• 대한방사선치료학회지
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• 제33권
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• pp.79-88
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• 2021

목 적: 3D-bolus와 Step-bolus를 결합한 Bolus를 제작하였고, 그 유용성을 평가한다. 대상 및 방법: 3D 프린터(3D printer, USA)를 이용하여 10mm, 5mm두께로 Bolus를 제작하여 5mm두께의 Bolus에는 5mm의 Step Bolus를 결합하였다. Step bolus와 3D Bolus의 특성을 파악하기위해 두 bolus의 상대적전자밀도, HU값 및 질량밀도(mass density)의 차이를 알아보았다. 이 두개의 Bolus를 인체모형 Phantom에 적용하여 그 실효성을 확인해 보았다. 해당 phantom의 모든 윤곽설정 후, 전산화치료계획시스템(Eclipse 16.1, Varian medical system, USA)을 사용하여 치료계획을 수립하였다. 전자선6MeV을 사용하여 치료계획하고, phantom흉부쪽에 9개의 선량측정 point를 지정하였고, 해당 point에서의 Air-gap을 측정하였으며, 유리선량계(PLD)를 이용하여 적용하는 Bolus마다 동일 point에서의 선량평가를 진행하였다. 결 과: 3D-bolus 5mm와 Step-bolus 5mm를 결합한 Bolus를 제작하였고, 3D-bolus 1cm과 비교 평가하였다. 3D Bolus의 상대적전자밀도(Relative Electron Density)는 1.0559g/cm2, Step Bolus는 1.0590g/cm2로 0.01%이하의 차이여서 상대적전자밀도가 거의 일치했다. Air-gap의 경량 측정에서 Combined bolus는 3D-bolus와 비교하여 지정된 모든 point에 대해서 Air-gap은 많게는 54.32%로 줄거나 같았다. 유리선량계(PLD)를 이용한 선량측정에서는 경사진 point를 제외한 대부분의 point에서 combined bolus를 사용한 phantom에서 치료계획의 선량과의 일치도가 높았다. 결 론: 3D-bolus와 Step-bolus를 결합하여 만든 Combined bolus는 3D-bolus와 Step-bolus가 갖는 각각의 장점을 모두 갖는다. 또한 Air-gap으로 인한 선량부정확성을 억제하여 보다 향상된 선량분포를 보여주어, 효과적인 방사선 치료를 할 수 있다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.214-215
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• 2002

Generally uniform dose distribution is assumed to be formed in a target region when a conventional dose formation method using a broad proton beam, a fixed modulation technique, a bolus and an aperture is employed. However, actual situations differ. We usually find non-uniformity in the target region. This is due to the insertion of a range-compensating bolus before the patient. Since the range-compensating bolus has an irregular shape, the scattering in the bolus depends on the lateral position. Dose distribution is overlapping results of dose distribution of pencil-proton beams traversing different lateral positions of the bolus. The lateral extent of dose distribution of each pencil beam traversing the different position differs each other at the same depth in the target object. This is a cause of the non-uniformity of the dose distribution. Therefore the same lateral extent of dose distribution should be attained for different pencil beams at the same depth to obtain a uniform dose distribution. For that purpose, we propose here a bi-material bolus. The bi-material bolus consists of a low-Z material determining mainly the range loss and a high-Z material defining mainly the scattering in the bolus. After passing through the bi-material bolus, protons traversing different lateral positions will have different residual range yet with the same lateral spread at a certain depth. Using the optimized bi-material bolus, we can obtain a more uniform dose distribution in the target region as expected.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제43권1호
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• pp.9-14
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• 2020

Commercial plate bolus is generally used for treatment of surface tumor and required surface dose. We fabricated 3D-printed bolus by using 3D printing technology and usability of 3D-printed bolus was evaluated. RT-structure of contoured plate bolus in the TPS was exported to DICOM files and converted to STL file by using converting program. The 3D-printed bolus was manufactured with rubber-like translucent materials using a 3D printer. The dose distribution calculated in the TPS and compared the characteristics of the plate bolus and the 3D printed bolus. The absolute dose was measured inserting an ion chamber to the depth of 5 cm and 10 cm from the surface of the blue water phantom. HU and ED were measured to compare the material characteristics. 100% dose was distributed at Dmax of 1.5 cm below the surface when was applied without bolus. When the plate bolus and 3D-plate bolus were applied, dose distributed at 0.9 cm and 0.8 cm below the surface of the bolus. After the comparative analysis of the radiation dose at the reference depth, differences in radiation dose of 0.1 ~ 0.3% were found, but there was no difference dose. The usability of the 3D-printed bolus was thus confirmed and it is considered that the 3D-printed bolus can be applied in radiation therapy.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권1호
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• pp.33-38
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• 2017

Creating individualized build-up material for superficial photon beam radiation therapy at irregular surface is complex with rice or commonly used flat shape bolus. In this study, we implemented a workflow using 3D printed patient specific bolus and describe our clinical experience. To provide better fitted build-up to irregular surface, the 3D printing technique was used. The PolyLactic Acid (PLA) which processed with nontoxic plant component was used for 3D printer filament material for clinical usage. The 3D printed bolus was designed using virtual bolus structure delineated on patient CT images. Dose distributions were generated from treatment plan for bolus assigned uniform relative electron density and bolus using relative electron density from CT image and compared to evaluate the inhomogeneity effect of bolus material. Pretreatment QA is performed to verify the relative electron density applied to bolus structure by gamma analysis. As an in-vivo dosimetry, Optically Stimulated Luminescent Dosimeters (OSLD) are used to measure the skin dose. The plan comparison result shows that discrepancies between the virtual bolus plan and printed bolus plan are negligible. (0.3% maximum dose difference and 0.2% mean dose difference). The dose distribution is evaluated with gamma method (2%, 2 mm) at the center of GTV and the passing rate was 99.6%. The OSLD measurement shows 0.3% to 2.1% higher than expected dose at patient treatment lesion. In this study, we treated Mycosis fungoides patient with patient specific bolus using 3D printing technique. The accuracy of treatment plan was verified by pretreatment QA and in-vivo dosimetry. The QA results and 4 month follow up result shows the radiation treatment using 3D printing bolus is feasible to treat irregular patient skin.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권1호
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• pp.61-71
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• 2015

목 적 : 3D 프린터는 입력한 도면을 바탕으로 3차원의 입체 모델을 만들어 낼 수 있는 장비이다. 이러한 특징을 이용하여 방사선치료시 bolus 사용으로 인한 피부와 bolus 사이의 air gap을 최소화 할 수 있는 bolus 제작이 가능하다. 이에 본 연구에서는 3D 프린터를 이용하여 customized bolus를 제작하여 air gap과 target 선량을 상품화된 1 cm bolus와 비교하고자 한다. 대상 및 방법 : 왼쪽 chest wall에 돌출된 종양이 있는 RANDO phantom을 CT 모의치료기를 이용하여 영상 획득 후, CT DICOM 파일을 3D 프린터에 필요한 STL 파일로 변환시켰다. 이것을 이용하여 치료부위의 체표윤곽과 일치하면서 1 cm 두께를 유지하는 customized bolus 주형틀을 3D 프린터로 제작한 후 paraffin wax를 녹여 customized bolus를 만들었다. 이렇게 만들어진 customized bolus와 상품화된 1 cm bolus의 air gap을 확인하였고, air gap으로 인한 차이를 Eclipse를 이용하여 치료계획상 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$와 $V_{95%}$를 비교하였다. 결 과 : customized bolus 제작 기간은 약 3일이 소요되었다. air gap 총 용적은 customized bolus는 평균 $3.9cm^3$, 상품화된 1 cm bolus는 평균 $29.6cm^3$이었다. 상품화된 1 cm bolus를 사용할 때보다 3D 프린터를 이용하여 제작한 customized bolus를 사용하는 것이 air gap을 최소화시켰다. 6 MV photon에서 customized bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 각각 102.8%, 88.1%, 99.1%, 95.0%, 94.4%이었고, 상품화된 1 cm bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 101.4%, 92.0%, 98.2%, 95.2%, 95.7%이었다. proton의 경우 customized bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 각각 104.1%, 84.0%, 101.2%, 95.1%, 99.8%이었고, 상품화된 1 cm bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 104.8%, 87.9%, 101.5%, 94.9%, 99.9%이었다. 이처럼 치료계획에서 customized bolus와 1 cm bolus 모두 GTV의 선량은 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 GTV에 인접한 정상조직은 customized bolus의 선량이 더 적게 나타났다. 결 론 : 3D 프린터를 이용한 customized bolus가 표면이 일정하지 않은 치료부위에 사용 할 때 air gap을 줄이는 효과를 나타냈다. 그렇지만 상품화된 bolus와 피부 사이에 생기는 air gap은 target에서의 선량의 변화를 일으킬 만큼 많은 양이 아님을 알 수 있었다. 반면 chest wall에서는 air gap이 적을수록 선량이 감소함을 확인 할 수 있었다. customized bolus 제작 기간은 3일이 걸렸고, 고가의 제작비용이 든다는 문제점이 발생하였다. 따라서 3D 프린터 customized bolus의 상용화를 위해서는 저비용이고, bolus 사용으로 적합한 3D 프린터 재료 모색의 필요성이 있다고 사료된다.

• Journal of Medicine and Life Science
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• 제16권1호
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• pp.23-26
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• 2019

Total scalp irradiation is a challenging treatment because of unique concave target volume and difficulty with bolus applying. There are few reports about bolus applying methods to the entire scalp in detail. Application of conventional bolus (wax or superflab) is widely used, and it is considered effective. However, the curvature and irregularity of the scalp can produce significant air gap, resulting in inadequate radiation dose distribution. We describe a new method to applying the bolus to the entire scalp. We sutured 1 cm thickness superflab bolus on the thermoplastic mask using cotton string. This method can reduce the air gap between the bolus and scalp and be reproducible.

• 대한안전경영과학회지
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• 제17권4호
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• pp.199-206
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• 2015

The purpose of this study was to investigate radiation dose sensitivity due to displacement of human extremities in the water bolus box on radiation therapy. Water bolus box and human thigh with femur bone were constructed in computerized radiation therapy planning system to verify the absorbed dose. Two 6MV X-ray beams were irradiated bilaterally into water bolus box and then radiation dose were calculated each situation at displacement of middle axis of thigh from the center in water bolus box to right and left direction. Absorbed dose of thigh and femur bone increased by the distance of displacement. The maximum dose of thigh even increased 20% over than prescribed dose. This is in contrast to conventional concept of dose distribution in water bolus box. Based on this result, displacement of body site in the water bolus box have to be averted during radiation therapy.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권3호
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• pp.100-105
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• 2017

The purpose of the present study was to develop and evaluate patient-customized helmets with a three-dimensional (3D) printer for radiation therapy of malignant scalp tumors. Computed tomography was performed in a case an Alderson RANDO phantom without bolus (Non_Bolus), in a case with a dental wax bolus on the scalp (Wax_Bolus), and in a case with a patient-customized helmet fabricated using a 3D printer (3D Printing_Bolus); treatment plans for each of the 3 cases were compared. When wax bolus was used to fabricate a bolus, a drier was used to apply heat to the bolus to make the helmet. $3-matic^{(R)}$ (Materialise) was used for modeling and polyamide 12 (PA-12) was used as a material, 3D Printing bolus was fabricated using a HP JET Fusion 3D 4200. The average Hounsfield Unit (HU) for the Wax_Bolus was -100, and that of the 3D Printing_Bolus was -10. The average radiation doses to the normal brain with the Non_Bolus, Wax_Bolus, and 3D Printing_Bolus methods were 36.3%, 40.2%, and 36.9%, and the minimum radiation dose were 0.9%, 1.6%, 1.4%, respectively. The organs at risk dose were not significantly difference. However, the 95% radiation doses into the planning target volume (PTV) were 61.85%, 94.53%, and 97.82%, and the minimum doses were 0%, 77.1%, and 82.8%, respectively. The technique used to fabricate patient-customized helmets with a 3D printer for radiation therapy of malignant scalp tumors is highly useful, and is expected to accurately deliver doses by reducing the air gap between the patient and bolus.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권1호
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• pp.93-101
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• 2017

목 적: 유방암 방사선 치료에서 조직등가보상체의 단점을 해결하기 위해 황동그물망보상체(Brass mesh bolus)가 최근 연구되고 있다. 본 연구의 목적은 국내에 처음 소개되는 황동그물망보상체의 안정성을 조사하고, 표면선량을 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 조직등가보상체 5 mm와 가장 비슷한 황동그물망보상의 두께를 확인하기 위해 표면선량을 측정하였다. 6 MV 선형가속기와 광자극형광선량계(optically stimulated luminescent dosimeter, OSLD)를 사용하였다. 흉곽팬텀을 이용한 2문 대항접선조사를 황동그물망보상체와 조직등가보상체의 비교를 통하여 연구에 적용하였다. 결 과: 표면선량 측정을 기반으로 조직등가보상체 5 mm와 가장 유사한 두께는 황동그물망보상체를 두 겹에 해당되는 3 mm였고, 평균 상대오차율은 0.38 %였다. 흉곽팬텀을 사용한 황동그물망보상체의 표면선량은 조직등가보상체에 비해 약 1.069배 증가하였다. 결 론: 본 실험에서 황동그물망보상체는 기존 조직등가보상체 선량균등도가 향상된 것으로 확인되었다. 실험을 바탕으로 황동그물망보상체가 기본 조직등가보상체를 대체 가능 할 것으로 사료된다. 하지만 다양한 임상적 평가가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제28권1호
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• pp.7-16
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• 2016

목 적 : 변형 근치적 유방절제술(modified radical mastectomy, MRM)후 흉벽에 전자선 치료를 받는 환자에게 3D-bolus와 step-bolus를 각각 적용하여 유용성을 비교 평가하였다. 대상 및 방법 : 본 연구는 광자선과 전자선을 이용한 역하키스틱법 방식으로 치료계획이 수립된 총 6명의 유방암 환자를 대상으로 하였다. 전방흉벽에 대한 전자선 처방선량은 회당 180 cGy로 3D 프린터(CubeX, 3D systems, USA)로 제작된 3D-bolus와 본원에서 자체 제작한 기존의 stepbolus를 적용하였다. 3D-bolus와 step-bolus에 대한 표면선량은 GAFCHROMIC EBT3 film (International specialty products, USA)을 이용하여, bolus의 다섯 측정지점(iso-center, lateral, medial, superior, and inferior)에 대한 선량 값을 통해 비교 분석하였다. 또한 3D-bolus와 step-bolus 적용에 따른 치료계획을 각각 수립하여 그 결과를 비교하였다. 결 과 : 표면선량은 3D-bolus 적용 시 평균 179.17 cGy이고 step-bolus는 172.02 cGy였다. 처방선량 180 cGy에 대한 평균 값의 오차율은 3D-bolus 적용 시 -0.47%이고 step-bolus는 -4.43%였다. 측정지점 iso-center에서의 오차율은 3D-bolus 적용 시 최대 2.69%의 차이를 보였고, step-bolus는 5.54%였다. 치료의 오차범위는 step-bolus에서 약 6%이고, 3D-bolus는 약 3%였다. 치료계획을 통해 비교한 흉벽의 평균 표적선량은 0.3%로 큰 차이를 나타내지 않았다. 그러나 폐와 심장의 평균 표적선량은 step-bolus에 비해 3D-bolus에서 -11%와 -8%로 감소하였다. 결 론 : 본 연구 결과로 볼 때 흉벽에 대한 피부표면의 접촉면이 고려된 3D-bolus는 step-bolus에 비하여 환자 피부에 잘 밀착되고, 정밀한 흉벽두께 보상이 가능하기 때문에 선량 균일성이 향상됨을 확인하였다. 또한 흉벽에 대한 선량은 동일하지만 인접장기의 선량을 감소시켜 정상조직을 더 많이 보호함으로써 3D-bolus가 임상적으로 유용한 보상체로 사용될 것으로 사료된다.