• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제36권4호
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• pp.327-335
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• 2013

토모테라피를 이용한 3D-CRT의 임상적 적용 사례를 Helical mode와 Direct mode로 구분하여 치료목적에 따라 주 치료목적 및 보조적 치료 목적으로 적용된 사례에 대해 선량학적 평가를 시행하였고 기존의 라이낙을 이용한 기법과 종양의 발생 부위별 선량학적 분포의 차이를 비교, 분석하였다. 선량 분석은 육종, 뇌척수조사, 유방, 뇌, 췌장, 척추 전이, 상대정맥 증후군, 식도에 토모테라피를 이용한 3차원 입체조형 방사선치료로 치료받는 환자 8명을 대상으로 Helical mode와 Direct mode, 라이낙 기반 치료 기법 사이의 치료 계획 간 비교하였으며, 선량분석은 선량 체적 히스토그램과 등선량 곡선을 이용했다. Direct mode로 치료한 육종, 뇌척수 조사 환자의 경우 체적 길이에 대한 영향을 받지 않아 Junction effect 없는 선량적 결과를 보여주었고, 유방 환자는 D 99%와 D 95%의 선량에서 $49.2{\pm}0.4$ Gy와 $49.9{\pm}0.4$ Gy, V 105%와 V 110%에서 0%로 나타났다. Helical mode로 치료한 뇌, 췌장, 척추 전이 환자에서 dosimetric block을 이용해 정상조직의 선량을 효과적으로 줄일 수 있었고, 상대정맥 증후군 환자는 선량 제한(dose limitation)을 통해 방사선 치료를 재 실시해도 척수선량을 38 Gy이하로 효과적으로 제한할 수 있었다. 식도 환자에서는 기존에 다른 기법과 함께 추가조사 목적으로 사용하여 총 척수선량을 45 Gy 이하로 하고 폐의 V 20%을 20% 이하로 제한할 수 있었다. 토모테라피를 이용한 3차원 입체조형치료는 기존 선형가속기를 이용한 3차원 입체조형 방사선치료에 비해 선량적으로 제한되는 부분을 개선해주고 임상적으로 적절한 선량분포를 구현하는데 효과적인 방법 중의 하나라고 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권1호
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• pp.42-51
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• 2015

양성자 치료 시 양성자 빔을 사용하여 정밀한 치료를 수행하고 환자의 안전을 제고하기 위해서는 인체 내 양성자 빔의 선량 분포를 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 이전 연구에서 1차원 배열형 검출기를 종형으로 배치하여 빔 진행방향으로 이동시켜가면서 2차원적인 즉발감마선 분포를 측정하여 양성자 선량 분포와 유사한 분포를 갖는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 즉발감마선 이차원분포를 실시간으로 측정하기 위해 이차원 평행다공형 집속 장치, 이차원 배열의 NaI(Tl) 섬광체와 MA-PMT로 이루어진 즉발감마선 이차원분포 측정 장치를 개발하였다. 개발한 즉 발감마선 이차원분포 측정 장치의 성능을 평가한 결과 $^{22}Na$ 감마선원의 에너지 분해능은 $10.9%{\pm}0.23p%$ (0.511 MeV)와 $6.4%{\pm}0.24p%$ (1.275 MeV)로 평가되었으며, $^{137}Cs$은 $9.8%{\pm}0.18p%$ (0.662 MeV)로 평가되었다. 고에너지 Am-Be 선원의 double escape 피크인 3.416 MeV의 에너지 분해능은 $11.4%{\pm}3.6p%$로 평가되었다. 본 측정 장치를 이용하여 45 MeV 양성자 빔을 PMMA에 조사하여 발생한 즉발감마선 이차원분포를 측정한 결과 0.5 nA의 세기의 양성자 빔에서 $9{\times}10^9$ 양성자 조사 시 양성자 선량 분포와 유사한 즉발감마선 이차원분포를 측정할 수 있음을 확인하였다. 추가로 측정한 즉발감마선 이차원분포의 프로파일 분포를 이용하여 양성자 빔의 비정을 평가해 본 결과 $17.0{\pm}0.4mm$로 평가되었고, 실제 비정인 17.4 mm과 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제11권1호
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• pp.167-174
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• 1993

Recently, stereotactic radiosurgery plan is required with the information of 3-D image and dose distribution. A project has been doing if developing LINAC based stereotactic radiosurgery since April 1991. The purpose of this research is to develop 3-D radiosurgery planning system using personal computer. The procedure of this research is based on two steps. The first step is to develop 3-D localization system, which input the image information of the patient, coordinate transformation, the position and shape of target, and patient contour into computer system using CT image and stereotactic frame. The second step is to develop 3-D dose planning system, which compute dose distribution on image plane, display on high resolution monitor both isodose distribution and patient image simultaneously and develop menu-driven planning system. This prototype of radiosurgery planning system was applied recently for several clinical cases. It was shown that our planning system is fast, accurate and efficient while making it possible to handle various kinds of image modalities such as angiography, CT and MRI. It makes it possible to develop general 3-D planning system using beam's eye view or CT simulation in radiation therapy in future.

• 한국방사선학회논문지
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• 제6권5호
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• pp.365-371
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• 2012

암환자의 방사선 치료기술은 3D-CRT, IMRT, Tomotherapy로 발전해 가고 있으며 이 3가지의 치료법은 임상에서 가장 많이 쓰이는 방사선 치료기술이다. 본 연구에서는 3D-CRT, IMRT(Linac Based) 그리고 Tomotherapy 치료시 정상조직과 종양조직의 선량분포를 비교해 보고자 한다. 실험방법으로는 조직 등가물질로 이루어진 인체모형팬톰 (Anthropomorphic Phantom)을 대상으로 CT simulation을 실시(Slice Thickness : 3mm)하여 획득된 영상에 GTV를 비인두 부위로 정하고 PTV는 GTV에 2mm정도의 영역을 포함시켜 치료계획용 장비(ADAC-Pinnacle3. Tomotherapy Hi-Art System)으로 전송한다. 치료계획은 PTV의 처방선량을 7020 cGy로 설정한 후 PTV에 부여되는 선량값과 정상조직인 이하선, 구강, 척수에 흡수되는 선량값을 산출하였다. 실험결과 PTV에 분포된 선량값은 Tomotherapy, Linac Based - IMRT, 3D-CRT가 각각 6923 cGy, 6901 cGy, 6718 cGy의 선량분포를 보여 종양조직 처방선량값인 7020 cGy의 95%이상 부여되어 종양제어측면(TCP)에 부합하였으며 정상조직(이하선, 구강, 척수)은 각각 1966 cGy (Tomotherapy), 2405 cGy(IMRT), 2468 cGy(3D-CRT)[이하선], 2991 cGy(Tomotherapy), 3062 cGy(IMRT), 3684 cGy(3D-CRT)[구강], 1768 cGy(Tomotherapy), 2151 cGy(IMRT), 4031 cGy(3D-CRT)[척수]의 선량이 분포되었으며 이는 정상조직 합병증발생율(NTCP)의 선량을 넘지 않았다. 모든 치료기법에서 종양조직과 정상조직이 선량분포측면에 부합하였다. 3D-CRT의 치료법이 선량분포 면에서 가장 양호하지 않았지만 종양조직제어율(TCP)과 정상조직합병증율(NTCP)을 고려해 볼 때 기준치를 벗어나지 않는 선량이 분포 되었다. 상대적으로 선량분포가 우수한 Tomotherapy, IMRT는 오랜 치료시간 때문에 폐쇄공포증환자나 호흡불량 환자가 치료받는데 어려울 수 있다. 특히 토모테라피의 경우 치료 전에 고에너지 컴퓨터 단층촬영을 매일 실시하기 때문에 불필요한 방사선 피폭을 초래할 수 있다. 결론적으로 Tomotherapy가 선량분포에서 가장 우수한 치료기법으로 평가되었으며, IMRT, 3D-CRT의 순으로 방사선치료의 적합성을 보였다. 하지만 실제 치료시 환자의 상태에 따라 제한적으로 3차원 입체조형치료를 시행하여도 무방하다고 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제9권1호
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• pp.64-70
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• 1997

The goal of radiation treatment planning is to deliver the dose to the patient within $5\%$ of that prescribed. We have often encountered the situation that the area which have not only several irregular contours but also tissue heterogeneities should be treated. With conventional devices such as wedges, missing tissue compensator. there are some limitations to achieve the uniform dose distribution in treatment volume. The use of CT simulator, 3-D planning system, computer-controlled milling machine enables it to deliver the dose uniformally. This report includes the whole procedure which have patient data acquisition 3D planning, computer-controlled milling, performance verification of 3D compensator, and TLD evaluation. We applied it for the treatment of head and heck cancer only. In Spite of the irregular contour and different electron density of tessue, we have achieved the uniformity of the dose distribution within ${\pm}3\%$ relatively. Although there are some problems which are not only verification of performance but uncertainties of using the new treatment device, we believe that the improvement of dosimetry will eliminate the uncertainties of that application. so the other lesions besides head and neck can will be ale to use the 3D compensator to achieve the dose uniformity

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권1호
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• pp.59-67
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• 2014

목 적 : 폐암의 정위적체부방사선치료시 실제 적용하고 있는 최대강도투사(MIP) 영상과 호흡위상별(0~90%)영상에서 3차원적으로 재구성된 선량 분포 차이를 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 정위적체부방사선치료를 시행한 비소세포성 폐암(NSCLC) 환자 5명을 대상으로 4차원 전산화단층영상을 시행하여 10개의 호흡위상별 영상을 획득한 후 최대강도투사 영상을 재구성하여 각 호흡위상별 치료계획을 수립하였고, 2차원 이온전리함과 선량분석프로그램 COMPASS(IBA dosimetry, Schwarzenbruck, Germany)을 이용하여 3차원적으로 재구성된 선량분포를 측정하였다. 이를 이용하여 치료계획 선량분포와 실제 측정 선량분포의 일치성 여부 및 최대강도투사 영상과 호흡위상별 영상에서 선량 분포의 차이를 정량적으로 비교 분석하였다. 결 과 : 최대강도투사 영상 및 호흡위상별 영상에서의 선량분포의 일치성을 알아보기 위한 감마분석 통과율은 대상 환자 모두 99%이상으로 평가기준을 만족 시켰으며, 각각의 환자들에 대한 최대강도투사 영상과 호흡위상별 영상에서 재구성된 선량의 HI(Homogeneity Index) 차이의 평균은 -0.03~0.04로 크지 않았으며, PTV(Planning Target Volume)의 Dmax 차이는 평균 3.30 cGy, 척수는 평균 40 cGy, 양측 폐, 우폐, 좌폐의 $V_{20}$, $V_{10}$, $V_5$ 차이는 평균 -0.04~2.32% 차이를 나타내었다. 또한 모든 환자에 대한 최대강도투사 영상과 호흡위상별 영상에서 재구성된 선량의 HI 차이의 평균은 -0.03~0.03로 크지 않았으며, PTV의 Dmax 차이의 평균은 10% 영상에서 가장 차이가 작았고, 70% 영상에서 가장 큰 차이를 나타내었다. 척수의 Dmax차이의 평균은 50% 영상에서 가장 차이가 작았고, 0% 영상에서 가장 큰 차이를 나타내었다. 폐 $V_{20}$, $V_{10}$, $V_5$의 차이의 평균은 호흡위상별로 일정한 경향성을 나타내지 않았다. 결 론 : 본 연구를 통해 최대강도투사 영상과 각 호흡위상별 영상에서 측정되어 3차원적으로 재구성된 선량분포차이는 일정한 경향을 나타내지는 않았지만 특정 호흡위상에서 선량 분포 차이가 상이한 경우를 볼 수 있었다. 종양의 위치 및 호흡 움직임이 유사한 대상환자군을 선정하여 체계적인 연구를 통해 데이터화 하게 되면 폐와 같이 움직임이 큰 장기의 정위적체부방사선치료시 특정 호흡위상에서 획득한 영상에서의 치료계획이 실제 치료에 적용되어야 하는지에 대한 적합성 여부를 판단 할 수 있을 것이라고 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제14권1호
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• pp.175-186
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• 2002

The purpose of this study is directly measure and evaluate about absorbed dose change according to nominal energy and electron cone or medical accelerator on isodose curve, percentage depth dose, contaminated X-ray, inhomogeneous tissue, oblique surface and irradiation on intracavitary that electron beam with high energy distributed in tissue, and it settled standard data of hish energy electron beam treatment, and offer to exactly data for new dote distribution modeling study based on experimental resuls and theory. Electron beam with hish energy of $6{\sim}20$ MeV is used that generated from medical linear accelerator (Clinac 2100C/D, Varian) for the experiment, andwater phantom and Farmer chamber md Markus chamber und for absorbe d dose measurement of electron beam, and standard absorbed dose is calculated by standard measurements of International Atomic Energy Agency(IAEA) TRS 277. Dose analyzer (700i dose distribution analyzer, Wellhofer), film (X-OmatV, Kodak), external cone, intracavitary cone, cork, animal compact bone and air were used for don distribution measurement. As the results of absorbed dose ratio increased while irradiation field was increased, it appeared maximum at some irradiation field size and decreased though irradiation field size was more increased, and it decreased greatly while energy of electron beam was increased, and scattered dose on wall of electron cone was the cause. In percentage depth dose curve of electron beam, Effective depth dose(R80) for nominal energy of 6, 9, 12, 16 and 20 MeV are 1.85, 2.93, 4.07, 5.37 and 6.53 cm respectively, which seems to be one third of electron beam energy (MeV). Contaminated X-ray was generated from interaction between electron beam with high energy and material, and it was about $0.3{\sim}2.3\%$ of maximum dose and increased with increasing energy. Change of depth dose ratio of electron beam was compared with theory by Monte Carlo simulation, and calculation and measured value by Pencil beam model reciprocally, and percentage depth dose and measured value by Pencil beam were agreed almost, however, there were a little lack on build up area and error increased in pendulum and multi treatment since there was no contaminated X-ray part. Percentage depth dose calculated by Monte Carlo simulation appeared to be less from all part except maximum dose area from the curve. The change of percentage depth dose by inhomogeneous tissue, maximum range after penetration the 1 cm bone was moved 1 cm toward to surface then polystyrene phantom. In case of 1 cm and 2 cm cork, it was moved 0.5 cm and 1 cm toward to depth, respectively. In case of air, practical range was extended toward depth without energy loss. Irradiation on intracavitary is using straight and beveled type cones of 2.5, 3.0, 3.5 $cm{\phi}$, and maximum and effective $80\%$ dose depth increases while electron beam energy and size of electron cone increase. In case of contaminated X-ray, as the energy increase, straight type cones were more highly appeared then beveled type. The output factor of intracavitary small field electron cone was $15{\sim}86\%$ of standard external electron cone($15{\times}15cm^2$) and straight type was slightly higher then beveled type.

• 대한방사선치료학회지
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• 제15권1호
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• pp.41-52
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• 2003

I. 목적 방사선 치료계획에 있어서 정상조직의 선량과 치료부위 선량의 분포는 매우 중요하다. 또한 치료부위의 균일한 선량분포를 얻기 위하여 여러 가지 방법을 이용하고 있다. 특히 두경부(Head & Neck) 종양의 방사선 치료 시 체표 윤곽의 변화가 심하여 이에 따른 선량 불균일 보정이 필요하다. 기존의 치료방법으로는 parotid gland 와 spinal cord 의 tolerance dose 이하를 유지하면서 planning target volume(PTV)에 충분한 치료 선량을 전달하기에는 여러 가지 어려움이 있다. 이에 본원에서는 Forward IMRT를 이용한 방사선 치료의 유용성 및 실용적인 정도관리 방법에 관한 연구를 하였다. II. 대상 및 방법 본 연구는 두경부(Head & Neck) 종양 비인두암(nasophrygeal cancer)의 방사선 치료가 요구되는 환자를 대상으로 하여 2차원적인 치료계획과 dynamic Mulit-Leaf Collimator(dMLC)를 이용하여 partial block technique(PBT)방법을 적용한 Forward IMRT를 위한 치료계획을 dose volume histogram(DVH)로 비교 분석하였다. 또한 정도관리(quality assurance, QA)를 위하여 필름과 pinpoint chamber를 이용하여 정확한 선량 평가를 실시하였다. III. 결과 2차원적인 치료계획과 Forward IMRT를 적용한 치료계획의 DVH를 비교 분석한 결과 Forward IMRT를 적용한 치료계획이 Rt, Lt parotid gland와 spinal cord에 들어가는 선량을 좀더 줄일 수 있었다. 이러한 Forward IMRT의 시도로 조사면의 방사선 세기가 정상조직의 보호를 개선시키고 치료의 최적화를 이룰 수 있었다. Inverse IMRT에 비해 기존의 3차원적 치료계획 장치를 이용할 수 있고 비교적 단순한 방사선 세기 패턴이므로 정도관리가 용이하였다. IV. 결론 Forward IMRT는 2차원적인 치료법에 비하여 PTV에는 균일한 선량분포를 이루면서 정상조직에는 tolerance dose 이하로 선량을 전달 할 수 있는 치료기법이었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제2권2호
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• pp.271-280
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• 1984

The peripheral dose, defined as the dose outside therapeutic photon fields, which is responsible for the functional damage of the critical organs, fetus, and radiation. induced carcinogenesis, has been investigated for $^{60}Co\;\gamma$ ray and 10 MV Xray. It was measured by silicon diode controlled by semiautomated water phantom without any shielding or with lead plate of HVL thickness put horizontally or vertically to shield stray radiations. Authors could obtain following results. 1. The peripheral dose was larger than $0.7\%$ of central axis maximum dose even at 20cm distance from field margin. That is clinically significant, so it should be reduced. 2. Even for square fields of 10 MV Xray, radial peripheral dose distribution did not coincide with transverse distribution, because of the position of collimator jaws. 3. Between surface and $d_m$, the peripheral dose distributions show a pattern of the dose distribution of electron beams and the maximum doss was approximately proportional to the length of a side of square field. 4. The peripheral doses depended on radiation quality, field size, distance from field margin and depth in water. Distance from field margin was the most important factor. 5. Except for near surface, the peripheral dose from phantom was approximately equal to that from therapy unit. 6. To reduce the surface dose outside fields, therapist should shield stray radiations from therapy unit by lead plate of at least one HVL for 10 MV X-ray and by bolus equivalent to tissue of 0.5cm thickness for $^{60}Co$. 7. To reduce the dose at depth deeper than $d_m$, it is desirable to shield stray radiations from therapy unit by lead.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.83-95
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• 2018

목 적 : 폐암의 호흡동조방사선치료(Respiratory Gated Radiotherapy, RGRT)계획수립 후 표적 주변에 위치하고 있는 정상장기의 경우에는 움직임과 용적변화가 고려되지 않은 상태에서 선량평가가 이루어지는 경우가 많다. 본 연구에서는 적응형방사선치료(Adaptive Radiotherapy, ART)에서 많이 사용되는 변형영상정합(Deformable Image Registration, DIR)을 이용하여 호흡동조방사선치료 시 특정 위상에서의 정상장기의 움직임을 반영한 4차원-선량평가를 진행하였으며, 3차원 선량평가와의 차이를 연구하였다. 또한, 폐암의 치료계획평가 시 환자 호흡에 따른 정상장기의 움직임과 용적변화에 대한 분석 및 고려가 필요한 지 알아보고자 한다. 대상 및 방법 : 호흡동조방사선치료를 받은 폐암 환자 10명을 대상으로 하였다. Eclipse(Ver 13.6 Varian, USA)로 최고 위상 CT영상에 그려진 구조물을 모든 위상영상에 Propagation($Eclipse^{TM}$)이나 Segmentation Wizard($Eclipse^{TM}$)의 메뉴로 동일하게 설정하였으며, Center-to-Center 방식으로 구조물의 움직임 및 용적을 분석하였다. 또한, 4차원 선량평가를 위해 VELOCITY 프로그램(VELOCITY Ver 4.0, Varian, USA)을 이용하여 각 위상의 영상과 선량분포를 최고 위상 CT영상에 변형하였으며, 선량을 합산하여 정상장기의 4차원 선량평가를 실시하고, 3차원 선량평가와 비교분석을 하였다. 또한, 4차원 선량분포의 검증을 위해 $QUASAR^{TM}$ Phantom(Modus Medical Devices)과 $GAFCHROMIC^{TM}$ EBT3 Film(Ashland, USA)을 사용하여 4차원 감마분석을 시행하였다. 결 과 : 들숨과 날숨 구간의 움직임은 우측 폐가 축 방향 $0.989{\pm}0.34cm$로 가장 컸으며, 척수가 측 방향 -0.001 cm로 가장 작았다. 30~70 % 구간의 움직임은 식도가 축 방향 $0.52{\pm}0.21cm$로 가장 컸으며, 척수가 전후방향 $0.013{\pm}0.01cm$로 가장 작았다. 용적은 우측 폐가 33.5 %로 가장 큰 변화율을 보였다. 3차원 선량평가와 4차원 선량평가에서의 PTV 선량균질지수(Conformity Index, CI) 값과 처방선량지수(Homogeneity Index, HI) 값의 차이는 각각 최대 0.076, 0.021, 최소 0.011, 0.0으로 평가되었다. 정상장기의 경우 4차원 선량평가에서 0.0045~2.76 % 차이를 보였다. 모든 환자의 4차원 감마통과율은 평균 $98.1{\pm}0.42%$로 확인되었고, 모두 기준 95 %를 통과하였다. 결 론 : 모든 환자의 PTV 선량균질지수 값은 4차원 선량평가 시 더 유의한 값임을 확인할 수 있었으며, 처방 선량지수는 두 선량평가에서 차이를 보이지 않았다. 호흡에 의한 움직임이 고려된 4차원 선량분포에서 PTV 경계부분이 채워져 3차원 선량분포에서보다 선량이 더욱 균질한 것을 확인할 수 있었다. 정상장기의 4차원 선량평가에서 0.004~2.76 % 차이가 있었으며, 척수를 제외한 모든 정상장기에서 두 평가방법의 차이유의를 확인할 수 있었다. 정상장기의 3차원 선량평가 시 과소평가가 이루어 질 수 있다는 사실을 본 연구를 통해 알 수 있었으며, 호흡에 의한 정상장기의 선량변화가 예상되는 경우 변형영상정합을 이용한 4차원 선량평가를 고려할 수 있을 것이다. 변형영상정합을 이용한 4차원 선량평가는 환자의 호흡에 의한 정상장기의 움직임과 용적 변화를 반영하는 조금 더 현실적인 선량평가방법이 될 것이라고 사료된다.