• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제28권4호
• /
• pp.149-155
• /
• 2017

Radiotherapy patients should maintain their treatment position as patient setup is very important for accurate treatment. In this study, we evaluated patient setup error quantitatively according to Cone-Beam Computed Tomography (CBCT) Gamma Density Analysis using Mobius CBCT. The adjusted setup error to the $QUASAR^{TM}$ phantom was moved artificially in the superior and lateral direction, and then we acquired the CBCT image according to the phantom setup error. To analyze the treatment setup error quantitatively, we compared values suggested in the CBCT system with the Mobius CBCT. This allowed us to evaluate the setup error using CBCT Gamma Density Analysis by comparing the planning CT with the CBCT. In addition, we acquired the 3D-gamma density passing rate according to the gamma density criteria and phantom setup error. When the movement was adjusted to only the phantom body or 3 cm diameter target inserted in the phantom, the CBCT system had a difference of approximately 1 mm, while Mobius CBCT had a difference of under 0.5 mm compared to the real setup error. When the phantom body and target moved 20 mm in the Mobius CBCT, there are 17.9 mm and 13.5 mm differences in the lateral and superior directions, respectively. The CBCT gamma density passing rate was reduced according to the increase in setup error, and the gamma density criteria of 0.1 g/cc/3 mm has 10% lower passing rate than the other density criteria. Mobius CBCT had a 2 mm setup error compared with the actual setup error. However, the difference was greater than 10 mm when the phantom body moved 20 mm with the target. Therefore, we should pay close attention when the patient's anatomy changes.

• 한국농공학회지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.3815-3832
• /
• 1975

This study was made to investigate various engineering properties of earth materials resulting from their changes in density and moisture content. The results obtained in this study are summarized as follows: 1. The finner the grain size is, the bigger the Optimum Moisture Content(OMC) is, showing a linear relationship between percent passing of NO. 200 Sieve (n) and OMC(Wo) which can be represented by the equation Wo=0.186n+8.3 2. There is a linear relationship of inverse proportion between OMC and Maximum Dry Density (MDD) which can be represented by the equation ${\gamma}$d=2.167-0.026Wo 3. There is an exponential curve relationship between void ratio (es) and MDD whose equation can be expressed ${\gamma}$d=2.67e-0.4550.9), indicating that as MDD increases, void ratio decreases. 4. The coefficent of permeability increases in proportion to decrease of the MDD and this increase trend is more obvious in coarse material than in fine material, and more obvious in cohesionless soil than in cohesive soil. 5. Even in the same density, the coefficient of permeability is smaller in wet than in dry from the Optimum Moisture Content. 6. Showing that unconfined compressive strength increases in proportion to dry density increase, in unsaturated state the compacted in dry has bigger strength value than the compacted in wet. On the other hand, in saturated state, the compacted in dry has a trend to be smaller than the compacted in wet. 7. Even in the same density, unconfined compressive strength increases in proportion to cohesion, however, when in small density and in saturated state, this relationship are rejected. 8. In unsaturated state, cohesion force is bigger in dry than in wet from OMC. In saturated state, on the other hand, it is directly praportional to density. 9. Cohesion force decreases in proportion to compaction rate decrease. And this trend is more evident in coarse matorial than in fine material. 10. Internal friction angle of soil is not influenced evidently on the changes of moisture content and compaction rate in unsaturated state, On the other hand in saturated state it is influenced density. 11. Cohesion force is directly proportional to unconfined compressive strength(qu), indicating that it has approximately 35 percent of qu in unsaturated state and approximately 70 percent of qu in saturated state.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.107-114
• /
• 2014

목 적 : 두경부 치료계획 CT영상에서 dental implant로 인한 metal artifact 발생 시 O-MAR(Metal artifact Reduction for Orthopedic Implants)(ver. 3.6.0, Philips, Netherlands)를 적용할 수 있을지 여부를 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 모든 CT영상은 Brilliance Big Bore CT(Philips, Netherlands)에서 관전압 120kVp, 2mm 두께로 촬영하였으며, O-MAR를 이용하여 Metal artifact reduction 후 전산화치료계획장비(Eclipse ver 10.0.42, Varian, USA)로 원본영상과 비교, 분석하였다. O-MAR의 기본적인 성능 테스트를 위해 Metal artifact가 발생하지 않은 영상과 발생한 영상에서 O-MAR 적용시, HU 변화를 검증하기 위해 원통형 팬텀과 cerrobend 막대, 불균질 팬텀을 이용하여 실험하였다. 각각의 원본 영상과 O-MAR 적용 영상에서 관심영역 내 HU 변화를 측정하였다. 이를 바탕으로 본 연구의 주목적인 dental implant로 인한 metal artifact 발생 영상을 재현하기 위해 팬텀을 제작하여 사용하였고, 실제 임상 환자 영상에 O-MAR를 적용한 영상과 원본 영상 그리고 artifact 부분을 보정한 영상의 선량 분포를 SNC Patient(Sun Nuclear Co., USA)로 비교하였다. 결 과 : 두경부에서의 metal artifact를 재현한 원본 영상과 O-MAR 적용영상의 선량 분포를 비교한 결과 gamma passing rate 는 2 mm / 2% 기준으로 99.8%, 일치를 보였다. 실제 임상 환자 영상을 바탕으로 O-MAR 적용 전후 영상과 density corrected CT 영상에 동일한 조건으로 치료 계획을 수립하여 선량 분포를 비교한 결과는 98.5% 일치로 비교적 높은 gamma passing rate를 보였다. 전체적인 선량 분포 차이는 모두 2% 이내로 팬텀 실험과 실제 임상 환자 영상 실험에서 비슷한 결과로 나타났다. 하지만 선량 편차가 적더라도 국소적으로 집중되어 있는 것은 문제의 소지가 될 가능성이 있다. 화질 개선 면에서는 모든 실험에서 O-MAR 적용영상이 원본에 비해 개선됨을 알 수 있었으나, 두경부 metal artifact를 재현한 팬텀 영상 air cavity 내에서 최대 HU 값이 상승하는 경우가 생겼고, 환자 영상에서는 air cavity가 tissue로 잘못 보정되는 경우 또한 발견할 수 있었다. 결 론 : 업체에서 제시한 사용제한 사항인 피부 근처와 저밀도 영역이 공존하는 두경부에서 O-MAR의 사용 가능성을 확인해 본 결과, 원본의 왜곡과 보정이 동시에 일어났다. 심지어 팬텀 실험보다 더 심한 artifact가 생긴 환자의 경우 air cavity가 tissue로 잘못 보정되는 경우도 발생하였다. 결과적으로 아직까지는 O-MAR 알고리즘이 air cavity와 photon starvation artifact를 정확히 구분하지 못하는 것으로 보인다. 선량 측면에서의 영향은 임상에서 배제될 만큼 큰 차이를 보이지는 않았다. 임상에서 원본과 O-MAR 적용 영상을 비교하며 작업한다면 contouring, artifact 보정작업, DRR 화질 개선 등에 도움을 받을 수 있을 것으로 사료된다.

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

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제25권4호
• /
• pp.233-241
• /
• 2014

본 연구에서는 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 이용하여 방사선 치료계획 시 3차원 흡수선량 분포 검증을 위한 정도 관리 소프트웨어를 개발하여 겔을 이용한 3차원 선량분석 방법을 제시하고자 한다. 우선 치료계획상의 3차원 흡수선량 데이터와 측정한 겔 광학밀도 데이터의 입출력 기능을 구현하였고, 변환 테이블을 이용하여 광학밀도를 흡수선량으로 변환하는 기능을 구현하였다. 겔에서 측정된 흡수선량과 치료계획상의 흡수선량 분포간의 기하학적 매칭을 위하여 3D 볼륨 데이터의 x, y, z 방향 및 회전 변환을 구현하였다. 매칭이 완료된 두 선량 분포간에 일치도를 검증하기 위하여 3차원 감마 인덱스알고리듬을 구현하였고, 감마 통과 지도(gamma passing map) 기반의 일치도 확인 기능을 구현하였다. 광학밀도와 흡수선량간의 관계를 분석하기 위하여 원기둥 형태의 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 대상으로 X-선 전산화 단층촬영기를 이용하여 CT 영상을 획득하였고, 방사선 치료계획 시스템(Eclipse, Varian, Palo Alto)을 이용하여 원반 형태의 6개의 가상 표적을 생성하여, 각각에 1 Gy에서 6 Gy까지 선량이 전달되도록 입체조형 방사선 치료계획을 수립하였다. 다음으로 광학 CT 스캐너($Vista^{TM}$, Modus Medical Devices Inc, Canada)를 이용하여 기준 투영 영상들을 획득하였고, 치료계획과 동일하게 겔에 방사선을 조사하였다. 조사2시간 후 매 2시간 간격으로 광학 CT 스캐너로 투영 영상 셋을 획득 후 3차원 광학밀도 데이터로 재구성하였다. 실린더 중심축을 따라 치료계획상의 흡수선량 프로파일과 광학밀도 프로파일을 추출하여 광학선량 대비 흡수선량 대응 테이블을 정의하였다. 이후 본 연구에서 개발한 소프트웨어를 이용하여 3차원상의 선량 분포의 일치도를 평가하였다. 광학밀도와 흡수선량간에는 supra-linear 관계가 나타났으며, 광학밀도는 그 크기에 따라 24시간당 60% 전후로 감쇄하였다. 측정된 흡수선량은 중심축 부근에서는 치료계획 선량과 잘 일치하였으나, 주변부로 갈수록 크게 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 이로 인하여 3D 감마 통과율은 선량 차이율과 DtoA 각각 3%/3 mm의 조건하에 70.36%로 낮게 나타났다. 이러한 결과는 광학 CT 스캐너 내부의 오일과 $PRESAGE^{REU}$ 겔간의 굴절률이 정확하게 매칭되지 않아서 광학 스캔 시 빔이 굴절되어 부정확한 데이터를 만들어 내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 정도 관리소프트웨어는 3차원 겔 선량을 비교 분석하기에 유효한 것으로 평가되었으나, $PRESAGE^{REU}$ 겔로부터 정확한 흡수선량데이터를 획득하기 위해 겔 선량측정 과정의 많은 개선이 요구된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제32권4호
• /
• pp.99-106
• /
• 2021

Purpose: In this study, we aimed to manufacture a patient-specific gel phantom combining three-dimensional (3D) printing and polymer gel and evaluate the radiation dose and dose profile using gel dosimetry. Methods: The patient-specific head phantom was manufactured based on the patient's computed tomography (CT) scan data to create an anatomically replicated phantom; this was then produced using a ColorJet 3D printer. A 3D polymer gel dosimeter called RTgel-100 is contained inside the 3D printing head phantom, and irradiation was performed using a 6 MV LINAC (Varian Clinac) X-ray beam, a linear accelerator for treatment. The irradiated phantom was scanned using magnetic resonance imaging (Siemens) with a magnetic field of 3 Tesla (3T) of the Korea Institute of Nuclear Medicine, and then compared the irradiated head phantom with the dose calculated by the patient's treatment planning system (TPS). Results: The comparison between the Hounsfield unit (HU) values of the CT image of the patient and those of the phantom revealed that they were almost similar. The electron density value of the patient's bone and brain was 996±167 HU and 58±15 HU, respectively, and that of the head phantom bone and brain material was 986±25 HU and 45±17 HU, respectively. The comparison of the data of TPS and 3D gel revealed that the difference in gamma index was 2%/2 mm and the passing rate was within 95%. Conclusions: 3D printing allows us to manufacture variable density phantoms for patient-specific dosimetric quality assurance (DQA), develop a customized body phantom of the patient in the future, and perform a patient-specific dosimetry with film, ion chamber, gel, and so on.