• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제42권6호
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• pp.413-422
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• 2019

Heavy ion particle, represented carbon ion, radiotherapy is currently most advanced radiation therapy technique. Conventional radiation therapy has made remarkable changes over a relatively short period of time and leading various developments such as intensity modulated radiation therapy, 4D radiation therapy, image guided radiation therapy, and high precisional therapy. However, the biological and physical superiority of particle radiation, represented by Bragg peak, can give the maximum dose to tumor and minimal dose to surrounding normal tissues in the treatment of cancers in various areas surrounded by radiation-sensitive normal tissues. However, despite these advantages, there are some limitations and factors to consider. First, there is not enough evidence, such as large-scale randomized, prospective phase III trials, for the clinical application. Secondly, additional studies are needed to establish a very limited number of treatment facilities, uncertainty about the demand for heavy particle treatment, parallel with convetional radiotherapy or indications. In addition, Bragg peak of the heavy particles can greatly reduce the dose to the normal tissues front and behind the tumor compared to the photon or protons. High precision and accuracy are needed for treatment planning and treatment, especially for lungs or livers with large respiratory movements. Currently, the introduction of the heavy particle therapy device is in progress, and therefore, it is expected that more research will be active.

• 한국방사선학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.383-389
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• 2024

본 연구에서 전립샘암의 방사선치료기법 중 세기조절 방사선 치료 시 정상장기인 복부의 광중성자 피폭으로 인하여 2차 암이 발생할 확률을 분석하고자 한다. 전립샘암 방사선 치료계획의 설계는 일일 처방선량 220 cGy, 총 치료 횟수는 35회로 7700 cGy로 수립하였다. 실험장비는 Varian 사의 True Beam STx(Varian, USA) 선형가속기이다. 실험에 사용한 에너지는 15 MV로 치료 계획용 표적체적(Planning target volume; PTV)안에 광중성자 선량이 발생하도록 치료계획을 설계하였다. 방사선 치료계획은 Eclipse System (Varian Ver 10.0, USA)이며, 조사문수를 5 ~ 9개로 설정하였다. 조사각도는 0° ~ 320°에서 처방선량(prescription dose)영역에 95%가 설정되도록 설계하였으며, 각각의 조사문수당 소조사면(beamlet)은 100개로 설정하였다. 광중성자의 선량 측정을 위하여 본 연구에 사용한 광자극발광선량계는 알류미늄산화물 성분이 포함된 소자에 ⁶LiCO₃ 를 도포하여 중성자 선량이 측정 가능하도록 설계하였다. 세기조절 방사선 치료 시 복부의 광중성자 선량으로 인하여, 1,000명 기준으로 최소 7.07 ~ 11명이 2차 암의 발생확률이 있음이 연구되었다. 본 연구에서 세기조절 방사선치료 시 발생될 수 있는 2차 피폭선량의 위험성을 연구하여, 추후 방사선의 확률적 영향과 관련된 의미 있는 자료로 활용되기를 기대한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권4호
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• pp.189-195
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• 2016

This paper aims to verify the clinical feasibility of a custom-made film created by a laser cutting tool for End-to-End (E2E) quality assurance in robotic intensity modulated radiation therapy system. The custom-made film was fabricated from the Gafchromic EBT3 film with the size of $8^{{\prime}{\prime}}{\times}10^{{\prime}{\prime}}$ using a drawing that is identical to the shape and scale of the original E2E film. The drawing was created by using a computer aided design program with the image file, which is obtained by scanning original E2E film. Beam delivery and evaluations were respectively performed with the original film and the custom-made film using fixed-cone collimator on three tracking modes: 6D skull (6DS), Xsight spine (XS), and Xsight lung (XL). The differences between total targeting errors of the original and custom-made films were recorded as 0.17 mm, 0.3 mm, and 0.17 mm at 6DS, XS, and XL tracking modes, respectively. This indicates that the custom-made film could yield nearly equivalent results to those of the original E2E film, given the uncertainties caused by distortions during film scanning and vibrations associated with film cutting. By confirming the clinical feasibility of a custom-made film for E2E testing, it can be expected that economic efficiency of the testing will increase accordingly.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제13권3호
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• pp.985-989
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• 2012

Objective: To make sure the feasibility with $^{18F}FDG$ PET/CT to guided dynamic intensity-modulated radiation therapy (IMRT) for nasopharyngeal carcinoma patients, by dosimetric verification before treatment. Methods: Chose 11 patients in III~IVA nasopharyngeal carcinoma treated with functional image-guided IMRT and absolute and relative dosimetric verification by Varian 23EX LA, ionization chamber, 2DICA of I'mRT Matrixx and IBA detachable phantom. Drawing outline and making treatment plan were by different imaging techniques (CT and $^{18F}FDG$ PET/CT). The dose distributions of the various regional were realized by SMART. Results: The absolute mean errors of interest area were $2.39%{\pm}0.66$ using 0.6cc ice chamber. Results using DTA method, the average relative dose measurements within our protocol (3%, 3 mm) were 87.64% at 300 MU/min in all filed. Conclusions: Dosimetric verification before IMRT is obligatory and necessary. Ionization chamber and 2DICA of I'mRT Matrixx was the effective dosimetric verification tool for primary focal hyper metabolism in functional image-guided dynamic IMRT for nasopharyngeal carcinoma. Our preliminary evidence indicates that functional image-guided dynamic IMRT is feasible.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제43권4호
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• pp.399-404
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• 2011

A LEGO-type multi-purpose dosimetry phantom was developed for intensity-modulated radiation therapy (IMRT), which requires various types of challenging dosimetry. Polystyrene, polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), and polyurethane foam (PU-F) were selected to represent muscle, fat, bone, and lung tissue, respectively, after considering the relevant mass densities, elemental compositions, effective atomic numbers, and photon interaction coefficients. The phantom, which is composed of numerous small pieces that are similar to LEGO blocks, provides dose and dose distribution measurements in homogeneous and heterogeneous media. The phantom includes dosimeter holders for several types of dosimeters that are frequently used in IMRT dosimetry. An ion chamber and a diode detector were used to test dosimetry in heterogeneous media under radiation fields of various sizes. The data that were measured using these dosimeters were in disagreement when the field sizes were smaller than $1.5{\times}1.5\;cm^2$ for polystyrene and PTFE, or smaller than $3{\times}3\;cm^2$ for an air cavity. The discrepancy was as large as 41% for the air cavity when the field size was $0.7{\times}0.7\;cm^2$, highlighting one of the challenges of IMRT small field dosimetry. The LEGO-type phantom is also very useful for two-dimensional dosimetry analysis, which elucidates the electronic dis-equilibrium phenomena on or near the heterogeneity boundaries.

• Radiation Oncology Journal
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• 제35권4호
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• pp.325-331
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• 2017

Purpose: There is controversy regarding the cosmetic outcome after accelerated partial breast radiation (APBR). We report the cosmetic outcome from a single-arm prospective clinical trial of APBR delivered using intensity-modulated radiation therapy (IMRT) in elderly patients with stage I breast cancer (BC), using a novel fractionation schedule. Materials and Methods: Forty-two patients aged ${\geq}65$, with Stage I BC who underwent breast-conserving surgery were enrolled in a phase I/II study evaluating a 2-week course of APBR. Thirty eligible patients received 40 Gy in 4 Gy daily fractions. Cosmetic outcome was assessed subjectively by physician/patient and objectively by using a computer program (BCCT.core) before APBR, during, and after completion of the treatment. Results: The median age was 72 years, the median tumor size was 0.8 cm, and the median follow-up was 50.5 months. The 5-year locoregional control in this cohort was 97% and overall survival 87%. At the last follow-up, patients and physicians rated cosmesis as 'excellent' or 'good' in 100% and 91 %, respectively. The BCCT.core program scored the cosmesis as 'excellent' or 'good' in 87% of the patients at baseline and 81% at the last follow-up. The median $V_{50}$ (20 Gy) of the whole breast volume (WBV) was 37.2%, with the median WBV $V_{100}$ (40 Gy) of 10.9%. Conclusion: An excellent rate of tumor control was observed in this prospective trial. By using multiple assessment techniques, we are showing acceptable cosmesis, supporting the use of IMRT planned APBR with daily schedule in elderly patients with early stage BC.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권4호
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• pp.181-186
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• 2002

세기조절 방사선 치료는 각각의 치료계획 시스템의 도스 최적화 알고리즘과 선형 가속기의 조합에 따라 다양하게 최적의 성능을 발휘 할 수 있다. 연세 암센터는 효과적인 방사선치료를 위하여 2002년 2월에 세기조절 방사선 치료 시스템을 도입하여 운영 중에 있으며 도입된 시스템은 CORVUS (Nomos, 미국) 치료계획 시스템과 LANTIS, PRIMEVIEW, PRIMART (Siemens, 미국)의 선형가속기 시스템으로 구성되어 있다. 최적화된 치료를 위해서는 CORVUS 치료계획기와 PRIMART 선형가속기의 적절한 조합 조건을 찾아 적용하는 것이 중요한 일이다. 이 Step ＆ Shoot 방식의 세기조절 방사선 치료기는 Finite Size Pencil Beams (FSPB) 도스모델과 simulated annealing method의 도스 최적화 알고리즘 및 IMFAST의 segmentation 알고리즘을 사용하고 있다. 본 연구는 segmentation 알고리듬에 관한 것으로 두개의 기본 beamlet 크기(1.0$\times$1.0 $\textrm{cm}^2$ 와 0.5$\times$1.0$\textrm{cm}^2$)와 4가지의 빔 세기 단계(5%, 10%, 20%, 33%)의 option을 4명의 상이한 환자 case에 대하여 적용하고 비교해 보았다. 상대적으로 작은 target 부피를 갖는 경우 TPS상의 segmentation의 설정에 민감하게 target 도스분포가 변하였으며 작은 beamlet일수록 intensity step을 작게 할수록 최적의 도스분포를 보여주었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제19권3호
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• pp.275-286
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• 2001

목적 : 세기조절방사선치료의 임상적용을 위한 정도보증 절차를 확립하고, 실제 치료환자 1례에 대한 적용 과정을 보고하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서는 세기조절방사선치료를 시행하기 위해 역방향 치료계획(inverse planning) 시스템으로 $P^3IMRT$ (ADAC, 미국)와 다엽콜리메이터(Multileaf collimator, MLC)가 부착된 방사선치료용 선형가속기 Primus (Siemens, 미국)를 사용하였다. 먼저 다엽콜리메이터에 대한 위치의 정확성, 재현성, leaf transmission factor를 측정하였다. 또한 소조사면에 대한 치료계획시스템의 commissioning을 실시하였다. 이를 이용하여 C자 형태의 가상 PTV (Planning Target Volume)에 대해 9개의 빔을 사용하여 세기변조 조사빔을 설계하여, 이를 팬톰 내에서 절대선량 및 상대선량을 측정하여 비교, 분석하였다. 실제 6개의 세기변조 조사빔을 사용하여 치료를 시행한 전립선암 환자를 대상으로, 팬톰내에서 재 계산된 선량계산 결과를 0.015 cc 미소전리함, 다이오드선량계(Scanditronix, 스웨덴), 필름 선량계, 그리고 선형배열다중검출기(array detector) 등을 사용하여 절대선량 및 상대선량을 평가하였다. 결과 : MLC 위치 정확도는 1 mm 이내이었으며, 재현성은 0.5 mm 내외로 평가되었고, leaf transmission 인자는 10MV 광자선에 대해서 interleaf leakage의 경우, $1.9\%$, midleaf leakage의 경우, $0.9\%$로 측정되었다. 필름, 다이오드선량계, 미소전리함, 물팬톰용 전리함(0.125 cc) 등의 반음영을 측정해 본 결과, 물팬톰용 전리함으로 측정된 반음영 영역$(80\~20\%)$은 필름에 비해 2 mm 가량 크며, 최소 beamlet 크기가 5 mm 임을 감안할 때 부적합한 것으로 판명되었다. RTP commissioning 후 계산 선량은 $1\times1\;cm^2$ 크기 소조사면에서의 측정치와 $2\%$ 범위 내에서 일치하였다. C자 형태의 PTV에 대한 9개의 세기변조된 조사빔에 대한 2회에 걸친 치료중심점에서의 절대선량 측정결과 개별 조사빔에 대하여는 $10\%$ 이상 차이를 보였으나 총 선량은 $2\%$ 이내에서 일치하였다. 필름을 이용한 선량분포도도 계산치와 비교적 잘 일치하였다. 실제 치료환자의 팬톰 내에서의 절대선량 측정 결과 총 선량은 $1.5\%$ 차이를 보였다. 각 조사빔에 대해 중심 leaf의 측방선량분포도를 필름 및 선형배열다중검출기를 사용하여 측정하였으며, 조사면 밖에서 계산선량이 $2\%$ 내외로 작게 나타났으나, 특정 위치를 제외하고는 $3\%$ 이내로 잘 일치함을 확인하였다. 결론 : 세기조절방사선치료를 위해서는 다엽콜리메이터의 위치에 대한 보다 정밀한 정도관리 절차가 개발되어야 될 것으로 판단되며, 조사빔내 세기패턴을 효율적으로 확인할 수 있는 정도보증 절차가 필요할 것으로 사료된다. 본원에서는 팬톰 내에서의 치료중심점과 같이 특정 지점에서의 절대선량 확인 및 필름 혹은 선형배열다중검출기를 사용한 세기분포 패턴의 확인 과정을 통하여, 이를 적절히 병행하여 사용함으로써 세기조절방사선치료에 적합한 정도관리를 시행할 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제24권1호
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• pp.1-10
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• 2006

목적: 비인강암 환자를 대상으로 시행한 동시차등조사가속치료(simultaneous modulated accelerated radiation therapy, SMART)를 이용한 세기조절방사선치료(Intensity modulated radiation therapy, IMRT)의 예비적 임상결과를 보고하고자 하였다. 대상 및 방법: 2001년 9월부터 2003년 12월까지 서울아산병원에서 근치적 목적의 동시차등조사가속치료를 시행 받은 20명의 비전이성 비인강암 환자를 대상으로 전향적 분석을 시행하였다. IMRT는 "step and shoot" SMART를 사용하여 시행되었으며, 각각 육안적종양체적(gross tumor volume, GTV)에 72 Gy (2.4 Gy/day), 비인강과 전이성 림프절부위(metastatic nodal station) 등을 포함하는 임상표적체적 1 (Clinical target volume 1, CTV1)에 60 Gy (2.0Gy/day), 그리고 임상적으로 전이가 없는 경부 부위림프절을 포함하는 임상표적체적 2 (clinical target volume 2, CTV2)에 46 Gy (2 Gy/day)를 조사하였다. 18명의 환자는 주당 1회의 isplatin 화학요법을 시행받았다. 결과: 연구대상에 포함된 환자의 추적관찰 기간의 중앙값은 27개월이었다. 19명의 환자는 치료 중단 없이 계획된 치료를 성공적으로 수행하였으나, 1명은 고도의 인두염과 영양불량으로 2주간 치료가 중단되었다. 치료 기간 중급성 독성은 RTOG 3도의 점막염과 인두염이 각각 5명(25%)과 9명(45%)에서 관찰되었다. 7명(35%)은 10% 이상의 체중 감소를 보였으며 11명(55%)은 정맥수액요법 혹은 경관영양요법을 필요로 하였다. 만성 독성에서 3급 이상의 구강건조증은 관찰되지 않았다 치료 반응은 모든 환자에서 완전관해를 보였고, 원격전이와 국소재발이 각각 2명과 1명에서 관찰되었다. 결론: SMART를 사용한 IMRT를 도입하여 임상적으로나 선량측정상 이하선의 기능 보존이 가능하였으며, 또한 생물학적으로 더욱 효과적일 것으로 생각되었다 향후 정확한 종양억제 효과와 만기 독성을 알기 위해서는 추가적인 연구대상과 추적관찰이 필요하다고 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제12권2호
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• pp.155-160
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• 2001

3차원적인 타겟 모양을 축소 제작하여 액체 차폐물 속에 넣고 이를 방사선의 경로상에 장착하여 갠트리가 회전하더라도 제작된 타겟의 원래의 방향이 변하지 않도록 중력방향에 따라 회전하게 함으로써 액체 차페물(수은)의 두께차에 의해 방사선의 강도를 변화시킴은 물론 다엽콜리메터를 쓰지 않고도 갠트리 방향의 변화에 따른 방사선조사야의 모양이 자동적으로 이루어지도록 하는 방법을 개발하였다. 갠트리 0$^{\circ}$, 45$^{\circ}$, 90$^{\circ}$ 에서 5cm의 깊이에 필름을 두고 강도변화를 측정한 결과 갠트리가 회전함에 따라 실제 타겟의 3차원적 모양에 따른 강도 변화가 이루어지고 있음을 볼 수 있었다. 이는 외부에서 어떤 영향을 가하지 않고 갠트리 방향만 회전함에 따른 결과로 아크릴 삽입체의 방향이나 위치가 항상 일정하게 유지되고 있고, 그에 따라 방사선의 강도변화가 자동적으로 수행되고 있음을 보여주었다. 직경 25cm 아크릴 팬텀 내에 필름을 넣고 0$^{\circ}$ 에서부터 45$^{\circ}$ 간격으로 등선량으로 8문 조사를 한 결과 타겟의 isocenter에 선량을 100%로 할 경우 80% 영역이 타겟을 적절히 감싸고 있음을 볼 수 있었다. 차후 최적화된 선량게획 시스템을 이용할 경우 지금의 선량분포 보다 타겟모양에 더욱 정확한 분포를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.