• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권4호
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• pp.354-359
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• 2010

뇌하수체 종양의 치료 계획 시 다양한 영상 융합 프로토콜이 실제 PTV (planning target volume) coverage 및 OAR (organ at risk) 보호에 미치는 선량학적 영향을 확인하고자 하였다. 선량 체적 히스토그램(DVH, dose volume histogram)을 이용하여 각 프로토콜 별 실제 PTV의 coverage 및 그 변화 그리고 시각경로(optic pathway) 및 뇌간(brainstem)의 최대 흡수 선량과 임계 선량을 초과한 체적을 획득하였고 축상면(axial plane)과 관상면(coronal) 영상을 함께 사용하여 S-I (superior-inferior) 방향의 불확정도를 보정한 영상 융합 프로토콜이 축상면 만을 이용한 경우보다 시각경로 및 뇌간의 최대 흡수 선량과 임계 선량을 초과한 체적 모두 감소된 수치를 보임을 확인 하였다. 본 case에 한해 축상면 그리고 관상면 영상을 함께 사용하는 것이 OARs 보호에 가중치를 둔 방사선 수술 치료 계획 수립에 도움을 줄 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.105-109
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• 2020

세기조절방사선치료(IMRT)는 치료범위의 선량분포를 향상시키고 주변 정상조직을 보호한다는 점에서 두경부, 전립선, 뇌와 같은 부위에 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 세기조절방사선치료는 입체조형방사선치료에 비해 많은 방사선조사량으로 인해 누적선량이 증가하고 다엽콜리메이터의 누설선량이나 투과선량으로 인한 저선량이 증가하는 양상을 보인다. 이러한 누적선량이나 저선량의 증가는 악성 종양의 재발생율을 증가시키는 것으로 보고되고 있다. 본 논문에서는 뇌종양의 방사선치료에 있어 기존 선형가속기의 단점을 보완하고 다엽콜리메이터의 누설선량이나 투과선량을 줄이기 위해 개발된 Varian사의 TRUEBEAM 의 Jaw Tracking 기능의 임상적인 유용성을 검증하고자 하였다. Jaw tracking 기능의 임상적 유용성을 검증하기 위해 Varian사의 Eclipse11을 이용하여 치료범위에서 1) Organ At Risk(OAR)에 2 cm 이상 떨어진 경우 2) OAR에 2 cm 이하로 떨어진 경우 3) OAR를 포함하는 경우 3 가지의 원본 치료계획을 만들고 이를 복사한 후, Smart LMC Version 11.0.31을 이용하여 Jaw tracking 기능을 사용한 치료계획을 만들었다. 비교는 두 치료계획 간의 Cumulative Dose Volume Histogram(DVH) 에서 OAR의 평균선량 및 최대선량의 차이를 통해 평가하였다. 두 치료계획 간의 DVH 비교 결과 PTV가 OAR에 2 cm 이상 떨어진 경우 두 치료계획 간의 차는 최대 0.5 % 차이, 2 cm 이하로 떨어진 경우 최대 0.6 % 차이, PTV가 OAR을 포함하는 경우 최대 2.3 % 차이를 가졌다. 이 결과에 의하면 OAR과 PTV 간의 거리가 가까워짐에 따라 인접해있는 OAR 평균선량 및 최대선량에 있어 두 치료계획간 차가 커짐을 알 수 있다. 따라서 Jaw Tracking을 사용한 경우 일관성 있게 선량 감소가 있고 표면선량이 증가하지 않으므로 임상적인 유용성을 검증할 수 있었다. 향후 본 연구결과를 토대로 뇌, 두경부, 전립선과 같은 부위에 방사선 치료 시 선량감소 정도에 대한 추가 연구를 진행하여 각 부위에 따른 Jaw Tracking의 임상적 유용성 검증이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권1호
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• pp.14-24
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• 2016

두 경부 내부에는 많은 결정장기(organ at risk, OAR)들이 밀집 되어있어 방사선 치료 시 정상조직에 전달되는 선량을 최소화 하는 것은 매우 중요하다. 복잡한 해부학적 구조를 가진 두 경부 종양(Brain tumor)환자 10명을 대상으로 head angle을 기울여 치료계획을 수립 후 해마를 비롯한 정상장기를 보호하기 위한 최적의 두 경부 거상각도(head elevation angle)를 찾고 각도 별 선량특성을 비교 분석하였다. 또한 거상각도에 의한 3차원 입체조형치료(3D-CRT), 세기조절방사선치료(IMRT), 그리고 토모테라피(TomoTherapy)기술을 이용한 장비 별 선량 특성을 비교하였다. 각 치료 계획은 종양체적의 95%에 40 Gy를 10회 분할 조사되도록 하였으며 세기조절방사선치료(IMRT)에서는 step-and-shoot 기법을 이용하여 총 9개의 빔을 사용하여 방사선을 조사하였고, 입체조형치료계획과 토모테라피 치료계획에서는 동일한 처방선량이 종양체적에 전달되도록 하였다. 두 경부 각도/장비별 선량특성을 비교하기 위해 종양체적의 균질성지수(homogeneity index), 균일성지수(conformity index), 정상조직의 흡수선량 및 정상조직합병증확률(NTCP)을 계산하였다. 두 경부각도 $0^{\circ}$와 비교하여 두 경부 각도를 $30^{\circ}$거상 시 종양표적과 iso-dose curve의 일치성은 각 modality의 CI 평균값이 53%, 8%, 그리고 5.4% 향상됨을 확인할 수 있었으며, 3차원 입체조형치료(3D CRT)에서 뇌간(Brain stem)의 경우 $0^{\circ}$와 비교하여 $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, 그리고 $40^{\circ}$에서 결정장기에 전달되는 선량이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. NTCP의 경우 해마(Hippocampus)에서 각 Modality를 비교 한 결과, 일반적으로 임상에서 사용하는 두 경부 각도 $0^{\circ}$의 NTCP 값이 가장 높았고 $30^{\circ}$거상 시 부작용 발병률이 가장 낮은 결과를 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 두 경부 각도를 거상하여 종양의 선량분포곡선(isodose curve)의 일치성과 종양제어율을 향상시켜 선량의 균일성을 확보할 수 있었으며 정상조직 측면에서도 두 경부 각도를 거상한 경우 종양 체적과 인접한 정상조직이 분리되어 OAR과 hippocampus의 흡수선량을 줄여주고, 정상조직 부작용 발병률(NTCP)이 낮아지는 효과를 확인 할 수 있었다.

• 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.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.161-167
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• 2018

목 적 : 동일 선상축(co-axial image)의 다발성 뼈 전이암에 대한 하이브리드 세기변조(modified hybrid-VMAT) 계획의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 동일 선상축의 다발성 뼈 전이암환자 총 5명을 대상으로 치료계획시스템(Ray station, 5.0.2.35, Sweden)을 이용하여 치료계획을 수립하였다. 치료계획용적(planning target volume, PTV) 처방 선량은 30 Gy로 설정하여 총 3가지 치료계획: 용적변조회전치료계획(volumetric modulated arc therapy, VMAT); 배경방사선(background)을 고려하지 않은 하이브리드 용적변조회전치료계획(hybrid VMAT, VMAT(h)); 배경방사선을 고려한 하이브리드 용적변조회전치료계획(modified hybrid VMAT, VMAT(mh))을 비교하였다. 선량용적히스토그램(dose volume histogram, DVH)을 이용하여 PTV의 maximum dose($D_{max}$), mean dose($D_{mean}$), 처방선량지수(conformity index, CI), 선량균질지수(homogeneity Index, HI) 및 손상위험장기(organ at risk, OAR)의 선량을 분석하였다. 또한 monitor unit(MU)와 치료시간(beam on time)을 분석하였다. 결 과 : VMAT, VMAT(h)과 VMAT(mh)의 PTV $D_{max}$는 3188.33 cGy, 3526 cGy, 3285.67 cGy이고, $D_{mean}$은 3081 cGy, 3252 cGy, 3094 cGy이고, CI는 $1.35{\pm}0.19$, $1.43{\pm}0.12$, $1.30{\pm}0.06$이고, HI는 $1.06{\pm}0.01$, $1.14{\pm}0.06$, $1.09{\pm}0.02$로 평가되었다. VMAT(h)과 VMAT(mh)의 OAR은 3 % 증가와 18 % 감소하는 것으로 평가되었다. 추가적으로 평균 MU는 904.90, 911.73, 1202.13 그리고 평균 Beam on time은 $128.67{\pm}10.97$초, $167.33{\pm}7.57$초, $190.33{\pm}4.51$초 소요되었다. 결 론 : 다중표적 치료 시에는 modified Hybrid-VMAT를 적용하면 선량의 겹침이 보정되어 과선량(over dose) 조사되는 것을 방지하는 다중표적을 치료할 수 있다. 그리고 PTV의 선량포함을 만족하면서 주위의 정상장기를 더 효과적으로 보호할 수 있는 치료계획이 가능하다. 또한 modified Hybrid-VMAT의 임상적 효능을 확인하기 위해 많은 수의 환자를 대상으로 한 장기 추적 관찰이 필요하다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제31권2호
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• pp.75-81
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• 2019

목 적: 전립선암 환자의 방사선치료 시 사용되는 토모치료(Tomotherapy)와 양성자치료(Protontherapy)의 계획을 각각 수립하여 토모치료의 IMRT방식과 양성자치료의 PBS방식을 이용한 빔 전달방식에 따른 선량분포의 특성을 비교하고 분석하고자 한다. 실험재료 및 방법: 수술을 하지 않고 근치목적으로 방사선치료만으로 하는 3명의 전립선암 환자를 대상으로 Tomotherapy^®사의 Hi.art planning station 5.1.1.6과 VARIAN사의 Eclipse 13.7을 사용하여 각각 Tomo IMRT 치료계획과 Proton PBS 치료계획을 수립하였다. 수립된 2가지 치료계획의 평가를 위해 선량용적히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)에서 PGTV의 평균선량(Dmean)과 최대선량(Dmax)을 산출하여 coverage를 확인하고 CI와 HI를 산출하였다. OAR평가에서는 직장체적의 25%가 받는 D 25%와 방광선량의 평균선량을 정상장기 보호효과를 비교하였다. 결 과: 환자 3명의 Tomo IMRT, Proton PBS의 DVH에서 평균 최대선량은 71.4Gy, 75.3Gy이고 평균선량은 70.4Gy, 72.8Gy이었다. 또한 CI는 각각 1.16, 1.31이었으며 HI는 0.04, 0.12으로 Tomo IMRT가 Proton PBS에 비해 선량 적합성 부분에서 우수하게 나타났다. OAR 평가에선 직장체적에서 받는 D 25% 각각 27.1Gy, 13.9Gy으로 Tomo IMRT가 평균적으로 방광의 평균선량과 더불어 Proton PBS보다 높은 선량분포를 보여 Proton PBS가 부작용을 줄일 수 있는 것으로 사료된다. 결 론: 전립선암 환자 치료 시 PGTV의 평균선량은 Proton PBS가 Tomo IMRT에 비해서 약 3.4% 높게 나타났다. 이는 Tomo IMRT가 선량적합성이 더 좋게 나타났지만 유의미한 결과 값으로 보기엔 미미한 차이로 사료된다. 그러나 두 방식의 결과값이 직장체적에서 받는 D 25%에서 51.2%, 방광의 평균선량에선 55.7% 더 적은 선량이 조사되어 Proton PBS에서 환자의 부작용을 줄일 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제31권1호
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• pp.33-41
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• 2019

목 적: 식도암 방사선치료 시 세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT) 및 용적세기조절회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)에서 Jaw-Tracking 기법 유 무에 따라 저선량 영역에 대한 주변 정상장기의 용적선량을 분석하여 그 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 본 원에서 사용하고 있는 선형가속기 VitalBeamTM(Varian Medical System, U.S.A)으로 식도암 방사선치료를 받은 27명을 대상으로 하였으며, 치료계획은 Eclipse(Ver. 13.6 Varian, U.S.A)를 이용하여 Jaw-Tracking(JT)을 사용한 치료계획과 Non Jaw-Tracking(NJT) 치료계획을 수립하였으며, 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)에 빗장위림프절(Supraclavicular Lymph Nodes, SCL)이 포함되어 있는 T자형 PTV를 가진 환자를 대상으로 하였다. 조사범위에 대한 영향을 확인하기 위해 복강(Celiac) 포함 여부로 비교군을 나누었다. 수립된 치료계획의 비교를 위해 손상위험장기는 양측 폐, 심장, 척수를 비교하였으며 Conformity Index(CI), Homogeneity Index(HI)를 비교하였다. 임상적용 검증을 위해 전자포탈영상장치(Electronic Portal Imaging Device, EPID)를 이용하여 Portal Dosimetry를 실시하였고, 선량 영역의 임계치(Threshold)를 10 %, 5 %, 0 %로 매개변수로 설정하여 감마분석을 실시하였다. 결 과: 모든 치료계획은 3 mm / 3 %, 감마통과율 95 % 기준에 대해 Threshold 10 %의 경우 95 % 이상으로 JT, NJT 모두 통과하였으며, IMRT는 Threshold가 5 %, 0 %로 줄어들수록 JT보다 NJT의 값이 1 % 이상 줄어 들었다. IMRT에서 양측 폐의 $V_5$와 $V_{10}$은 JT에서 Celiac을 포함하지 않을 때 최대 14.7 %, 평균 8.5 %, 5.3 % 만큼 감소했고, $D_{mean}$은 $72.3{\pm}51cGy$ 감소하였으며, Celiac을 포함할 때 JT에서 선량감소가 증가하였다. 심장의 $D_{mean}$은 $68.9{\pm}38.5cGy$, 척수의 $D_{max}$는 $39.7{\pm]30.1cGy$만큼 감소하였다. VMAT은 JT기법 사용 시 폐에서 $V_5$ 평균 2.5 % 감소하였고, 심장 및 척수에서 소량 감소하였으며, Celiac 포함 시 JT의 선량감소가 증가하였다. 결 론: 식도암 치료계획에서 IMRT가 JT 사용 시 양측 폐의 $V_5$, $V_{10}$에서 유의미한 감소가 나타났고, 저 선량영역에서 조사범위가 클수록 선량감소가 크게 나타났다. 따라서 식도암 방사선치료에는 IMRT가 VMAT보다 JT 적용 시 더 효과적이며, 저 선량영역에서의 MLC 누설 및 투과선량으로부터 정상장기를 보호할 수 있다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.17-29
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• 2020

목 적: 전립선 방사선 치료 시 회피 영역을 지정한 혼합 에너지(Mixed Energy Partial Arc, MEPA) VMAT 치료 계획의 선량평가를 통해 임상 적용 가능성을 평가한다. 대상 및 방법: 전립선암 환자 9명을 대상으로 치료 장비 True Beam Stx(Varian Medical System, USA), 치료 계획시스템(Eclipse, Varian Medical System, USA)을 이용하여 치료 계획용적(PTV)에 2.5Gy, 30회로 총 선량 70Gy를 처방하여, 회피 영역을 지정한 혼합 에너지 치료 계획과 6MV 1 ARC, 6MV, 10MV 그리고 15MV 2 ARC 치료 계획과 비교 분석하였다. 혼합 에너지 치료 계획은 첫 번째 ARC에서 갠트리 각도 180°~230°, 310°~50°은 6MV로 지정하고 230°~310°, 50°~130°는 회피 영역으로 지정하였고 두 번째 ARC에서 갠트리 각도 130°~50°, 310°~230°는 에너지 15MV로 설정 후 50°~310°는 회피 영역으로 지정하였다. 2가지 치료 계획을 각각 최적화 및 선량 계산 후 Sum plan을 생성하였다. 각각의 치료 계획은 선량체적히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)을 이용하여 PTV의 최대선량, 평균선량, D2%, 처방 선량 지수(Conformity Index, CI), 선량 균질 지수(Homogeneity Index, HI) 및 손상위험장기(Organ at Risk, OAR)의 선량을 분석하였다. 또한 monitor unit(MU)와 치료시간(beam on time)을 분석하였다. 결 과: MEPA 치료 계획은 PTV에서 최대선량, 평균선량, D2%값은 75.86±0.47, 71.95±0.51, 73.92±0.45로 6MV 1 ARC 계획보다 낮은 값(전체 p<0.0005)을 보였고 6MV, 10MV, 15MV 2 ARC 치료 계획과의 비교에서 최대선량은 평균 차이 각각 0.24%, 0.39%, 0.60%(p<0.450, 0.321, 0.139), D2% 값 0.42%, 0.49%, 0.59%(p<0.073, 0.087, 0.033)로 높게 분석되었다. 평균선량은 10MV 2 ARC 치료 계획보다 0.09%(p<0.615) 낮았지만 6MV 2 ARC와 15MV 2 ARC와의 비교에서 각각 0.27%, 0.12%(p<0.184, 0.521) 높게 나타났다. HI는 0.064±0.006로 가장 낮은 값으로 분석(p<0.005) 되어 가장 좋은 균질도를 보이며 CI는 MEPA에서 1.12±0.038, 6MV 1 ARC, 6MV, 10MV, 15MV 2 ARC 각각 1.12±0.036, 1.11±0.024, 1.11±0.030, 1.12±0.027로 모든 치료 계획에서 유사한 값으로 분석되었다. 직장 선량은 MEPA가 모든 선량 분석 파라미터에서 낮은 값으로 분석되었다. 특히 V70Gy, V50Gy, V30Gy, V20Gy은 3.40, 16.79, 37.86, 48.09으로 직장에 조사되는 저 선량 영역의 체적을 의미 있는 만큼 줄일 수 있었다. 방광선량은 V30Gy, V20Gy이 다른 치료 계획에 비해 낮은 값을 보였다. 하지만 양측 대퇴골두 비교에서 MEPA는 평균선량 9.69±2.93, 9.88±2.5로 비교된 치료 계획에 비해 2.8Gy~3.28Gy 높은 값을 보였다. 평균 MU값은 MEPA가 6MV 1 ARC보다 19.53%, 10MV 2 ARC에 비해 5.7% 감소하였다. 결 론: 저에너지 X선(6MV)과 고에너지 X선(15MV)을 사용 한 MEPA는 각각 에너지의 장점을 취해 비교한 치료 계획보다 개선된 HI와 동등한 CI값으로 분석되어 만족할 만한 PTV coverage를 보였으며 방광과 직장을 보호하는데 효과적이라고 생각된다.