• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제38권4호
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• pp.194-201
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• 2013

To investigate monitoring unit (MU) efficiency and plan quality of volumetric modulated arc therapy (VMAT) using flattening-filter free (FFF) photon beam in association with target size and location. A virtual patient was generated in Eclipse$^{TM}$ (ver. A10, Varian Medical Systems, Palo Alto, USA) treatment planning system. The length of major and minor axis in axial view was 50 cm and 30 cm, respectively. Cylindrical-shaped targets were generated inside that patient at the center (symmetric target) and in the periphery (asymmetric target, 7.5 cm away from the center of the patient to the right direction) of the virtual patient. The longitudinal length was 10 cm and the diameters were 2, 5, 10 and 15 cm. Total 8 targets were generated. RapidArc$^{TM}$ plans using TrueBeam STx$^{TM}$ were generated for each target. Two full arcs were used and the axis of rotation of the gantry was set to be at the center of the virtual patient. Total MU, homogeneity index (HI), target mean dose, the value of gradient measure and body mean dose were calculated. In the case of symmetric targets, averaged total MU of FFF plan was 23% and 19% higher than that of flattening filter (FF) plan when using 6 MV and 10 MV photons, respectively. The difference of HI, target mean dose, gradient measure and body mean dose between FF and FFF was less than 0.04, 2.6%, 0.1 cm and 2.2%, respectively. For the asymmetric targets, total MU of FFF plan was 21% and 32% was higher than that of FF when using 6 MV and 10 MV photons, respectively. The homogeneity of the target was always worse when using FFF than using FF. The maximum difference of HI was 0.22. The target mean dose of FFF was 3.2% and 4.1% higher than that of FF for the 6 MV and 10 MV, respectively. The difference of gradient measure was less than 0.1 cm. The body mean dose was higher when using FFF than FF about 4.2% and 2.8% for the 6 MV and 10 MV, respectively. No significant differences between VMAT plans of FFF beam and FF beam were observed in terms of quality of treatment plan. The HI was higher when using FFF 10 MV photons for the asymmetric targets. The MU was increased noticeably when using FFF photon beams.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제43권3호
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• pp.107-113
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• 2018

Background: The purpose of our study was to compare the dosimetric advantages of Flattening filter free (FFF) beams for trigeminal neuralgia patients using 4 mm conical collimators over previously treated patients with 6 MV SRS beam. Materials and Methods: A retrospective study was conducted for 5 TN patients who had been previously treated at our institution using frame-based, LINAC-based stereotactic radiosurgery (SRS) on Novalis Tx using 6 MV SRS beam were replanned on 6X FFF beams on Edge Linear accelerator with same beam angles and dose constraints using 4 mm conical collimator. The total number of monitor units along with the beam on time was compared for both Edge and Novalis Tx by redelivering the plans in QA mode of LINAC to compare the delivery efficiency. Plan quality was evaluated by homogeneity index (HI) and Paddick gradient index (GI) for each plan. We also analyzed the doses to brainstem and organ at risks (OARs). Results and Discussion: A 28% beam-on time reduction was achieved using 6X FFF when compared with 6X SRS beam of Novalis Tx. A sharp dose fall off with gradient index value of $3.4{\pm}0.27$ for 4 mm Varian conical collimator while $4.17{\pm}0.20$ with BrainLab cone. Among the 5 patients treated with a 4 mm cone, average maximum brainstem dose was 10.24 Gy for Edge using 6X FFF and 14.28 Gy for Novalis Tx using 6X SRS beam. Conclusion: The use of FFF beams improves delivery efficiency and conical collimator reduces dose to OAR's for TN radiosurgery. Further investigation is warranted with larger sample patient data.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권1호
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• pp.31-43
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• 2015

목 적 : 정위적체부방사선치료(Stereotatic body radiation therapy, SBRT)는 원발성 종양과 전이성 종양의 치료법으로 이용되어진다. SBRT는 높은 선량을 전달하기 때문에 MU(Monitor unit)의 증가로 치료시간이 길어지고 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV) 주변의 정상장기를 효과적으로 보호할 수 있는 치료계획이 필요하다. 특히 다중표적의 경우 SBRT를 여러 번에 나누어 치료해야하거나 선량 겹침으로 인한 고 선량 영역(Hot spot)이 생길수도 있다. 본 연구는 다중표적 간암에서 TrueBeam STx(Varian, USA)의 무편평화여과기선질(Flattening filter free, FFF) beam을 이용한 용적변조회전치료(Volumetric modulated arc therapy, VMAT)의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 다중표적 간암의 SBRT를 시행하는 5명의 환자를 대상으로 TrueBeam STx의 10MV FFF beam을 이용한 VMAT과 15MV 편평화여과기선질(Flattening filter, FF) beam을 이용한 입체조형치료(conformal radiotherapy, CRT)계획을 세웠다. 두 치료계획을 비교하기 위하여 선량용적히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)을 이용하여 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV), 간, 십이지장, 장, 식도, 척수에 들어가는 선량을 평가하고 전체 MU 값을 비교하였다. 또한 두 치료계획의 치료시간을 비교하기 위하여 Beam on time을 평가하였다. 결 과 : PTV에 대한 처방선량지수(Conformity Index, CI), 선량균질지수(Homogeneity index, HI), 처방선량포함지수(Paddick's Conformity Index, PCI)의 평균값은 VMAT에서 각각 $1.006{\pm}0.028$, $1.098{\pm}0.016$, $1.132{\pm}0.084$, CRT에서 $1.381{\pm}0.419$ $1.136{\pm}0.042$, $1.534{\pm}0.465$로 평가되었다. 정상장기에 대한 선량은 CRT에서 VMAT 보다 약 1.8배 높은 선량으로 평가되었다. 전체 MU값은 VMAT에서 약 1.3배 높게 평가되었고 VMAT과 CRT 두 치료계획의 평균 Beam on time은 각각 6.8분, 21.3분으로 평가되었다. 결 론 : 다중표적 간암의 정위적체부방사선치료에서 FFF Beam을 이용한 VMAT을 적용하면 선량 겹침 없이 다중표적을 한 번에 치료할 수 있으며 PTV의 선량포함을 만족하면서 주위의 정상장기를 더 효과적으로 보호할 수 있는 치료계획이 가능하다. 또한 FFF Beam의 높은 선량률(Dose rate)을 이용하여 치료시간을 단축시켜 치료 중 발생할 수 있는 오차를 감소시킬 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권4호
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• pp.220-223
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• 2016

Generally, it is recommended that the dosimetric effect of carbon fiber couch should be considered especially for an intensity-modulated therapy with a large portion of monitor units from posterior angles. Even a flattening filter free (FFF) beam has been used for stereotactic body radiation therapy (SBRT), the effect of carbon fiber couch for FFF beam is not well known. This work is an effort to evaluate the dosimetric effect of carbon fiber couch for flattened and FFF beam of Elekta linac empirically. The absorbed doses were measured with Farmer type chamber and water-equivalent phantoms with and without couch. And differences of the absorbed doses between with and without couch defined as "couch effect". By comparing calculated dose in treatment planning system (TPS) with measured dose, the optimal density of couch was evaluated. Finally, differences on patient's skin dose and target dose by couch were evaluated in TPS. As a result, the couch effect for 6 and 10 MV flattened beam were -2.71% and -2.32%, respectively. These values were agreed with provided data by vendor within 0.5%. The couch effect for 6 and 10 MV FFF beam were -3.75% and -2.80%, respectively. The patient's skin dose was increased as 18.6% and target dose was decreased as 0.87%, respectively. It was realized that the couch effect of FFF beam was more severe than that of flattened beam. Patient's skin dose and target dose were changed by the couch effect.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권2호
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• pp.100-106
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• 2023

Background: As breast tissue expanders consist of metallic materials in the needle guard and ferromagnetic injection port, irradiation can produce radioactivation. Materials and Methods: A CPX4 (Mentor Worldwide LLD) breast tissue expander was exposed using the Versa HD (Elekta) linear accelerator. Two photon energies of 6 and 10 MV-flattening filter free (FFF) beams with 5,000 monitor units (MU) were irradiated to identify the types of radiation. Furthermore, 300 MU with 10 MV-FFF beam was exposed to the CPX4 breast tissue expander by varying the machine dose rates (MDRs) 600, 1,200, and 2,200 MU/min. To assess the instantaneous dose rates (IDRs) solely from the CPX4, a tissue expander was placed outside the treatment room after beam irradiation, and a portable radioisotope identification device was used to identify the types of radiation and measure IDR. Results and Discussion: After 5,000 MU delivery to the CPX4 breast tissue expander, the energy spectrum whose peak energy of 511 keV was found with 10 MV-FFF, while there was no resultant one with 6 MV-FFF. The time of each measurement was 1 minute, and the mean IDRs from the 10 MV-FFF were 0.407, 0.231, and 0.180 μSv/hr for the three successive measurements. Following 10 MV-FFF beam irradiation with 300 MU indicated around the background level from the first measurement regardless of MDRs. Conclusion: As each institute room entry time protocol varies according to the working hours and occupational doses, we suggest an addition of 1 minute from the institutes' own room entry time protocol in patients with CPX4 tissue expander and the case of radiotherapy vaults equipped with a maximum energy of 10 MV photon beams.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.65-73
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• 2017

목 적: Machine Performance Check (MPC)는 Electronic Portal Imaging Device(EPID)를 기반으로 빔 출력을 별도의 설치 없이 측정할 수 있는 장점을 지닌 자체 검사 소프트웨어이다. 본원에서는 MPC와 QA Beamchecker PLUS 간의 일간 빔 출력을 비교 및 상관관계를 분석하여 MPC의 유용성을 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 본 실험을 진행하기 위해 선형가속기(Truebeam 2.5)를 이용하였고, 광자선(6 MV, 10 MV, 15 MV, 6 MV-FFF, 10 MV-FFF), 전자선(6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 16 MeV, 20 MeV) 총 10개의 에너지를 대상으로 5 개월간 치료 전 빔 출력을 MPC와 QA Beamchecker PLUS로 측정하여, 총 80 회의 데이터를 획득하였다. Pearson 상관계수를 사용하여 MPC와 QA Beamchecker PLUS 간의 빔 출력을 비교 및 상관관계를 평가하였다. Pearson 상관계수는 0.8 이상은 아주 강함, 0.6 이상 0.8 미만 강함, 0.4 이상 0.6 미만 보통, 0.2 이상 0.4 미만 약함, 0.2 미만 아주 약함을 의미한다. 결 과: MPC와 QA Beamchecker PLUS 모두 일간 빔 출력 일치도는 2 % 이내로 나타났다. MPC의 빔 출력은 광자선이 $0.29{\pm}0.26%$, 전자선이 $0.30{\pm}0.26%$로 나타났고, QA Beamchecker PLUS의 빔 출력은 광자선이 $0.31{\pm}0.24%$, 전자선이 $0.33{\pm}0.24%$로 나타났다. MPC와 QA Beamchecker PLUS 사이의 Pearson 상관계수는 광자선의 경우 15 MV에서는 아주강함, 6 MV, 10 MV, 6 MV-FFF 그리고 10 MV-FFF에서는 강함으로 나타났고, 전자선의 경우 16 MeV, 20 MeV에서 강함, 9 MeV, 12 MeV에서 보통, 6 MeV에서 아주 약함으로 나타났다. 결 론: MPC는 일간 빔 출력 평가 면에서 광자선과 고에너지 전자선에서는 QA Beamchecker PLUS와 강한 상관관계로 보임을 확인할 수 있었다. 다만, 저에너지 전자선(6 MeV)에서는 낮은 상관관계를 보였지만, 관찰기간동안 MPC, QA Beamchecker PLUS 모두 빔 출력 일치도는 2 % 이내로 일간 빔 출력 확인 용도로는 적절할 것으로 판단된다. MPC는 기존의 일간 빔 출력 측정 도구 보다 빠르게 수행 할 수 있어 사용자 입장에서 효과적인 방법인 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권2호
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• pp.321-327
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• 2014

목 적 : FFF(Flatterning Filter Free)빔을 이용한 방사선치료계획 시 불균질 부위에서 TPS상의 선량분포와 실제측정 선량분포를 비교하여 TPS의 선량계산 알고리즘 AAA(Analytic anisotropic algorithm)의 불균질부 교정의 정확성을 검증하려한다. 대상 및 방법 : Solid water팬텀과 Cork, 파라핀으로 자체 제작한 흉부종양팬텀을 이용하여 종양의 위치별(반도형태/섬형태), 크기별 ($2cm{\time}2cm{\time}2cm/4cm{\time}4cm{\time}4cm$)로 각각 치료계획용 CT영상을 획득한 후, 본원의 흉부 SABR 치료계획시스템인 Ecilpse의 AAA(Analytic anisotropic algorithm)을 이용하여 6MV 광자선 치료계획을 수립하였다. 본원의 TrueBeam STx(Varian medical system, Palo Alto, CA)를 이용하여 완성된 치료계획에 따라 EBT2 필름을 삽입한 자체제작 흉부종양팬텀에 방사선을 조사하였고, 종양내부 및 경계부에서의 치료계획 선량값과 실제팬텀측정 선량값을 비교 평가 해보았다. 결 과 : 타겟내 중심측에서는 TPS상의 선량값과 측정값의 차이가 1.28~2.7%로 나타났으며, 불균질부를 포함한 타겟의 경계부들에서는 Ant측면에서 2.02%~7.40%, Post측면 4.46%~14.84%, Rt측면 0.98%~7.12%, Lt측면 1.36%~4.08%, Sup측면 2.38%~4.98%, Inf측면 0.94%~3.54%로 차이가 났다. 결 론 : 본 연구를 통하여 불균질부 SABR치료 시 FFF빔의 특성과 불균질부의 영향으로 인한 선량계산의 오차가 생길 가능성이 있음을 알게 되었다. 최신의 방사선 치료방법 중 가장 각광받고 있는 SABR치료는 환자에게 적은 횟수로 고선량의 방사선을 조사하기 때문에 고도의 정확성이 요구되는 만큼 불균질부와 같은 장기특성과 FFF빔의 선량분포의 특성을 더욱 연구하여 치료계획 알고리즘에 적용해야 치료계획 시 발생하는 오류를 최소화 하여 최적의 치료를 시행할 수 있을 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권2호
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• pp.297-302
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• 2017

본 연구에서는 최신형 선형가속기 TrueBeam을 대상으로 10 MV FF mode와 FFF mode간 광중성자의 발생량을 평가하였고, FFF mode에서 10 MV, 15 MV 에너지 변화에 따라 발생되는 광중성자의 발생량을 평가하였다. 발생된 광중성자는 13개 측정점에서 평가하였으며, 발생된 광중성자 수집을 위해서는 한국천문연구원에서 개발한 조직등가비례계수기(KTEPC)를 이용하였다. 10 MV FF mode와 FFF mode 간 측정결과에서 10 MV FF mode가 모든 측정 점에서 높게 측정되었으며, Superior 방향에서 0.455 mSv와 0.152 mSv로 가장 많은 차이를 보였으며, FF에서 33% 이상 많은 광중성자가 발생하였다. FFF mode에서 10 MV, 15 MV 에너지에 따라서는 15 MV에서 모든 방향에서 높게 평가되었고, 방향 기준으로는 Superior 방향에서 0.402 mSv로 가장 높게 평가되었으며, 전체 평균 6.9%로 높게 측정되었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.31-39
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• 2020

목 적: 본 연구는 HalcyonTM과 TrueBeamTM에서 사용하는 6MV-FFF(Flattening Filter Free) 에너지를 이용하여 전산화치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)에서 계산된 선량과 광자극형광선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeter, OSLD)로 측정된 표재 선량(Superficial dose)을 비교하고자 한다. 재료 및 방법: 팬텀연구를 위해 인체모형 팬텀(Human Phantom)의 CT 영상을 이용하여 치료계획시스템에서 성문암(Glottic cancer)과 유사한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)과 두경부위의 등 중심점(Iso-center) 위치에 측정을 위한 Point(M), Point(R), Point(L)의 구조물을 설정하고 체표윤곽(Body contour)에 5mm Bolus를 적용하였다. 그 후 전산화치료계획은 HalcyonTM과 TrueBeamTM의 6MV-FFF 에너지를 이용하여 정적(Static) 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)와 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)계획을 각각 수립하였다. 전산화치료계획과 동일하게 재현하기 위해 OSLD를 등 중심점에 위치시키고 5mm Bolus를 적용하여 선량 전달 후 오차율을 비교하였다. 결 과: 인체모형 팬텀을 사용한 실험 결과 HalcyonTM의 전산화치료계획시스템에서의 점 선량과 OSLD를 이용한 선량 측정의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 1.7±1.2%, 4.0±2.8%로 확인되었으며, TrueBeamTM의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 2.4±0.4%, 8.6±1.8%로 확인되었다. 결 론: 실험결과 HalcyonTM을 기준으로 TrueBeamTM에서 VMAT과 IMRT 각각 2.4배, 3.6배 더 큰 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 표재 선량에 대한 정확한 선량평가가 이루어져야 하는 경우, TrueBeamTM보다 HalcyonTM에서 정확한 선량 평가가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.119-124
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• 2019

최근 도입된 FFF 빔을 활용하는 방사선치료는 flattening filter에서 비롯되는 빔의 감쇠를 막을 수 있어 치료효율을 높일 수 있지만, 불균일한 단면적 선량분포에 대하여 정확한 정도관리가 구축되어 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 광도전체 물질 $HgI_2$ 기반의 곡면 선량계를 제작하였으며, 성능을 검증하기 위하여 6 MV 광자에너지에서 재현성 및 선형성을 평가하였다. 또한 곡면 계측의 유용성을 나타내기 위하여 아크릴 필터를 적용한 FFF beam에서 평면 기판과 곡면 기판 상에서 계측되는 신호를 비교하였다. 그 결과 Unit cell 선량계의 재현성은 SE 0.613%, 선형성은 R-sq 0.9999로 나타났으며, line array 곡면 선량계의 유용성 평가는 평면 기판에서 23.337%, 곡면 기판에서 12.264%로 11.073%p 감소된 신호 차이를 보였다.