• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제9권2호
• /
• pp.89-94
• /
• 1998

자기공명영상을 정위적 방사선 수술에 이용하기 위한 우선 과제로 비교적 균일한 phantom에서 자기공명영상으로 구한 정위적 표적점이 실제 방사선수술시의 방사선 빔의 isocenter와 일치하는지 확인하고자 하였다. 무 속에 임의의 표적점이 표시된 선량측정용 필름을 끼우고 head ring 을 고정시킨 다음 자기공명영상올 얻어 방사선 수술용 planning computer 로 표적점의 정위적 좌표를 구한 다음 실제 치료와 같이 무 phantom 을 테이블에 고정한 후 구해진 표적점의 좌표를 isocenter로 하여 방사선을 조사하고 필름을 현상하여 필름에 표시한 표적점과 실제 방사선이 조사된 부위의 선량분포의 중심을 비교하였는데 오차가 0.5 mm 이내였다. 따라서 무와 같은 비교적 균일한 phantom 에서는 표적점과 실제 방사선이 조사된 부위의 선량분포의 중심이 잘 일치함을 알 수 있었다. 또 다른 방법으로 자기공명영상의 왜곡의 정도를 직접 확인하기 위해서 아크릴에 1 cm 간격으로 구멍을 뚫고 오일방울을 넣어준 후 아크릴 phantom을 무 속에 수평과 수직방향으로 삽입한 뒤 자기공명영상을 얻은 후 각각의 좌표를 구하여 자기공명영상의 수평과 수직방향에서 왜곡의 정도를 측정하였다. 결과는 균일한 물질 내에서는 7 cm 거리에서 0.4 mm 이내의 오차를 보여서 비교적 잘 일치하였다. 그런데 이 측정과정에서 device 자체와 digitizing 과정의 오차가 있는 것으로 판단되므로 더 정교한 device 의 제작이 필요한 것으로 생각된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제23권1호
• /
• pp.15-25
• /
• 2012

부피적조절회전방사선치료(VMAT)의 정도관리를 TG-119에서 제시된 권고안을 통해 평가하고자 하였다. 또한 선택적 최적화 변수에 따른 치료계획의 평가와 그에 따른 선량학적 특성을 평가하고자 하였다. Varian사의 iX선형가속기와 Nucletron사의 Oncentra MasterPlan 치료계획장치를 결합하여 VMAT 치료계획을 수립하였다. TG-119에 제시된 5가지의 구조세트를 이용하여 아크 수, 겐트리 간격, 치료 시간 등의 선택적 최적화 변수(selectable optimization parameters)를 변화하여 치료 계획의 평가와 선량검증을 통해 정확성을 평가하였다. 치료계획의 평가는 선량체적히스토그램을 이용하여 표적과 위험장기의 평균값과 표준편차를 이용하였으며 선량검증은 이온 전리함과 $Delta^{4PT}$ bi-planar diode array를 이용하였다. 치료계획의 평가에서 싱글 아크의 경우 C-shape (hard)를 제외한 다른 구조세트에서 목표한 선량에 근접하는 결과를 보였으며 듀얼 아크의 경우에는 C-shape (hard)를 제외한 다른 구조세트에서 제시한 목표 선량에 도달하였다. 또한 선택 변수에 대한 평가에서는 전립선과 같은 간단한 구조 세트에서는 아크 수에 따른 치료계획의 차이는 거의 나타나지 않았으나, 두경부와 같은 복잡한 구조에서는 듀얼 아크가 위험장기에 대하여 좀 더 우수한 결과를 나타내었다. 겐트리 간격의 크기 변화에 의한 선량분포는 $6^{\circ}$에 비해 $4^{\circ}$의 겐트리 간격이 우수하였으나 $2^{\circ}$ 간격과는 거의 차이가 없었다. 점선 량의 정확성 평가에서는 표적과 위험장기에 대한 점선량의 측정값과 계산값의 평균오차는 싱글 아크와 듀얼 아크 모두 3% 이내였으며, 신뢰구간은 싱글아크와 듀얼 아크가 4% 내로 허용범위 안에 포함되었다. 겐트리 간격의 크기에 따른 점선량의 정확성 평가에서는 $2^{\circ}$, $4^{\circ}$, $6^{\circ}$ 모두 3% 이내였으며, 표적과 위험장기에 대한 신뢰한계(Confidence limit)는 5% 내로 허용범위 안에 포함되었다. $Delta^{4PT}$를 이용한 싱글 아크와 듀얼 아크의 선량분포 측정에서는 허용기준 3 mm/3%를 통과하는 감마인덱스는 평균 $98.72{\pm}1.52%$와 $98.30{\pm}1.50%$이었으며 신뢰한계는 2.99%와 3.74%로 허용범위 내에 포함되었다. 겐트리 간격의 크기에 따른 선량의 정확성은 간격이 적을수록 우수한 결과를 나타냈다. 본 연구에서는 VMAT의 정도관리를 TG-119에서 제시된 시험을 수행하였으며 제시된 모든 구조 세트에 대하여 허용기준을 모두 만족하였다. 또한 사용자가 선택할 수 있는 최적화 변수의 변화에 대한 치료계획과 선량학적 영향을 분석하였으며 각 상황에 따른 임상적 특성에 맞는 변수를 선택하는 것이 중요하다고 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제25권3호
• /
• pp.128-138
• /
• 2014

여닫이형 방사선 치료에서, 잔여 움직임으로 인하여 방사선은 실직적인 질병의 부위 뿐만이 아니라 주변 정상조직까지 투여 되도록 되어 있다. 비록 표적이 방사선 투여 중 움직이지만, 방사선이 최소한도로 실질적인 부위 (임상적 표적 체적)에 조사되기를 원한다. 본 연구의 목적은 여닫이형 치료에 있어서 방사선이 실질적인 표적에 투여되는지를 검증하고, 여닫이 범위, 움직임의 정도 및 임상적 표적체적의 크기의 변화에 따라, 표적및 주변 조직에 투여되는 방사선의 경향을 연구하는 데 있다. 이 목적을 달성하기 위하여, 실험 및 이론적인 연구를 고안하여 수행하였다. 직육각형 및 피라미드형의 표적 체적을 내포하는 팬텀을 만들어 움직이며 4차원 영상을 얻었다. 여러 여닫이 범위를 얻어진 영상에 적용하여 치료계획용 내부표적(표적체적 및 내부 움직임범위포함)을 만들었다. 직육각형 표적에는 전통적인 치료계획을 그리고 피라미드형 표적에는 세기 변조형 치료계획을 세웠다. 평판형 다이오드에 치료계획에서 얻어진 여닫이형 방사선을 수직으로 조사하여 실험적으로 선량평가를 수행하였고 또한 움직이는 상황에서 선량투여를 전산적으로 모사하였다. 본 연구는 두 표적에 대한 반음영 영역의 확장 및 움직임으로 인하여 방해 받았으나 확실하게 수행된 표적 선량투여 그리고 주변 조직에 투여된 상당량의 선량등을 수반하는 잔여움직임의 영향을 정량적으로 그리고 해석적으로 분석하였다. 선량-체적 히스토그램 분석에 따르면, 내부표적에는 여닫이 범위 또는 움직임 정도가 감소함에 따라 또한 표적체적이 증가함에 따라 선량이 증가함을 보였고, 내부 움직임 범위에 해당하는 체적에 대하여는 여닫이 범위 또는 움직임 정도가 감소함에 따라 선량이 증가하였고, 마지막으로 주변 정상조직에 대하여는, 내부 움직임 범위와는 반대의 경향을 보였다. 본 연구는 잔여움직임의 영향에 대하여 확실한 이해를 주었고 호흡행태가 재생되는한 불연속적인 투여과 표적의 움직임에도 불구하고 여당이형 방사선 치료는 안전함을 입증하였다. 본연구에서 수반된 절차와 전산적 모델은 여닫이형 치료의 시작점 검증, 주기적인 품질관리 및 환자별 검증에 사용될 수 있다. 환자별 영상에 선량을 재구성하는 방향으로 추후 연구가 필요하다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제18권1호
• /
• pp.48-54
• /
• 2007

본 연구는 MOSFET (Metal Oxide Semiconductors Fleid Effect Transistors) 선량계의 교정과 특성분석을 위해서, 자체 팬톰을 개발하고 이 팬톰을 적용하여 표준감도와 고감도 두 종류의 MOSFET선량계의 특성을 비교 평가하는 것이다. 본 연구에서 개발한 팬톰은 직경 10cm의 반구형 모양인 팬톰과 1cm 두께 $30{\times}30cm^2$의 평판형의 팬톰으로 아크릴로 제작되었다. 평판형 팬톰은 MOSFET 선량계의 교정과 선량재현성, 선량직선성, 선량률 의존성을 측정하는데 사용하였으며 반구형 팬톰은 빔 입사각도 및 선량계 방향에 대한 MOSFET 선량계 특성을 분석하기 위해서 사용하였다. 모든 측정과정은 선형가속기(CL21EX, Varian, USA)의 6 MV 광자선, SSD 100cm, 조사면 $10{\times}10 cm^2$에서 수행하였다 선량계 교정과 선량재현성 평가에 사용된 5개의 표준감도와 고감도 MOSFET 선량계에 각각 200 cGy로 5번 반복 조사하여 $1.09{\pm}0.01{\sim}1.12{\pm}0.02,\;2.81{\pm}0.03{\sim}2.85{\pm}0.04mV/cGy$. 범위의 평균 교정계수가 결정되었고 선론쌔현성은 두 선량계 모두 2%이내로 거의 동일하였다. $5{\sim}600\;cGy$ 범위에서의 선량직선성은 두 MOSFET 선량계 모두 결정계수 $R^2=0.997$, 0.999인 좋은 선량직선성을 나타내었다. 200 cGy로 $100{\sim}600\;MU/min$ 범위의 선량률 의존성도 1%이내로 두 선량계가 동일하게 나타났다. 그러나 빔 입사각도와 선량계 방향의 의존성 평가에서, 표준감도와 고감도 MOSFET선량계는 평균적으로 빔 입사각도에 대해 13%, 10%의 변동폭과 ${\pm}4.4%$와 ${\pm}2.1%$의 표준편차가 있었으며, 선량계 방향에 대해 5%, 2%의 변동폭, ${\pm}2.1%$와 ${\pm}1.5%$의 표준편차로 두 선량계 간 현저한 차이를 나타났다 그러므로 여러 방향의 치료빔을 사용하는 방사선 치료의 선량검증을 위해서는 빔 입사각도와 선량계 방향의 의존성이 적은 고감도 MOSFET 선량계를 사용하는 것이 표준감도 WOSFET 선량계를 사용하는 것보다는 더 정확한 선량검증을 수행할 수 있을 것으로 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제29권2호
• /
• pp.107-114
• /
• 2011

목 적: 뇌 두경부 종양의 방사선치료에서 전자조사문영상장치(electronic portal imaging device)를 이용한 조사문 영상에서 제2경추 치상돌기(dens)의 좌우 위치변화를 측정하고 이것이 치료에 미치는 임상적 의의에 대해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2009년 1월 1일부터 2010년 6월 30일까지 뇌 두경부 종양으로 해당 부위에 3차원 입체조형방사선치료 또는 세기조절방사선치료를 받았던 21명의 환자를 대상으로 하였다. 모의치료 시 획득한 디지털재구성사진과 방사선치료 기간 중 정기적으로 촬영한 전면 조사문영상에서 코중격과 치상돌기의 X축 방향에서 위치오차를 측정하였다. 또한 방사선치료 계획용 프로그램을 이용하여 위치오차가 발생하였을 때, 주변 정상 장기 및 치료 표적의 선량 분포에 미치는 영향을 알아보았다. 결 과: 총 확인한 조사문영상은 400개였다. 평균 위치오차는 절대값으로 측정하였을 때 코중격에서 0.16 mm, 치상돌기에서 0.33 mm였다. 3 mm 이상 오차를 보인 경우가 코중격에서는 43번(10.7%), 치상돌기에서는 133번(33.1%)이었고, 5 mm 이상 오차를 보인 경우는 코중격에서는 없었으나 치상돌기에서는 11번(2.7%) 확인 되었다. 5 mm 이상 dens의 위치오자가 발생한 경우를 방사선치료 계획용 프로그램을 이용하여 재현해 보았을 때, 임상표 적체적의 선량조사 감소(V95: 100%${\rightarrow}$87.2%), 척수의 과도한 선량 조사가 이루어지는 것으로 나타났다(V45: <0.1%${\rightarrow}$12.6%). 결 론: 뇌 두경부의 방사선조사 시에 전자조사문영상장치를 이용하여 일부 환자들에서 치상돌기 오차를 비교적 쉽게 발견할 수 있는데, 코(얼굴의 앞면) 부분이 잘 맞더라도 5 mm 이상의 치상돌기 위치 오차가 발생할 수 있으므로 주의가 필요하겠다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제21권1호
• /
• pp.113-119
• /
• 2010

GafChromic EBT2 필름 dosimetry에 필요한 품질 관리용 소프트웨어를 개발하였다. 개발한 프로그램에서는 EBT2 필름특성에 맞게 붉은색, 초록색, 파란색 및 회색 채널에 따른 필름 교정이 가능하도록 하였다. 또한 평판형 스캐너의 빛의 산란 효과나 필름 내 방사선에 반응하는 물질(active layer)의 두께 차이가 선량 검증에 미치는 영향을 평가할 수 있도록 하였다. EBT2 필름을 이용한 측정 결과는 방사선 치료계획 시스템, ECLIPSE 또는 2차원 이온 전리함 배열의 선량 값과 비교할 수 있다. 개발한 소프트웨어를 이용한 GafChromic EBT2 필름의 선량 검증은 파일 입력, 잡음 제거, 배경 보정(background) 및 반응 물질 보정(active layer correction), 선량 계산 및 평가 단계를 통해서 이루어진다. 절대적 또는 상대적 배경 보정 방법을 선택적으로 적용할 수 있으며 필름 교정 결과 및 교정 곡선에 대한 적합식(fitting equation)은 결과 파일로 출력할 수 있다. 선량 행렬의 화소 크기 조정을 위한 보간법, 대화식 영상 이동 및 회전 기능을 이용하여 선량 행렬 간 구조적 위치를 일치시킨 후, 빔 측면도(beam profile) 및 등선량곡선(isodose curve)을 비교할 수 있다. 또한 거리 및 선량 차이에 대한 허용값을 적용하여 gamma index 및 gamma histogram을 이용한 선량 분석이 가능하다. 60도 동적 쐐기 조사면과 전립선 세기조절방사선치료의 조사면을 이용하여 개발한 소프트웨어의 기초 성능 평가를 수행하였을 때, 동적 쐐기 조사면에서 ECLIPSE와 EBT2 필름 간 절대적 빔 측면도는 3% 오차 범위 내에서 일치하였다. EBT2 필름을 이용한 두 종류의 선량 검증 모두, 99% 이상의 영역이 3 mm, 3%의 gamma index의 평가 기준을 만족하였다. 개발한 선량 검증용 소프트웨어를 이용하여 주기적으로 수행되는 일반적인 품질관리뿐만 아니라 빔의 세기가 조절된 복잡한 조사면의 품질관리에도 활용할 수 있으며, Radiochromic 필름을 이용한 선량 평가에 필요한 유용한 분석 툴을 제공할 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제15권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2004

방사선 치료과정에서 가장 중요한 것은 환자에게 조사된 흡수선량을 검증하는 것이다. IMRT에 사용되는 방사선의 물리적 특성을 결정하고 환자에 조사된 선량분포를 검증할 수 있는 정밀한 선량 측정 장치가 필요하다. 본 연구에서 2차원 광자선의 선량검증을 위해 만들어진 BInS (Beam Intensity Scanner)에 관하여 논의한다. BInS에 있는 Scintillator는 광자선이나 전자선에 조사되면 형광을 발생하는 Gd$_2$O$_2$S:Tb를 주성분으로 한다. Scintillator에서 발생된 형광은 디지털 비디오카메라에 의해 수집되어 디지털 신호로 바뀌고 자체 제작한 소프트웨어에 의해 분석되며 상대적인 선량 분포가 3차원 그림으로 표시된다. BInS가 IMRT에서 사용가능한지를 알아보기 위하여 치료에 관련된 몇 가지 측정을 하였다. IMRT의 주요 작동방식 중의 하나인 SMLC (static multileaf collimator) 방식에서는, leaf들의 동작을 통제하여 만들어지는 여러 개의 정적 조사면적(static portal)을 통하여 IMB (intensity modulated beam)이 만들어진다. 따라서 여러 개의 정적 조사면적이 연달아 맞닿아 있는 경우, 연속된 두 조사면적의 경계면에서 penumbra와 산란된 광자들이 겹쳐지고 따라서 hot spot이 생기게 된다. 이와 같이 SMLC 방식에서 나타나는 inter-step hot spot들의 존재를 BInS를 이용하여 측정하여 가시화하였고 또한 그것들을 제거하는 실험적 방법도 제시하였다. IMRT에서 사용되는 다른 주요한 작동방식인 DMLC (dynamic multileaf collimator)는 광자선이나 전자선을 제어하는 leaf의 작동방식이 다르기 때문에 SMLC 방식과는 다른 특성을 보인다. 따라서 BInS를 이용하여 SMLC와 DMLC 방식에 의해 실제로 target에 투사된 선량을 측정 비교하였다. 비록 같은 선량을 target 부위에 투사하기로 계획했을지라도, 실제로는 산란된 광자와 전자들 때문에 DMLC 방식에 의한 선량이 SMLC 방식에 의한 선량보다 14.8%나 큰 것으로 측정되었다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.43-48
• /
• 1999

Purpose : For practical application of the MR image for stereotactic radiosurgery, the target point achieved by acquisition of MR image in a relatively homogeneous phantom has to agree with the actual isocenter of irradiation in real radiosurgery and the amount of distortion of the MR image should be known. Materials and Methods : A dosimetric film with a random target point was inserted into a radish vertically and horizontally on axis Z and they were fixed with a headring. After image acquisition by stereotactic radiosurgery planning system, we achieved stereotactic coordinate of the target point and examined irradiation using the coordinate acquired as isocenter. After the irradiation, the film in the radish was developed and processed and the degree of coincidence between the target point marked on the film and the center of the radiation distribution. In order to measure the degree of distortion of the MR image in a different way, an acryl phantom was made and punctures were made at intervals of 1 cm and a drop of oil was dropped into it. Then, it was inserted into the radish vertically and horizontally on axis Z to acquire the MR image. Each coordinate was achieved and the estimation of distortion of MR image was made both in vertical and horizontal directions Results : The film from the radio was developed and for the one inserted vertically on axis Z, there was a good coincidence in the discrepancy between the target point marked on the film and the center of the radiation distribution. For the one inserted horizontally, the discrepancy between them was under 0.5 mm. As a result of estimating distortion of MR image using acryl, the discrepancy was under 0.45 mm in the case of the phantom inserted vertically on axis Z, and that of the one inserted horizontally was 1.4 mm. Conclusion : We were able to confirm good coincidence in homogeneous phantom in actual treatment position of radiosurgery using the MR image and the discrepancy measured in the analysis of distortion of the MR image did not exceed the permissible level. Therefore, it was evident the system of the hospital is suitable for radiosurgery using MR image.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제29권2호
• /
• pp.59-65
• /
• 2018

This paper describes the clinical use of the dose verification of multileaf collimator (MLC)-based CyberKnife plans by combining the Octavius 1000SRS detector and water-equivalent RW3 slab phantom. The slab phantom consists of 14 plates, each with a thickness of 10 mm. One plate was modified to support tracking by inserting 14 custom-made fiducials on surface holes positioned at the outer region of $10{\times}10cm^2$. The fiducial-inserted plate was placed on the 1000SRS detector and three plates were additionally stacked up to build the reference depth. Below the detector, 10 plates were placed to avoid longer delivery times caused by proximity detection program alerts. The cross-calibration factor prior to phantom delivery was obtained by performing with 200 monitor units (MU) on the field size of $95{\times}92.5mm^2$. After irradiation, the measured dose distribution of the coronal plane was compared with the dose distribution calculated by the MultiPlan treatment planning system. The results were assessed by comparing the absolute dose at the center point of 1000SRS and the 3-D Gamma (${\gamma}$) index using 220 patient-specific quality assurance (QA). The discrepancy between measured and calculated doses at the center point of 1000SRS detector ranged from -3.9% to 8.2%. In the dosimetric comparison using 3-D ${\gamma}$-function (3%/3 mm criteria), the mean passing rates with ${\gamma}$-parameter ${\leq}1$ were $97.4%{\pm}2.4%$. The combination of the 1000SRS detector and RW3 slab phantom can be utilized for dosimetry validation of patient-specific QA in the CyberKnife MLC system, which made it possible to measure absolute dose distributions regardless of tracking mode.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.9-17
• /
• 2017

감마나이프 방사선수술(GKRS)의 높은 정밀도와 정확성은 치료 성공을 위한 기본 요건이다. 방사선의 급격한 감소와 함께 정교한 방사선 전달 및 선량 기울기가 임상적으로 적용되어야 하므로 방사선량 측정 및 기하학적 정확성을 보장하고 감마나이프 방사선수술에서 발생할 수 있는 모든 위험 요인을 줄이기 위해서는 전용 정도관리(QA) 프로그램이 필요하다. 본 연구에서는 독립적인 검증 프로그램 가변 타원체 모형화기술(Variable Ellipsoid Modeling Technique: VEMT)을 적용해서 감마나이프 치료계획 시스템 렉셀 감마플랜의 알고리즘에 사용된 단일 샷 선량 분포의 정확성을 검증하였다. 감마나이프 퍼펙션(PFX)에 장착한 직경 160 mm의 구형 ABC 팬텀에 조사한 단일 샷의 선량 분포를 평가했다. 단일 샷의 조사는 ABC 팬텀의 중심으로 향하게 하여 x, y 및 z 축을 따라 4, 8 및 16 mm 크기의 시준기 배치가 고려되었다. 감마나이프 방사선수술에서 사용되는 감마나이프 퍼펙션 치료계획 시스템은 렉셀 감마플랜(LGP) 버전 10.1.1이 사용되었다. VEMT의 검증을 통해서 감마나이프 방사선수술의 정확성은 배가 될 것이다. 그래서 VEMT 검증 후 감마나이프 방사선수술의 정확성과 정밀성을 토대로 임상 적용이 최종적으로 수행되어야 한다. 특히 환자의 머리가 직경 160mm의 구형으로 시뮬레이션된 조건에서 50% 등선량 높이 수준의 너비, 즉 최대반값폭(FWHM)이 검토되었다. VEMT를 통해 예측된 x, y, z 축의 선량 분포에 관한 모든 데이터는 4 mm 및 8 mm 시준기 배치에 대해 z 축을 따라 최대반값폭과 반그늘(PENUMBRA)의 약간의 차이점을 제외하고는 사양 내(등선량 50%에서 1 mm 이내)에서 LGP의 선량 분포와 훌륭하게 일치했다. 최대반값폭의 최대 불일치는 모든 시준기 배치에서 2.3% 미만이었다. 반그늘의 최대 불일치는 z 축을 따라 8 mm 시준기에 대해서 0.07 mm로 주어졌다. VEMT와 LGP로 얻은 선량 분포에서 최대반값폭과 반그늘의 차이는 감마나이프 방사선수술에서 임상적 유의성을 부여하기에는 너무 작았다. 이 연구의 결과는 전 세계 감마나이프 방사선수술에 관련된 의학물리학자를 위한 참고 자료로 활용될 수 있으리라 사료된다. 따라서 우리는 LGP의 결과물에 대한 독립적인 검증방법 VEMT를 포함하는 정기 예방정비 프로그램을 통해 결정된 모든 시준기 배치에 대한 선량 분포의 유효성을 확인하고 감마나이프 방사선수술 환자에게 임상적으로 완벽한 치료를 보장할 수 있다. 그래서 VEMT의 활용은 시스템을 안전하게 검증하고 운영할 수 있는 정도관리의 한 부분이 될 것으로 기대한다.