• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제11권1호
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• pp.85-90
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• 2000

방사선치료에서 치료의 효과는 총선량, 치료회수, 1회 조사선량 등에 의해서 결정된다. 선량강도조절법을 사용하여 방사선치료를 행할 때 치료회수나 1회 조사선량을 고려하여 총선량에 미치는 효과를 살펴보고자 한다. 방사선치료의 목적은 암조직에는 충분한 선량을 조사하면서 주위 정상 조직에는 최소한의 선량을 조사되게 하여 치료성적의 향상으로 암환자의 생존율과 삶의 질을 높이는데 목적이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 많은 연구자들이 여러 가지 방법으로 해결하고자 노력한 결과 CT의 영상을 치료계획에 이용할 수 있게 되어 three dimensional conformal radiation therapy(3DCRT)를 개발하였다. 선량강도조절법을 시행하여 총선량을 75, 80, 85, 90Gy를 조사할 때, 처음부터 선량강도조절법을 사용하여 치료하는 경우와 일차적으로 45Gy를 조사하고 boost를 조사할 때 나머지 선량을 선량강도조절 법으로 사용하는 것을 TDF 환산법을 사용하여 비교하였다. 처음부터 선량강도조절법으로 치료할 경우에는 총선량에서 약 12.5 - 15 Gy 정도 감해서 조사하여야 하는 것으로 나타났다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제35권1호
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• pp.1-15
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• 2017

Locoregional failure is the most frequent pattern of failure in locally advanced head and neck cancer patients and it leads to death in most of the patients. Second primary tumors occurring in the other head and neck region reach up to almost 40% of long-term survivors. Recommended and preferred retreatment option in operable patients is salvage surgical resection, reporting a 5-year overall survival of up to 40%. However, because of tumor location, extent, and underlying comorbidities, salvage surgery is often limited and compromised by incomplete resection. Reirradiation with or without combined chemotherapy is an appropriate option for unresectable recurrence. Reirradiation is carefully considered with a case-by-case basis. Reirradiation protocol enrollment is highly encouraged prior to committing patient to an aggressive therapy. Radiation doses greater than 60 Gy are usually recommended for successful salvage. Despite recent technical improvement in intensity-modulated radiotherapy (IMRT), the use of concurrent chemotherapy, and the emergence of molecularly targeted agents, careful patient selection remain as the most paramount factor in reirradiation. Tumors that recur or persist despite aggressive prior chemoradiation therapy imply the presence of chemoradio-resistant clonogens. Treatment protocols that combine novel targeted radiosensitizing agents with conformal high precision radiation are required to overcome the resistance while minimizing toxicity. Recent large number of data showed that IMRT may provide better locoregional control with acceptable acute or chronic morbidities. However, additional prospective studies are required before a definitive conclusion can be drawn on safety and effectiveness of IMRT.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.64-64
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• 2003

Objectives: Patient dose verification is clinically the most important parts in the treatment delivery of radiation therapy. The three dimensional(3D) reconstruction of dose distribution delivered to target volume helps to verify patient dose and determine the physical characteristics of beams used in intensity modulated radiation therapy(IMRT). We present Beam Intensity Scanner(BInS) system for the pre treatment dosimetric verification of two dimensional photon intensity. The BInS is a radiation detector with a custom made software for relative dose conversion of fluorescence signals from scintillator. Methods: This scintillator is fabricated by phosphor Gadolinium Oxysulphide and is used to produce fluorescence from the irradiation of 6MV photons on a Varian Clinac 21EX. The digitized fluoroscopic signals obtained by digital video camera will be processed by our custom made software to reproduce 3D relative dose distribution. For the intensity modulated beam(IMB), the BInS calculates absorbed dose in absolute beam fluence, which are used for the patient dose distribution. Results: Using BInS, we performed various measurements related to IMRT and found the followings: (1) The 3D dose profiles of the IMBs measured by the BInS demonstrate good agreement with radiographic film, pin type ionization chamber and Monte Carlo simulation. (2) The delivered beam intensity is altered by the mechanical and dosimetric properties of the collimating of dynamic and/or static MLC system. This is mostly due to leaf transmission, leaf penumbra, scattered photons from the round edges of leaves, and geometry of leaf. (3) The delivered dose depends on the operational detail of how to make multileaf opening. Conclusions: These phenomena result in a fluence distribution that can be substantially different from the initial and calculative intensity modulation and therefore, should be taken into account by the treatment planing for accurate dose calculations delivered to the target volume in IMRT.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제46권2호
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• pp.48-57
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• 2021

Background: In this study, the complexities of step-and-shoot intensity-modulated radiation therapy (IMRT) plans in magnetic resonance-guided radiation therapy systems were evaluated. Materials and Methods: Overall, 194 verification plans from the abdomen, prostate, and breast sites were collected using a ⁶⁰Co-based ViewRay radiotherapy system (ViewRay Inc., Cleveland, OH, USA). Various plan complexity metrics (PCMs) were calculated for each verification plan, including the modulation complexity score (MCS), plan-averaged beam area (PA), plan-averaged beam irregularity, plan-averaged edge (PE), plan-averaged beam modulation, number of segments, average area among all segments (AA/Seg), and total beam-on time (TBT). The plan deliverability was quantified in terms of gamma passing rates (GPRs) with a 1 mm/2% criterion, and the Pearson correlation coefficients between GPRs and various PCMs were analyzed. Results and Discussion: For the abdomen, prostate, and breast groups, the average GPRs with the 1 mm/2% criterion were 77.8 ± 6.0%, 79.8 ± 4.9%, and 84.7 ± 7.3%; PCMs were 0.263, 0.271, and 0.386; PAs were 15.001, 18.779, and 35.683; PEs were 1.575, 1.444, and 1.028; AA/Segs were 15.37, 19.89, and 36.64; and TBTs were 18.86, 19.33, and 5.91 minutes, respectively. The various PCMs, i.e., MCS, PA, PE, AA/Seg, and TBT, showed statistically significant Pearson correlation coefficients of 0.416, 0.627, -0.541, 0.635, and -0.397, respectively, with GPRs. Conclusion: The area-related metrics exhibited strong correlations with GPRs. Moreover, the AA/Seg metric can be used to estimate the IMRT plan accuracy without beam delivery in the ⁶⁰Co-based ViewRay radiotherapy system.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.248-251
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• 2002

The intensity modulated radiation therapy (IMRT) with a multileaf collimator (MLC) requires the conversion of a radiation fluence map into a leaf sequence file that controls the movement of the MLC during radiation treatment of patients. Patient dose verification is clinically one of the most important parts in the treatment delivery of the radiation therapy. The three dimensional (3D) reconstruction of dose distribution delivered to the target helps to verify patient dose and to determine the physical characteristics of beams used in IMRT. A new method is presented for the pretreatment dosimetric verification of two dimensional distributions of photon intensity by means of Beam Intensity Scanner System (BISS) as a radiation detector with a custom-made software for dose calculation of fluorescence signals from scintillator. The scintillator is used to produce fluorescence from the irradiation of 6MV photons on a Varian Clinac 21EX. The BISS reproduces 3D- relative dose distribution from the digitized fluoroscopic signals obtained by digital video camera-based scintillator(DVCS) device in the IMRT. For the intensity modulated beams (IMBs), the calculations of absorbed dose are performed in absolute beam fluence profiles which are used for calculation of the patient dose distribution. The 3D-dose profiles of the IMBs with the BISS were demonstrated by relative measurements of photon beams and shown good agreement with radiographic film. The mechanical and dosimetric properties of the collimating of dynamic and/or step MLC system alter the generated intensity. This is mostly due to leaf transmission, leaf penumbra and geometry of leaves. The variations of output according to the multileaf opening during the irradiation need to be accounted for as well. These phenomena result in a fluence distribution that can be substantially different from the initial and calculative intensity modulation and therefore, should be taken into account by the treatment planning for accurate dose calculations delivered to the target volume in IMRT.

• Radiation Oncology Journal
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• 제32권3호
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• pp.187-197
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• 2014

Purpose: We aimed to analyze the treatment outcome and long-term toxicity of 70 Gy hypofractionated intensity-modulated radiotherapy (IMRT) for localized prostate cancer using a customized rectal balloon. Materials and Methods: We reviewed medical records of 86 prostate cancer patients who received curative radiotherapy between January 2004 and December 2011 at our institution. Patients were designated as low (12.8%), intermediate (20.9%), or high risk (66.3%). Thirty patients received a total dose of 70 Gy in 28 fractions over 5 weeks via IMRT (the Hypo-IMRT group); 56 received 70.2 Gy in 39 fractions over 7 weeks via 3-dimensional conformal radiotherapy (the CF-3DRT group, which served as a reference for comparison). A customized rectal balloon was placed in Hypo-IMRT group throughout the entire radiotherapy course. Androgen deprivation therapy was administered to 47 patients (Hypo-IMRT group, 17; CF-3DRT group, 30). Late genitourinary (GU) and gastrointestinal (GI) toxicity were evaluated according to the Radiation Therapy Oncology Group criteria. Results: The median follow-up period was 74.4 months (range, 18.8 to 125.9 months). The 5-year actuarial biochemical relapse-free survival rates for low-, intermediate-, and high-risk patients were 100%, 100%, and 88.5%, respectively, for the Hypo-IMRT group and 80%, 77.8%, and 63.6%, respectively, for the CF-3DRT group (p < 0.046). No patient presented with acute or late GU toxicity ${\geq}$grade 3. Late grade 3 GI toxicity occurred in 2 patients (3.6%) in the CF-3DRT group and 1 patient (3.3%) in the Hypo-IMRT group. Conclusion: Hypo-IMRT with a customized rectal balloon resulted in excellent biochemical control rates with minimal toxicity in localized prostate cancer patients.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.201-206
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• 1998

세기변조방사선치료 (Intensity Modulation Radiation Therapy; IMRT) 의 치료계획 목적으로 사용하기 위한 선량최적화 방법을 Gradient based algorithm을 이용하여 개발하였다. 환자의 치료 관심 부위를 포함하는 약 10-30 CT 단면에 대하여 각 단면 별로 선량최적화를 실시하였고, 장기별로 최대 허용선량을 지정하였으며, 표적의 선량은 100$\pm$5 %로 제한하였다. beamlet의 크기는 8$\times$8 $cm^2$으로 제한하였고, beam size가 크지 않으므로 beam diverge는 고려하지 않았다. beamlet 하나가 만드는 선량분포를 미리 계산한 후, 선량중첩방식으로 전체 선량분포를 계산하였다. 고정된 동일평면에 대하여 5방향에서 입사하는 빔에 대한 최적화를 실시하였으며, 그 효용성을 비교하기 위해, 1, 3, 5, 7, 9 방향에 입사하는 빔과 최적화지수를 구하였다. 선량최적화에 소요되는 시간은 대체로 slice 수에 비례하였으며, 계산시간과 최적화지수를 비교할 때 빔의 개수가 3-7개 일 때 가장 적합하였다. 다중단면에 대한 선량최적화를 beam divergence를 고려하지 않을 때, 단일 단면에 대한 선량최적화를 반복 시행함으로써 얻을 수 있었다. 선량최적화의 결과가 선량중심의 위치에 따라 민감하게 변하는 경우가 발생하였으며, 이를 개선하기 위해서는 선량중심의 최적화가 개발될 필요성이 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제19권1호
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• pp.53-65
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• 2001

목적 : 비인강암 환자의 국소제어율을 향상시키기 위한 목적으로 보상 여과판을 이용한 전방위 강도변조 방사선치료방법(intensity modulated radiation therapy : IMRT)을 계획하고 기존 3차원 입체조형치료방법과 비교하여 최적의 방사선치료방법을 모색하고자 한다. 대상 및 방법 : 3-차원 입체조형치료계획으로 치료받았던 비강암환자(T4N0M0) 1예를 선택하여 치료면의 굴곡과 뼈, 공동 등 불균질 조직으로 인하여 발생되는 표적체적의 선량분포를 균일하게 만들고 주변 정상장기의 손상을 최소화하기 위한 일차 입사선량의 강도 조절을 보상여과판으로 시행 하였다. 환자는 열변성 plastic mask로 고정시킨 후 치료조준용 CT Scan (PQ5000)을 이용하여 3 mm 간격으로 scan 하고 가상조준장치(virtual simulator)와 3차원 방사선치료계획 컴퓨터$(ADAC-Pinnacle^3)$를 이용하여 보상여과판을 제작하였다. 각 조사면을 세분한 소조사선(beamlet)의 강도 가중치(weighting)를 계산하고 가중치에 따른 선량 감약을 보상여과판의 두께로 환산하여 판별이 쉽도록 도표화하였다. 방사선 치료성과의 기준은 정량적으로 평가할 수 있는 선량체적표(dose volume histogram : DVH)와 종양억제확율(tumor control probability : TCP)및 정상조직 손상확율(normal tissue complication probability : NTCP)의 수학적 관계식을 이용하여 치료효과를 평가하였다. 결과 : 전방위 IMRT에서 계획용표적체적(planning target volume: PTV)내의 최소선량과 최대선량의 차이가 입체조형치료계획보다 약간 증가하였으며 평균선량은 강도조절치료계획에서 약 $10\%$, 더 높았고 전체 방사선량의 $95\%$가 포함되는 체적(V95)은 비교적 양쪽 설계방법에서 비슷한 양상을 보이고 있었다. 주위 건강장기들의 DVH에서 방사선에 민감한 장기인 시신경, 측두엽, 이하선, 뇌간, 척수, 측두하악골관절 등은 강도조절치료계획에서 많이 보호되었다. PTV의 종양제어확율은 입체조형치료계획과 강도변조치료계획에서 모두 비교적 균일하였으며 계획선량이 50 Gy에서 80 Gy로 증가함에 따라 TCP가 0.45에서 0.56으로 완만하게 증가하였다. 척수, 측두하악골 관절, 뇌간, 측두엽, 이하선, 시신경교차, 시신경 등 정상장기의 손상확율은 입체조형치료계획보다 강도조절치료계획에서 월등히 감소되었으며 특히 뇌간(brain stem)의 NTCP는 입체조형치료계획에서 보다 강도조절치료계획에서 훨씬 적은 값(0.3에서 0.15)으로 감소되었다. 계획선량의 증가에 따른 TCP와 NTCP를 입체조형치료계획과 강도조절치료계획에서 TCP는 공히 완만한 증가를 보였으나 NTCP값은 선량증가에 비례적으로 증가하였고 입체조형치료계획이 강도조절치료계획보다 월등히 증가하였다. 결론 : 보상여과판을 이용한 전방위 강도변조 방사선치료에서 PTV내의 선량 균일도의 개선은 없었지만 뇌간, 척수강 등 정상장기의 피폭을 줄일 수 있었다. 특히 인체표면의 굴곡이 심하거나 뼈, 동공 등으로 종양에 도달하는 방사선량분포가 균일하지 않을 경우 매우 유리한 치료방법이였다. 방사선치료성적을 평가함에 있어 DVH와 TCP, NTCP 등 수학적 척도를 이용함으로서 치료성과의 예측, 종양선량의 증가(dose escalation), 방사선수술의 지표 및 방사선치료의 질적 상황을 정량적 수치로 평가할 수 있어 방사선치료성과 향상에 기여할 수 있다고 생각한다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제25권2호
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• pp.181-186
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• 2013

목 적: 본 연구는 치료계획 시스템인 $Pinnacle^3$ (version 9.2, Philips Medical Systems, USA)과 Eclipse (version 10.0, Varian Medical Systems, USA)을 이용하여 전립선암과 폐암의 세기조절방사선 치료계획시 불균질 부위의 선량 계산 차이를 알고리즘별로 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 각 5명의 전립선암 및 폐암 환자를 대상으로, 본원 Protocol에 따른 동일한 조건으로 최적화 계산을 진행하였다. 전립선암 환자의 치료계획은 10 MV, 7Beam을 사용하였으며 2.5 Gy씩 28 fx, 총 70 Gy를 동일 처방하였고, 폐암 환자의 치료계획은 6 MV, 6Beam을 사용하였으며 2 Gy씩 33 fx, 총 66 Gy를 동일 처방하였다. 두 치료계획시스템을 통해 CTV, PTV 및 종양주위의 OAR의 최대선량, 평균선량, 최소선량을 비교하였다. 결 과: 전립선암에서 두 치료계획시스템 모두 CTV와 PTV의 선량변화가 2%이내였으며 종양주변 정상 장기(방광, 대퇴골, 직장)도 선량제약조건을 충족하였다. 폐암에서도 CTV와 PTV는 2%이내의 선량변화를 보였고, 정상 장기(식도, 척수, 양측 폐)도 선량제약 조건을 충족하였다. 하지만, Eclipse 치료계획의 최소선량은 CTV에서 1.9%, PTV에서 3.5% 높았고 양측 폐의 경우 V5 Gy에서 3.0% 높은 차이를 보였다. 결 론: 치료부위에 따른 각각의 치료계획시스템은 본원의 선량제한 조건을 모두 만족하여 임상적 정확성을 확인할 수 있었다. 향후 다양한 부위의 치료계획 연구와 치료계획시스템의 적용은 보다 정확한 치료계획을 위한 방법을 제시할 것이라 사료된다.