• Radiation Oncology Journal
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• 제10권1호
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• pp.95-100
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• 1992

LINAC 뇌정위적 방사선 수술은 multiple noncoplanar arc, 3 차원 선량 계산 및 많은 조사 변수들이 사용되기 때문에 간단한 경우에도 최적 선량분포를 얻기 위해서는 많은 시간이 요구된다. 본 논문에서는 실험적 방법과 분석적 방법을 통한 유용한 방법을 제시하기 위한 것으로서, 보다 자세한 방법 및 내용은 앞으로의 발표 논문에서 다루게 된다. 실험적 방법으로 2가지 방법에의하면, 첫번째 방법은 multiple isocenter를 이용하는 것이고, 두번째 방법은 beam's eye view와 field shaping을 이용한 conformal therapy이다. 분석적 방법은 최적 조사조건을 찾기 위하여 computer-aided design optimization 방법을 이용하는 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권1호
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• pp.17-24
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• 1997

선형가속기를 이용한 뇌정위 방사선수술을 시행하기 위하여 PC에서 실행 가능한 치료 계획시스템을 개발하였다. 128 MB RAM 용량의 Pentium Pro 200 MHz의 PC에서 Windows 95를 기반으로 하였으며, Research Systems사의 프로그램 제작 툴인 IDL을 이용하여 프로그래밍 하였다. Brown-Robert-Wells(BRW) 정위틀을 두개골에 고정한 후 전산화단층촬영을 시행하여 얻은 영상데이터를 광자기디스크를 이용하여 PC에서 입력받을 수 있도록 인터페이스를 구축하였다. 영상데이터를 입력시킨 후 각 단면영상에서의 정위틀의 위치를 자동으로 인식하고 정위좌표계를 설정하여 단변영상의 좌표, 기울어짐, 축소율 등을 정확히 계산하여 보정할 수 있다. 좌표계의 설정이 이루어지면 각 단면에서 표적 및 방사선 민감 조직들의 외곽선을 입력, 수정한다. 외곽선의 입력이 종료되면 표적의 중심이 결정되고 방사선 수술을 위한 빔의 설계한다. 빔 설계의 효율성을 위하여 Beam's eye view(BEV) 및 Room's eye view(REV)를 동시에 확인할 수 있도록 개발하였다. 빔의 설계가 끝나면 3 차원적인 선량계산을 시행한다 .5개의 arc로 설계하였을 때 선량계산에 소요되는 시간은 약 1-2 분이었다. 선량분포는 각 단면영상에서 확인할 수 있으며 표적 및 주변 방사선 민감 조직들의 Dose-Volume Histogram(DVH)을 평가하여 선량분포 및 치료계획의 합리성을 정량적으로 분석할 수 있도록 구현하였다. 기본적인 기능을 지원하는 PC 기반의 뇌정위 방사선수술을 위한 치료계획시스템으로 앞으로 임상적용이 가능할 것으로 생각된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.189-191
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• 2002

In the proton therapy using a gantry system, periodical verification of iso-center position is very important to assure precision of patient positioning system at any gantry angles in proton treatment. In the gantry system, there are three different types of iso-center; 1) in a geometrical view, 2) in an X-ray beam's eye view, 3) in a proton beam's eye view. Idealistically, they would be an identical point. They could, however, be different points. It may be a source of errors in patient positioning. At PMRC, we have established a system of verification for iso-center positions using a stainless ball of 2-cm in diameter and an imaging plate. This system provides the relation among a center of a patient target position, a center of proton irradiation field, and/or a center of X-ray field in accuracy of 50$\square$m in the 2) and 3) views, as images of a center of the stainless ball and a center of a 100 mm${\times}$100 mm-aperture brass collimator recorded on the imaging plate, which is setup at 1-cm behind the ball. In addition, it provides simultaneously the images of the ball and the collimator on an imaging intensifier (II), which is setup downstream of the proton or X-ray beam. We present a method of quality assurance (QA) for calibration of iso-center position in a rotation gantry system at PMRC and the performance of this system. A proton beam position on the 1$\^$st/ scatterer in the nozzle of the gantry affects less sensitive (reduced by a factor of 1/5) to the results of the iso-center position. The effect is systematically correctable. The effect of the nozzle (or the collimator) position is less than 0.5 mm at the maximum extraction (390 mm).

• Radiation Oncology Journal
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• 제11권2호
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• pp.431-437
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• 1993

방사선 수술에 있어서 선량 형태를 변형시키기 위한 조사변수들의 선택은 중요한 문제이다. 선형가속기를 이용한 뇌정위적 방사선 수술은 통상 원형 조사면과 다중 arc를 이용하여 구형 형태의 선량을 얻는 방법을 이용하고 있다. 그러나, 병소가 임의의 형태인 경우 구형의 선량으로서는 병소 이외에 정상조직도 많은 선량이 가해지게 된다. 현재 병소형태의 선량을 얻기 위한 방법으로 multiple isocenters를 이용하거나, 각 arc에 달리 weights를 주는 방법을 사용하고 있다. 본 논문에서는 병소의 beam's eye view를 이용하여 조사 위치에서 조사면을 shaping하는 새로운 방법에 대하여 논의하고자 한다. 이러한 conformal조사 방법은 병소와 정상조직의 가시적인 3차원 선량분포와 dose volume histogram의 분석 방법을 통하여 검증되었다. conformal 방법을 이용한 경우 multiple isocenter를 이용한 경우보다 적은 arc 수를 가지고도 상응하는 dose gradient와 더 나은 선량의 균질성을 얻을 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제11권1호
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• pp.49-57
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• 2000

방사선 치료에 따른 방사선량 최적화 문제를 풀기 위한 새로운 방법이 제시되었다. 기존의 2차원 치료계획과는 달리 3차원 문제에서는 모든 조건이 훨씬 복잡하고 관련된 변수도 많아지기 때문에 문제를 해결하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 3차원 선량최적화 문제를 접근하는데 있어서, 해가 존재할 수 있는 범위를 줄여주고, 중요한 파라미터들을 미리 구해주어서 치료계획에 관련된 변수를 줄이는 방법을 연구하였다. 먼저 선형가속기와 환자좌표계사이의 좌표변환을 이용하여 두부 내의 중요기관을 피하는 빔 위치를 찾았다 그리고 임의의 빔 위치에 대해 병소를 완전히 감싸는 빔 크기와 콜리메이터 회전각을 구하였다. 그 결과 가능한 빔 위치를 줄여줄 수 있었고, 빔 크기와 회전각에 대한 의존성을 없앨 수 있었다. 따라서 고려해야할 변수의 조합이 크게 줄어들게 되었고, 목적함수를 이용한 선량최적화에 있어서 최소한의 변수로만 계산이 가능하게 되었다. 위의 결과를 이용하여 임상에 널리 쓰이는 2차원 방사선치료계획의 선량최적화 문제를 해결하였다. 선량기울기, 중요기관의 선량, 선량분포 균일도를 조합한 목적함수를 최소화하는 최적해를 step search 방법을 이용하여 구하였다. 그리고 이 최적해를 이용한 선량분포로부터 새로운 방법에 의한 선량최적화의 가능성을 확인할 수 있었고, 후속 연구를 통하여 상용 방사선 치료계획 시스템에 적용함으로써 임상에 쓰일 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제21권1호
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• pp.24-28
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• 1998

A conventional treatment machine shapes x-ray fields by a set of dense metal collimators(jaws) built into the machine. These collimators are positioned by the therapist using hand controls in the treatment room, and usually remain stationary during treatment. The collimator jaws of treatment machines produce rectangular beams. Conventional beam shaping is accomplished through the use of a combination of these collimator jaws and secondary custom beam blocks attached to the accelerator beyond the collimator Jaws. The jaw positions for a particular field can be retrieved from a computer. One application of this increased capability is replacement of beam blocks for field-shaping with the MLC. There are three basic applications of the MLC. The first application is to replace conventional blocking. A second function of the MLC is related to conformal therapy, adjusting the field shape to match the beam's eye view projection of a planning target volume during treatment. The third application is the use of the MLC to achieve beam intensity modulation. The aim of this paper is to provide basic principle and to state fundamental concepts needed to implement the use of a multileaf collimator in the conventional clinical setting. The use of MLC field shaping is likely to save time and to incur a lower operating cost when compared to the use of beam blocks.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제4권5호
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• pp.297-304
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• 2015

A multilayer gaseous detector has been developed for fast dose-verification measurements of raster-scan-mode therapeutic beams in particle therapy. The detector, which was constructed with eight thin parallel-plate ionization chambers (PPICs) and polymethyl methacrylate (PMMA) absorber plates, is closely tissue-equivalent in a beam's eye view. The gas-electron signals, collected on the strips and pad arrays of each PPIC, were amplified and processed with a continuous charge.integration mode. The detector was tested with 190-MeV raster-scan-mode beams that were provided by the Proton Therapy Facility at Samsung Medical Center, Seoul, South Korea. The detector responses of the PPICs for a 190-MeV raster-scan-mode proton beam agreed well with the dose data, measured using a 2D ionization chamber array (Octavius model, PTW). Furthermore, in this study it was confirmed that the detector simultaneously tracked the doses induced at the PPICs by the fast-oscillating beam, with a scanning speed of 2 m s-1. Thus, it is anticipated that the present detector, composed of thin PPICs and operating in charge.integration mode, will allow medical scientists to perform reliable fast dose-verification measurements for typical dynamic mode therapeutic beams.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제20권2호
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• pp.79-82
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• 1997

Image-based three dimensional radiation treatment planning(3D RTP) has a potential of generating superior treatment plans. Advances in computer technology and software developments quickly make 3D RTP a feasible choice for routine clinical use. However, it has become clear that an evaluation of a 3D plan is more difficult than a 2D plan. A number of tools have been developed to facilitate the evaluation of 3D RTP both qualitatively and quantitatively. For example, beam's eye view(BEV) is one of the most powerful and time-saving method as a qualitative tools. Dose-volume histogram(DVH) has been proven to be one of the most valuable methods for a quantitative tools. But it has a limitation to evaluate several different plans for biological effects of the tissue and critical organ. Therefore, there is a strong interest in developing quantitative models which would predict the likely biological response of irradiated organs and tissues, such as tumor control probability(TCP) and normal tissue complication probability(NTCP). DVH and NTCP of hepatoma were evaluated for three dimensional conformal radiotherapy(3D CRT). Also, 3D RTP was analysed as a dose optimization based on beam arrangement and beam modulation.

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

• 전자공학회논문지S
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• 제35S권8호
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• pp.1-11
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• 1998

차세대 정보 통신 서비스의 고도화를 위해 추구되는 핵심 기술 중의 하나가 가시화를 통한 실감(Sensation of Reality) 서비스의 구현이다. 정보 통신 서비스의 가시화를 통한 실감화는 3차원 동영상 통신 기술의 개발없이는 구현이 불가능하다. 3차원 동영상 통신의 구현에 있어 가장 큰 문제점은 3차원 동영상에 포함된 많은 정보량을 전송할 수 있는 전송 기술과 3차원 영상을 촬영하고 실시간으로 표시할 수 있는 기술이 아직 확립되어 있지 않다는 것이다. 현재 확립되어 있는 3차원 동영상 기술은 주로 입체 방식(Stereoscopic Type)으로 실감을 얻기가 어렵다. 입체영상 보다 실감을 더해 주는 영상은 눈의 움직임과 함께 입체 영상이 연속적으로 변하게 하는 다시점(Multiview) 3차원 영상이다. 다시점 3차원 영상시스템을 8대의 카메라와 빔 프로젝터 그리고 홀로그래픽 스크린을 이용하는 시분할(Time Multiplexing) 방식에 의해 구현했다. 이 시스템에서 다시점 영상은 8대의 카메라에 의해 촬영되며, 이 촬영된 영상은 신호변환기에 의해 색상별로 한 개의 채널로 합성되어 초당 480 프레임 주파수로 빔 프로젝터에 의해 홀로그래픽 스크린에 투사된다. 빔 프로젝터의 영상은 띠형(Strip Type) 액정 셔터를 통해 홀로그래픽 스크린에 투사되게 되며, 이 띠형 액정 셔터는 홀로그래픽 스크린상에 투사된 영상을 볼 수 있게 시역을 형성한다. 각 카메라는 대응하는 띠형 액정 셔터들과 동기되어 움직이므로, 각 카메라의 영상은 대응하는 액정 셔터를 통해 투사하게 되어 시역에서는 다시점 3차원 영상의 시청이 가능해진다.