• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권2호
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• pp.303-309
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• 2017

본 연구에서는 자궁경부암의 치료를 위한 전산화단층촬영(computer tomography)영상을 이용한 3차원 근접치료계획의 유용성을 알고자 하였다. 10명의 자궁경부암 환자에서 2차원 근접치료계획을 시행하였고, 동일 자세로 전산화단층촬영을 시행하였다. 3차원 근접치료계획 프로그램(ECLIPSE treatment planning system v6.5, Varian Medical System, USA)를 이용하였으며, 고위험임상표적체적(High risk CTV, HR CTV)에 5 Gy를 처방하였다. 3차원 근접치료계획의 제한은 적어도 고위험임상표적체적의 90%에 처방선량인 5 Gy가 조사되도록, 방광의 $2cm^3$에 7.5 Gy 미만으로 들어가도록 그리고 직장의 $2cm^3$에 5 Gy 미만이 들어가도록 하였다. 계획의 평가는 선량체적표(dose-volume histograms; DVHs)를 이용하여 육안적종양체적(Gross tumor volume for brachytherapy; $GTV_B$), 고위험임상표적체적, 직장과 방광에 조사되는 선량을 구하였다. 크기가 큰 종양이나 자궁의 위치이상이 있는 환자에서 Point A에 처방한 2차원 근접치료계획을 하였을 경우에는 고위험임상표적체적이 충분히 포함되지 않았다. 그러나 3차원 근접치료계획은 이러한 환자들에서 직장이나 방광의 선량을 증가시키지 않고 고위험임상표적체적을 잘 포함할 수 있었다. 2차원 근접치료계획에서 높은 선량부터 $2cm^3$에 들어가는 직장선량은 10명 중 1명에서, $2cm^3$에 들어가는 방광선량은 6명에서 5 Gy를 넘었으므로 ICRU (International Commission on Radiation Units) 방광선량이 직장선량에 비해 과소평가됨을 확인할 수 있었다. 자궁경부암 환자에서 전산화단층촬영 이용한 3차원 근접치료계획은 종양과 위험장기에 대한 선량평가가 가능하므로, 직장과 방광의 부작용을 증가시키지 않으면서 크기가 큰 종양이나 자궁의 위치이상이 있는 환자에서 위치 설정의 오류를 줄일 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제25권1호
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• pp.69-75
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• 2013

목 적: 경기관지 근접치료에 이용되는 2차원 치료계획의 경우 환부를 확인하는 과정에서 종양의 위치 파악에 어려움이 있어 정확한 치료계획 분석이 어려울 수 있다. 이에 본 연구에서는 전산화단층모의치료기를 이용한 3차원 치료계획으로 환자의 치료계획을 비교 분석하고자 한다. 대상 및 방법: 2012년 6월 본원을 내원한 환자를 대상으로 전산화모의치료장비(Lightspeed RT, GE, USA)와 Oncentra Brachy planning system (Nucletron, Netherland)를 사용하여 3차원 치료계획을 시행하여 2차원 치료계획과 비교 분석하였다. 결 과: 분할 조사로 시행되는 경기관지 근접치료에서 매회 카테터의 위치 파악이 치료계획 상에서 확인 되었고, GTV 용적은 $3.5cm^3$, $3.3cm^3$로 확인 할 수 있었다. 또한 종양의 선량분포 파악이 용이하여 GTV에 대하여 첫 번째 치료 시 처방선량의 92%, 두 번째 치료 시 88%로 파악되어 선량전달 오차를 파악할 수 있었다. 결 론: 2차원 치료계획을 통한 근접치료의 문제점을 보완하기 위하여 치료용적과 선량분포의 정확한 파악과 분석이 가능한 3차원 치료계획으로 검증이 필요하고, 선량전달 오차를 정량적으로 파악하여 치료계획에 반영하는 과정이 필요하다고 생각된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.121-122
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• 2002

The main principle of radiation therapy is to deliver optimum dose to tumor to increase tumor cure probability while minimizing dose to critical normal structure to reduce complications. RTP system is required for proper dose plan in radiation therapy treatment. The main goal of this research is to develop dose model for photon, electron, and brachytherapy, and to display dose distribution on patient images with optimum process. The main items developed in this research includes: (l) user requirements and quality control; analysis of user requirement in RTP, networking between RTP and relevant equipment, quality control using phantom for clinical application (2) dose model in RTP; photon, electron, brachytherapy, modifying dose model (3) image processing and 3D visualization; 2D image processing, auto contouring, image reconstruction, 3D visualization (4) object modeling and graphic user interface; development of total software structure, step-by-step planning procedure, window design and user-interface. Our final product show strong capability for routine and advance RTP planning.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.154-156
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• 2002

Brachytherapy has a long history in the treatment of cancer. However, the treatment planning technique for brachytherapy has lagged somewhat behind the corresponding developments for external beam therapy as far as the imaging technique is concerned. Currently, the orthogonal-film-based treatment planning is performed at most institutions even though the CT-based planning is available. The aim of this study is to evaluate the CT-based vs. the orthogonal-film-based treatment planning in cervix cancer. The doses to point A, point B, rectum and bladder points according to ICRU 38 were calculated for the two methods above. In addition, the volumetric studies such as 3D dose computation and DVH were obtained for the CT-based planning. For the bulky tumor, the isodose lines of point A prescription were not fairly covered for the CTV. The CT -based dose planning can overestimate the maximum dose delivered to bladder and rectum by 30%. The CT-based planning has several advantages over the orthogonal-film-based such as 3D dose display, DVH, and more accurate target delineation. It is suggested that the prescription point in cervix cancer be revised especially for the bulky tumor.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제15권11호
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• pp.4717-4721
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• 2014

Background: Dosimetric comparison of two dimensional (2D) radiography and three-dimensional computed tomography (3D-CT) based dose distributions with high-dose-rate (HDR) intracavitry radiotherapy (ICRT) for carcinoma cervix, in terms of target coverage and doses to bladder and rectum. Materials and Methods: Sixty four sessions of HDR ICRT were performed in 22 patients. External beam radiotherapy to pelvis at a dose of 50 Gray in 27 fractions followed by HDR ICRT, 21 Grays to point A in 3 sessions, one week apart was planned. All patients underwent 2D-orthogonal and 3D-CT simulation for each session. Treatment plans were generated using 2D-orthogonal images and dose prescription was made at point A. 3D plans were generated using 3D-CT images after delineating target volume and organs at risk. Comparative evaluation of 2D and 3D treatment planning was made for each session in terms of target coverage (dose received by 90%, 95% and 100% of the target volume: D90, D95 and D100 respectively) and doses to bladder and rectum: ICRU-38 bladder and rectum point dose in 2D planning and dose to 0.1cc, 1cc, 2cc, 5cc, and 10cc of bladder and rectum in 3D planning. Results: Mean doses received by 100% and 90% of the target volume were $4.24{\pm}0.63$ and $4.9{\pm}0.56$ Gy respectively. Doses received by 0.1cc, 1cc and 2cc volume of bladder were $2.88{\pm}0.72$, $2.5{\pm}0.65$ and $2.2{\pm}0.57$ times more than the ICRU bladder reference point. Similarly, doses received by 0.1cc, 1cc and 2cc of rectum were $1.80{\pm}0.5$, $1.48{\pm}0.41$ and $1.35{\pm}0.37$ times higher than ICRU rectal reference point. Conclusions: Dosimetric comparative evaluation of 2D and 3D CT based treatment planning for the same brachytherapy session demonstrates underestimation of OAR doses and overestimation of target coverage in 2D treatment planning.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제15권13호
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• pp.5259-5264
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• 2014

Background: CT based brachytherapy allows 3-dimensional (3D) assessment of organs at risk (OAR) doses with dose volume histograms (DVHs). The purpose of this study was to compare computed tomography (CT) based volumetric calculations and International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) reference-point estimates of radiation doses to the bladder and rectum in patients with carcinoma of the cervix treated with high-dose-rate (HDR) intracavitary brachytherapy (ICBT). Materials and Methods: Between March 2011 and May 2012, 20 patients were treated with 55 fractions of brachytherapy using tandem and ovoids and underwent post-implant CT scans. The external beam radiotherapy (EBRT) dose was 48.6Gy in 27 fractions. HDR brachytherapy was delivered to a dose of 21 Gy in three fractions. The ICRU bladder and rectum point doses along with 4 additional rectal points were recorded. The maximum dose ($D_{Max}$) to rectum was the highest recorded dose at one of these five points. Using the HDRplus 2.6 brachyhtherapy treatment planning system, the bladder and rectum were retrospectively contoured on the 55 CT datasets. The DVHs for rectum and bladder were calculated and the minimum doses to the highest irradiated 2cc area of rectum and bladder were recorded ($D_{2cc}$) for all individual fractions. The mean $D_{2cc}$ of rectum was compared to the means of ICRU rectal point and rectal $D_{Max}$ using the Student's t-test. The mean $D_{2cc}$ of bladder was compared with the mean ICRU bladder point using the same statistical test. The total dose, combining EBRT and HDR brachytherapy, were biologically normalized to the conventional 2 Gy/fraction using the linear-quadratic model. (${\alpha}/{\beta}$ value of 10 Gy for target, 3 Gy for organs at risk). Results: The total prescribed dose was $77.5Gy{\alpha}/{\beta}10$. The mean dose to the rectum was $4.58{\pm}1.22Gy$ for $D_{2cc}$, $3.76{\pm}0.65Gy$ at $D_{ICRU}$ and $4.75{\pm}1.01Gy$ at $D_{Max}$. The mean rectal $D_{2cc}$ dose differed significantly from the mean dose calculated at the ICRU reference point (p<0.005); the mean difference was 0.82 Gy (0.48-1.19Gy). The mean EQD2 was $68.52{\pm}7.24Gy_{{\alpha}/{\beta}3}$ for $D_{2cc}$, $61.71{\pm}2.77Gy_{{\alpha}/{\beta}3}$ at $D_{ICRU}$ and $69.24{\pm}6.02Gy_{{\alpha}/{\beta}3}$ at $D_{Max}$. The mean ratio of $D_{2cc}$ rectum to $D_{ICRU}$ rectum was 1.25 and the mean ratio of $D_{2cc}$ rectum to $D_{Max}$ rectum was 0.98 for all individual fractions. The mean dose to the bladder was $6.00{\pm}1.90Gy$ for $D_{2cc}$ and $5.10{\pm}2.03Gy$ at $D_{ICRU}$. However, the mean $D_{2cc}$ dose did not differ significantly from the mean dose calculated at the ICRU reference point (p=0.307); the mean difference was 0.90 Gy (0.49-1.25Gy). The mean EQD2 was $81.85{\pm}13.03Gy_{{\alpha}/{\beta}3}$ for $D_{2cc}$ and $74.11{\pm}19.39Gy_{{\alpha}/{\beta}3}$ at $D_{ICRU}$. The mean ratio of $D_{2cc}$ bladder to $D_{ICRU}$ bladder was 1.24. In the majority of applications, the maximum dose point was not the ICRU point. On average, the rectum received 77% and bladder received 92% of the prescribed dose. Conclusions: OARs doses assessed by DVH criteria were higher than ICRU point doses. Our data suggest that the estimated dose to the ICRU bladder point may be a reasonable surrogate for the $D_{2cc}$ and rectal $D_{Max}$ for $D_{2cc}$. However, the dose to the ICRU rectal point does not appear to be a reasonable surrogate for the $D_{2cc}$.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제41권5호
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• pp.195-202
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• 2020

Needle detection in ultrasound images is sometimes difficult due to obstruction of fat tissues. Accurate needle detection using continuous ultrasound (CUS) images is a vital stage of treatment planning for tissue biopsy and brachytherapy. The main goal of the study is classified into two categories. First, new detection model, i.e. D-Attention Unet, is developed by combining the context information of 3D medical data and CUS images. Second, the D-Attention Unet model was compared with other models to verify its usefulness for needle detection in continuous ultrasound images. The continuous needle images taken with ultrasonic waves were converted into still images for dataset to evaluate the performance of the D-Attention Unet. The dataset was used for training and testing. Based on the results, the proposed D-Attention Unet model showed the better performance than other 3 models (Unet, D-Unet and Attention Unet), with Dice Similarity Coefficient (DSC), Recall and Precision at 71.9%, 70.6% and 73.7%, respectively. In conclusion, the D-Attention Unet model provides accurate needle detection for US-guided biopsy or brachytherapy, facilitating the clinical workflow. Especially, this kind of research is enthusiastically being performed on how to add image processing techniques to learning techniques. Thus, the proposed method is applied in this manner, it will be more effective technique than before.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권3호
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• pp.283-293
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• 2002

목적 : 고선량률의 Ir-192 선원을 이용한 근접조사의 모의촬영 영상을 개인컴퓨터(PC)에 입력하여 해부학적 영상에 선량분포를 구현하고 히스토그램, 선량-용적히스토그램 및 3차원 선량분포를 전산화하였다. 대상 및 방법 : 선량전산화에 이용된 선원은 원격근접조사장치(Buchler 3K, 독일)의 Co-60 대체선원으로 한국원자력 연구소와 공동으로 개발한 Ir-192이다. 선원 모양에 의존하는 선량분포의 비등방성은 선원을 미소 분할하여 구한 선량과 선원 중심에서 측방 기준점의 공중선량을 기준으로 규격화한 값을 이용하였다. 선원 주위의 조직선량은 선원 중심에서 측방으로 실측된 조직감쇠와 산란에 의한 보정계수와 에너지에 따른 공기 저지능에 대한 조직의 저지능 비로 공중-조직선량 변환계수를 적용하고 기준점에 대해 규격화한 선량률표를 검색하여 얻도록 하였다. 선량계획 전산화 과정에 모의촬영 영상입력, 선원입력과 선원의 축면 결정과 해부학적 영상을 이용한 선량분포와 점선량, 히스토그램 및 선량-용적 히스토그램을 구현하였다. 결과 : 저자들이 개발한 근접조사 선량계획시스템에는 선원모의촬영 영상을 스켄하여 비트맵 파일로 저장하고, 좌표원점과 확대율을 정해, 선원위치를 결정하고 선량분포와 선량분석 프로그램을 포함한 선량전산화를 구현하였다. 실험에 이용된 Ir-192 선원의 조직내 선량은 공중선량율과 조직에 의한 감쇠 및 산란에 의한 실험식을 이용하였다. 선원 중심에서 축상의 거리와 축에서 떨어진 거리에 따른 선량률표에서 행렬 검색하여 얻도록 하였다. 근접조사선량계획은 선원좌표 입력과 선원의 축면(principal plane)을 결정하여 선원이 포함된 평면상의 선량을 구현하였으며, 시뮬레이션 영상인 관상면과 시상면에 선량분포를 구현하였다. 선량-히스토그램에 의한 선량분포 분석은 임의의 해부학적 영상면 위에 커서가 놓인 위치의 선량 스켓치로 얻었다. 임상에 필요한 선량분석은 선원의 축에서 면의깊이를 이동하여 선량분포를 구할 수 있게 하였으며, 선량-용적 히스토그램과 3차원 선량분포를 구현하였다. 결론 : 고선량률 Ir-192를 이용하여 근접조사선량계획을 전산화하였으며, 선량분포의 분석에는 해부학적 영상의 선량분포와 선량-히스토그램, 선량-용적히스토그램을 구현하였으며, 선량분포의 면을 임의 선택할 수 있고 3차원 선량분포를 포함한 선량계획시스템을 준비하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1414-1420
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• 2022

High dose rate (HDR) brachytherapy treatment planning usually involves optimization methods to deliver uniform dose to the target volume and minimize dose to the healthy tissues. Four optimizations were used to evaluate the high-risk clinical target volume (HRCTV) coverage and organ at risk (OAR). Dose-volume histogram (DVH) and dosimetric parameters were analyzed and evaluated. Better coverage was achieved with PGO (mean CI = 0.95), but there were no significant mean CI differences than GrO (p = 0.03322). Mean EQD₂ doses to HRCTV (D₉₀) were also superior for PGO with no significant mean EQD₂ doses than GrO (p = 0.9410). The mean EQD₂ doses to bladder, rectum, and sigmoid were significantly higher for NO plan than PO, GrO, and PGO. PO significantly reduced the mean EQD₂ doses to bladder, rectum, and sigmoid but compromising the conformity index to HRCTV. PGO was superior in conformity index (CI) and mean EQD₂ doses to HRCTV compared with the GrO plan but not statistically significant. The mean EQD₂ doses to the rectum by PGO plan slightly exceeded the limit from ABS recommendation (mean EQD₂ dose = 78.08 Gy EQD₂). However, PGO can shorten the treatment planning process without compromising the CI and keeping the OARs dose below the tolerance limit.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.207-215
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• 1998

방사선의 측정방법으로 현재까지 여러 방법들이 쓰여져 왔다. 여기에는 필름을 이용하는 방법, TLD를 이용하는 방법, 전리함(ion chamber)을 이용하는 방법 등이 대체로 가장 많이 쓰여지는 방법이다. 그러나 본 연구에서는 새로운 방사선측정 방법이 시도되었다. 고분자 젤과 핵자기공명영상 (MRI)을 이용한 방법이 그 것이다. 본 연구의 목적은 방사선 측정을 위한 고분자 젤을 합성하고 합성된 젤을 사용하여 젤의 방사선 흡수선량과의 관계를 MRI 영상으로부터 구해서, 이 결과를 근접치료에 쓰이는 seed 선원의 선량분포를 측정하여 가시화 시키는데 있다. 이를 위해 지름 12 cm 원통형 팬텀에 젤을 합성하고, 이 젤을 뇌정위 방사선수술에 쓰이는 30 mm 콜리메이터를 이용하여 여러 단계의 선량을 젤에 조사하였다. 이렇게 조사된 젤은 MRI 을 촬영하였고 이렇게 촬영된 MRI 영상으로부터 젤팬텀의 각 위치의 횡이완시간 (T$_2$ time)을 영상분석 소프트웨어를 이용하여 계산하였다. 그 결과 젤의 홉수선량과 횡이완시간과는 17 Gy 근처까지는 거의 반비례 ($R^2$=0.993)하는 것을 알 수 있었으며, 이 보다 높은 흡수선량에 대해서는 또 다른 관계가 있음을 알 수 있었다. 또 이것을 이용하여 HDR afterloading system 의 Ir-192 seed 선원에 의한 선량분포와 2 mCi Ir-192 seed 선원에 의한 선량분포를 측정하였다. 그리고 이 것을 각각 치료계획컴퓨터에 의한 선량분포곡선과 비교하였다. 본 연구의 결과로는 고분자 젤을 이용한 방사선의 측정방법을 시도하여 홉수선량과 젤의 특성과의 관계를 밝혔으며, 실제로 그접치료에 쓰이는 seed 선원에 의한 선량분포 곡선을 얻는데 적용하였다.