 정규분포의 표준편차 크기는 1 mm부터 10 mm까지 1 mm간격으로 두었으며 계통오차와 통계오차별로 2,000번 전산모사했다. 계통오차의 경우 전산모사에 사용된 표준편차가 커질수록 임상표적체적에 조사되는 최소선량 $D_{min}^{stat{\cdot}}$은 100.4%에서 72.50%로 감소하였고 평균선량 $\bar{D}_{syst{\cdot}}$도 100.45%에서 97.88%로 감소한 반면에 표준편차${\Delta}D_{sys}$는 0.02%에서 3.33%로 증가하였다. 통계오차의 경우 최소선량 $D_{min}^{rand{\cdot}}$은 100.45%에서 94.80%감소하였고 평균선량 $\bar{D}_{syst{\cdot}}$도 100.46%에서 97.87%로 감소하였으며 표준편차 ${\Delta}D_{rand}$는 0.01%에서 0.63%로 증가하였다. 그리고 마진공식으로부터 전산모사에 사용된 셋업오차에 해당되는 마진크기를 구하고 모집단비율(population ratio)을 정의하여 기존 마진공식의 목적이 세기조절방사선치료에 만족함을 확인했다. 개발된 전산모사 프로그램은 해당 환자의 치료계획 정보를 직접 사용하므로 직장암만 아니라 두경부암, 전립선암 등 여러 환부에 적용 가능하며 셋업오차 및 선량변화에 연관된 연구에도 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제11권2호
• /
• pp.147-155
• /
• 2000

Patient dose verification is one of the most important parts in quality assurance of the treatment delivery for radiation therapy. The dose distributions may be meaningfully improved by modulating two dimensional intensity profile of the individual high energy radiation beams In this study, a new method is presented for the pre-treatment dosimetric verification of these two dimensional distributions of beam intensity by means of a charge coupled device video camera-based fluoroscopic device (henceforth called as CCD-VCFD) as a radiation detecter with a custom-made software for dose calculation from fluorescence signals. This system of dosimeter (CCD-VCFD) could reproduce three dimensional (3D) relative dose distribution from the digitized fluoroscopic signals for small (1.0$\times$1.0 cm$^2$ square, ø 1.0 cm circular ) and large (30$\times$30cm$^2$) field sizes used in intensity modulated radiation therapy (IMRT). For the small beam sizes of photon and electron, the calculations are performed In absolute beam fluence profiles which are usually used for calculation of the patient dose distribution. The good linearity with respect to the absorbed dose, independence of dose rate, and three dimensional profiles of small beams using the CCD-VCFD were demonstrated by relative measurements in high energy Photon (15 MV) and electron (9 MeV) beams. These measurements of beam profiles with CCD-VCFD show good agreement with those with other dosimeters such as utramicro-cylindrical (UC) ionization chamber and radiographic film. The study of the radiation dosimetric technique using CCD-VCFD may provide a fast and accurate pre-treatment verification tool for the small beam used in stereotactic radiosurgery (SRS) and can be used for verification of dose distribution from dynamic multi-leaf collimation system (DMLC).