• Radiation Oncology Journal
• /
• 제36권1호
• /
• pp.71-78
• /
• 2018

Purpose: To compare the dose distribution of three-dimensional conformal radiation therapy (3DCRT) with intensity-modulated radiation therapy (IMRT) for post-mastectomy radiotherapy (PMRT) to left chest wall. Materials and Methods: One hundred and seven patients were randomised for PMRT in 3DCRT group (n = 64) and IMRT group (n = 43). All patients received 50 Gy in 25 fractions. Planning target volume (PTV) parameters-$D_{near-max}$ ($D_2$), $D_{near-min}$ ($D_{98}$), $D_{mean}$, $V_{95}$, and $V_{107}$-homogeneity index (HI), and conformity index (CI) were compared. The mean doses of lung and heart, percentage volume of ipsilateral lung receiving 5 Gy ($V_5$), 20 Gy ($V_{20}$), and 55 Gy ($V_{55}$) and that of heart receiving 5 Gy ($V_5$), 25 Gy ($V_{25}$), and 45 Gy ($V_{45}$) were extracted from dose-volume histograms and compared. Results: PTV parameters were comparable between the two groups. CI was significantly improved with IMRT (1.127 vs. 1.254, p < 0.001) but HI was similar (0.094 vs. 0.096, p = 0.83) compared to 3DCRT. IMRT in comparison to 3DCRT significantly reduced the high-dose volumes of lung ($V_{20}$, 22.09% vs. 30.16%; $V_{55}$, 5.16% vs. 10.27%; p < 0.001) and heart ($V_{25}$, 4.59% vs. 9.19%; $V_{45}$, 1.85% vs. 7.09%; p < 0.001); mean dose of lung and heart (11.39 vs. 14.22 Gy and 4.57 vs. 8.96 Gy, respectively; p < 0.001) but not the low-dose volume ($V_5$ lung, 61.48% vs. 51.05%; $V_5$ heart, 31.02% vs. 23.27%; p < 0.001). Conclusions: For left sided breast cancer, IMRT significantly improves the conformity of plan and reduce the mean dose and high-dose volumes of ipsilateral lung and heart compared to 3DCRT, but 3DCRT is superior in terms of low-dose volume.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제30권1호
• /
• pp.7-13
• /
• 2019

Purpose: To compare the dosimetrical and radiobiological parameters among various volumetric modulated arc therapy (VMAT) techniques using restricted and continuous arc beams for left-sided breast cancer. Materials and Methods: Ten patients with left-sided breast cancer without regional nodes were retrospectively selected and prescribed the dose of 42.6 Gy in 16 fractions on the planning target volume (PTV). For each patient, three plans were generated using the $Eclipse^{TM}$ system (Varian Medical System, Palo Alto, CA) with one partial arc 1pVMAT, two partial arcs 2pVMAT, and two tangential arcs 2tVMAT. All plans were calculated through anisotropic analytic algorithm and photon optimizer with 6 MV photon beam of $VitalBEAM^{TM}$. The same dose objectives for each plan were used to achieve a fair comparison during optimization. Results: For PTV, dosimetrical parameters such as Homogeneity index, conformity index, and conformal number were superior in 2pVMAT than those in both techniques. $V_{95%}$, which indicates PTV coverage, was 91.86%, 96.60%, and 96.65% for 1pVMAT, 2pVMAT, and 2tVMAT, respectively. In most organs at risk (OARs), 2pVMAT significantly reduced the delivered doses compared with the other techniques, excluding the doses to contralateral lung. For the analysis of radiobiological parameters, a significant difference in normal tissue complication probability was observed in ipsilateral lung while no difference was observed in the other OARs. Conclusions: Our study showed that 2pVMAT had better plan quality and normal tissue sparing than 1pVMAT and 2tVMAT but not for all parameters. Therefore, 2pVMAT could be considered the priority choice for the treatment planning for left breast cancer.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제33권
• /
• pp.127-135
• /
• 2021

목 적 : 비인두암 VMAT 치료 시 콜리메이터 각도 273°와 350°를 사용한 2회전 치료계획(Vertical MLC VMAT plan, 이하 VMV plan)과 콜리메이터 각도 20°와 340°를 사용한 2회전 치료계획(Complemental MLC VMAT plan, 이하 CMV plan)과의 비교 분석을 통해 유용성을 평가해 보고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 VMAT 치료를 받은 비인두암 환자 30명을 대상으로 하였다. 전산화치료계획은 Eclipse, PO, AcurosXB 알고리즘을 이용하였으며, 치료기는 Vital-beam을 사용하였다. 치료계획은 갠트리 회전반경이 각각 360°인 두 개의 회전(Arc)을 6MV를 이용하여 생성하고, 콜리메이터 각도 변화에 의한 영향을 확인하기 위해 273°와 350°로 설정한 VMV plan과 20°와 340°로 설정한 CMV plan을 수립하였다. 선량용적 히스토그램에서 확인 및 산출된 계획표적용적(PTV)과 결정장기(OAR)들의 선량지표들과 변조복잡성지수(MCSv), MU, 치료시간에 대해 기술통계 및 대응표본 t-검정을 실시하였다. 그리고 대상별로 두 치료계획의 MCSv의 차이와 각각의 평가지표들의 차이 간 상관관계가 있는지 확인하기 위해 피어슨의 상관관계 분석을 실시하였다. 결 과 : PTV 평가 지표의 경우, VMV Plan에서 PTV_67.5의 CI가 3.76% 개선되었으며, OAR의 경우 척수(-14.05%)와 뇌 줄기(-9.34%)의 선량감소 효과가 두드러지게 나타났다. 그리고 귀밑샘들(왼쪽 : -5.38%, 오른쪽 : -5.97%)과, 시각기관들(왼쪽 시신경 : -4.88%, 오른쪽 시신경 : -5.80%, 시신경교차 : -6.12%, 왼쪽 수정체 : -6.12%, 오른쪽 수정체 : -5.26%), 청각기관(왼쪽 : -11.74%, 오른쪽 : -12.31%)과 갑상샘(-2.02%)에서의 선량감소효과도 확인할 수가 있었다. 또한 MCSv가 VMV Plan에서 5.31% 높게 나왔으며, MU의 경우에 6.11% 낮은 것으로 나타났다. 그리고 두 치료계획의 MCSv의 차이는 PTV_54의 CI(r=-0.55)의 차이, PTV_48의 CI(r=-0.43)의 차이와 유의한 음(-)의 상관관계를 보였고, 척수(r=0.40), 뇌줄기(r=0.34), 양쪽 침샘들(왼쪽 : r=0.36, 오른쪽 : r=0.37)의 차이와 양(+)의 상관관계를 보였다. 이는 VMV plan의 moluation 복잡성이 CMV plan에 비해 상대적으로 높아 질 때, PTV_54, 48의 CI 개선 및 척수, 뇌줄기, 양쪽침샘들의 선량 감소 효과가 커지는 것을 의미하며, 이러한 분석결과들을 바탕으로 VMV plan의 modulation에 대한 효율성이 CMV plan 보다 크다는 것을 확인할 수 있었다. (위 모든 값에 대해 유의수준은 p<.05) 결 론 : VMV Plan은 CMV plan과 비교하여 MLC가 더 효율적으로 modulation할 수 있도록 함으로써, 치료계획의 질을 향상 시키는데 도움이 될 것이라 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제29권4호
• /
• pp.157-163
• /
• 2018

Plans converted using dose-volume-histogram-based plan conversion (DPC) were evaluated by comparing them to the original plans. Changes in the dose volumetric (DV) parameters of five volumetric modulated arc therapy (VMAT) plans for head and neck (HN) cancer and five VMAT plans for prostate cancer were analyzed. For the HN plans, the homogeneity indices (HIs) of the three planning target volumes (PTV) increased by 0.03, 0.02, and 0.03, respectively, after DPC. The maximum doses to the PTVs increased by 1.20, 1.87, and 0.92 Gy, respectively, after DPC. The maximum doses to the optic chiasm, optic nerves, spinal cord, brain stem, lenses, and parotid glands increased after DPC by approximately 4.39, 3.62, 7.55, 7.96, 1.77, and 6.40 Gy, respectively. For the prostate plans after DPC, the HIs for the primary and boost PTVs increased by 0.05 and 0.03, respectively, and the maximum doses to each PTV increased by 1.84 and 0.19 Gy, respectively. After DPC, the mean doses to the rectum and femoral heads increased by approximately 6.19 and 2.79 Gy, respectively, and those to the bladder decreased by 0.20 Gy when summing the primary and boost plans. Because clinically unacceptable changes were sometimes observed after DPC, plans converted by DPC should be carefully reviewed before actual patient treatment.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제44권6호
• /
• pp.663-669
• /
• 2021

The purpose of this study was to evaluate the usefulness of the rice bolus for upper-lower extremity radiation therapy by Tomotherapy. The computed tomography images were obtained for air, water, and rice bolus. The average and standard deviation of the Hounsfield unit (HU) were measured for image evaluation. The conformity index (CI) and homogeneity index (HI) were calculated for dose distribution of the planning target volume (PTV) which was treated by direct mode with gantry angle (90 and 270 angle). The point dose of a total of ten axial planes was measured to confirm the different regions. The mean of HU was -999.72 ± 0.72 at the air. The water and rice bolus were -0.13 ± 1.65 and -170 ± 27.2, respectively. The CI (HI) of PTV was 0.96 (1.36) at the air. 0.95 (1.04) at the water bolus, and 0.95 (1.04) at the rice bolus. The maximum dose for air was 136 cGy which is about 32% higher than 103 cGy for water and 104 cGy for rice bolus. There was a statistical difference for point dose between air and water including rice bolus (p=0.04), however, no statistical difference between water and rice bolus (p=0.579).The rice bolus phantom for extremities radiation therapy could be not only the optimized dose distribution but also the convenience and equipment safety at Tomotherapy. However, additional research will be necessary to more accurately verify the clinical usefulness of rice bolus phantom due to not enough examination.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제18권2호
• /
• pp.150-156
• /
• 2000

서론 :정위방사선치료는 높은 정밀도로 크기가 작고 구형인 병변에 국한하여 방사선을 조사할 수 있는 기술이지만 병변의 모양이 구형이 아닌 경우에는 병변 주변의 정상조직에 고선량의 방사선이 조사될 수 있다. 본 연구는 독립턱을 부분적으로 폐쇄하여 방사선량 분포를 개선하는 방법, 선량계산과 선량분포의 도시방법을 보고하고자 한다. 방법 :정위방사선치료 시의 호의 궤적상 병변은 방사선조사영역 내에 포함하면서 주변 정상조직을 최대한 차폐하도록 원형 콜리메이터와 독립턱 부분페쇄를 적절히 조합하였다. 물 펜톰과 마이크로 전리함을 이용하여 출력인자와 조직최대선량비를 측정하여 이론적 계산치와 비교하였다. 필름선량측정계를 이용하여 5 cm 깊이에서의 심부선량분포를 측정하여 계산치와 비교하였다. 이와 같은 측정자료를 자가 개발한 치료계획 프로그램에 반영하여 뇌전이 환자의 정위 방사선치료 선량계산과 도시에 적용하여 원형 콜리메이터만을 이용하였을 경우와 독립턱 부분폐쇄를 추가하였을 경우의 병변과 정상 뇌의 선량체적표를 각각 비교하였다. 결과 : 5.0 cm 직경의 원형 콜리메이터를 사용하고 한 쪽 독립턱을 중심축으로부터 30 mm, 15.5 mm, 8.6 mm, 0 mm 까지 열었을 때 측정한 출력인자와 조직최대선량비는 계산치와 각각 0.5%와 0.3%의 오차범위로 잘 부합하였다. 필름선량계로 얻은 5 cm 깊이의 심부선량분포도 역시 계산치와 잘 부합하였다. 자가 개발한 치료계획 프로그램으로 병변과 정상 뇌의 선량체적표를의 상호 비교를 통하여 독립턱 부분폐쇄를 적용한 경우에 있어서 보다 개선된 선량분포를 얻을 수 있음을 확인하였다. 결론 : 정위방사선치료에 있어서 독립턱의 부분폐쇄를 적용함으로써 보다 개선된 선량분포계획을 얻을 수 있으며 이를 적용하여 비교적 크기가 크고 모양이 불규칙한 병변에 대하여도 정위방사선치료를 확대 적용할 수 있겠다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제27권4호
• /
• pp.180-188
• /
• 2016

Acuros XB advanced dose calculation algorithm (AXB, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA) has been released recently and provided the advantages of speed and accuracy for dose calculation. For clinical use, it is important to investigate the dosimetric performance of AXB compared to the calculation algorithm of the previous version, Anisotropic Analytical Algorithm (AAA, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA). Ten volumetric modulated arc therapy (VMAT) plans for each of the following cases were included: head and neck (H&N), prostate, spine, and lung. The spine and lung cases were treated with stereotactic body radiation therapy (SBRT) technique. For all cases, the dose distributions were calculated using AAA and two dose reporting modes in AXB (dose-to-water, $AXB_w$, and dose-to-medium, $AXB_m$) with same plan parameters. For dosimetric evaluation, the dose-volumetric parameters were calculated for each planning target volume (PTV) and interested normal organs. The differences between AAA and AXB were statistically calculated with paired t-test. As a general trend, $AXB_w$ and $AXB_m$ showed dose underestimation as compared with AAA, which did not exceed within -3.5% and -4.5%, respectively. The maximum dose of PTV calculated by $AXB_w$ and $AXB_m$ was tended to be overestimated with the relative dose difference ranged from 1.6% to 4.6% for all cases. The absolute mean values of the relative dose differences were $1.1{\pm}1.2%$ and $2.0{\pm}1.2%$ when comparing between AAA and $AXB_w$, and AAA and $AXB_m$, respectively. For almost dose-volumetric parameters of PTV, the relative dose differences are statistically significant while there are no statistical significance for normal tissues. Both $AXB_w$ and $AXB_m$ was tended to underestimate dose for PTV and normal tissues compared to AAA. For analyzing two dose reporting modes in AXB, the dose distribution calculated by $AXB_w$ was similar to those of AAA when comparing the dose distributions between AAA and $AXB_m$.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제34권
• /
• pp.61-72
• /
• 2022

목 적: 기존의 CBCT(Cone-beam Computed-tomography)는 호흡에 의한 움직임의 영향을 받는 부위에서 장기의 움직임으로 표적용적에 오차가 발생했다. 본 논문의 목적은 호흡동조방사선치료를 시행할 때 오차를 감소시켜주는 Gated CBCT(Gated Cone-beam Computed-Tomography)기능을 이용하여 정확성과 소요시간의 각각 유용성을 평가하고 위상에 따른 적절성에 대해 고찰하고자 한다. 대상 및 방법: Gated CBCT의 유용성을 평가하기 위해 Truebeam STx^TM에서 QUASAR^TM 호흡 움직임 팬텀과 납 표지자 삽입물(lead marker inserts)을 이용하여 전체 위상(Full Phase), 20~80% 위상, 30~70% 위상, 40~60% 위상마다 5회씩 Gated CBCT를 촬영하여 납 표지자의 번짐(Blurring) 길이를 측정하고 투시 촬영(fluoroscopy)의 Trigger mode를 사용하여 최고 위상(Top Phase)에서 구간이 끝나는 지점까지 납 표지자가 움직이는 거리를 5회씩 측정하여 비교하였다. 삼나무 고체 종양 삽입물(Cedar Solid Tumor Inserts)을 이용하여 4차원 전산화단층촬영(4-Dimentional Computed-tomography, 4DCT)을 촬영하여 전체 위상, 20~80% 위상, 30~70% 위상, 40~60% 위상마다 표적 용적을 설정하고 축 방향(S-I방향)으로 5회씩 길이를 측정하였고 동일하게 Gated CBCT를 5회씩 촬영하고 영상의 CT 값(CT number)을 분석하여 표적이 움직인 거리를 측정하여 비교하였다. 결 과: 납 표지자 삽입물을 이용하여 촬영한 Gated CBCT에서 전체 위상은 평균 4.46 cm, 20~80% 위상은 평균 3.11 cm, 30~70% 위상은 평균 1.94 cm, 40~60% 위상은 평균 0.90 cm가 측정되었다. 투시 촬영에서 납 표지자의 축방향 움직임 거리는 평균 4.38 cm였고 Trigger mode를 이용하여 최고 위상부터 Beam off 구간까지의 거리는 20~80% 위상은 평균 3.342 cm, 30~70% 위상은 평균 2.04 cm, 40~60% 위상은 평균 0.84 cm가 측정되었다. 두 결과를 비교하였을 때 전체 위상은 0.08 cm, 20~80% 위상은 0.23 cm, 30~70% 위상은 0.10 cm, 40~60% 위상은 0.07 cm의 차이가 확인되었다. 삼나무 고체 종양 삽입물을 이용하여 촬영한 4차원 전산화단층촬영 영상으로 윤곽 묘사(contouring)한 내부표적용적(Internal Target Volume, ITV)과 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV) 윤곽의 길이는 전체 위상에서 6.40 cm, 7.40 cm, 20~80% 위상에서 4.96 cm, 5.96 cm, 30~70% 위상에서 4.42 cm, 5.42 cm, 40~60% 위상에서 2.95 cm, 3.95 cm가 측정되었고 촬영한 Gated CBCT에서 Full 위상은 평균 6.35 cm, 20~80% 위상은 평균 5.25 cm, 30~70% 위상은 평균 4.04 cm, 40~60% 위상은 평균 3.08 cm가 측정되었다. 두 결과를 비교하였을 때 내부표적용적에서 ±8.5% 이내의 오차로 일치하는 것을 확인하였다. 결 론: 기존의 CBCT는 호흡에 의한 움직임의 영향을 받는 부위에서 장기의 움직임으로 오차가 발생하는 문제가 있었지만 본 연구를 통해서 Gated CBCT를 이용하여 설정한 위상의 표적 용적과 비슷한 영상을 얻어 정확한 영상유도를 시행하여 유용성을 확인하였다. 하지만 설정한 위상이 줄어들수록 영상 촬영소요시간이 길어진다. 따라서, 촬영소요시간과 위상의 오차를 고려했을 때 30~70% 위상 이상의 넓은 위상을 사용하는 호흡동조 정위체부방사선치료 환자에게 적용하는 것이 적절하다고 생각한다.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제34권1호
• /
• pp.26-33
• /
• 2016

Purpose: To compare the dose distribution between carotid sparing intensity modulated radiotherapy (IMRT) and opposed lateral field technique (LAFT), and to determine the effects of carotid sparing IMRT in early glottic cancer patients who have risk factors for atherosclerosis. Materials and Methods: Ten early glottic cancer patients were treated with carotid sparing IMRT. For each patient, the conventional LAFT plan was developed for comparison. IMRT and LAFT plans were compared in terms of planning target volume (PTV) coverage, conformity index, homogeneity index, and the doses to planning organ at risk volume (PRV) for carotid arteries, spinal cord and pharyngeal constrictor muscle. Results: Recurrence was not observed in any patients during the follow-up period. $V_{95%}$ for PTV showed no significant difference between IMRT and LAFT plans, while $V_{100%}$ was significantly higher in the IMRT plan (95.5% vs. 94.6%, p = 0.005). The homogeneity index (11.6%) and conformity index (1.4) in the IMRT plan were significantly better than those in the LAFT plans (8.5% and 5.1, respectively) (p = 0.005). The median $V_{5Gy}$ (90.0%), $V_{25Gy}$ (13.5%), and $V_{50Gy}$ (0%) for carotid artery PRV in the IMRT plan were significantly lower than those in the LAFT plan (99.1%, 89.0%, and 77.3%, respectively) (p = 0.005). Conclusion: Our study suggests that carotid sparing IMRT can significantly decrease the dose to carotid arteries compared to LAFT, and it would be considered for early glottic cancer patient with high risk of atherosclerosis.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제30권1_2호
• /
• pp.129-138
• /
• 2018

목 적 : 임상적으로 많이 시행하는 치료부위에 고차원 치료기법 적용 시 선형가속기에 장착된 다엽콜리메이터(Multi leaf collimator, MLC)의 형태가 치료계획에 미치는 영향을 연구해 보고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 척추암, 폐암 정위적체부방사선치료(Stereotactic body radiation therapy, SBRT)를 받은 환자와 전립선암, 폐암, 두경부암, 전골반암, 유방암의 용적변조회전치료(Volumetric modulated arc therapy, VMAT)를 시행한 환자들을 부위별로 10명씩 총 70명 선정하였다. Truebeam STx(Varian Medical system, Palo Alto, CA)의 high definition MLC(HD MLC)와 Vitalbeam(Varian Medical system, Palo Alto, CA)에 장착된 millenium MLC(M MLC)를 사용하였고, 치료계획은 Eclipse(Version 13.7, Varian Palo Alto USA, CA)를 이용하여 동일한 조건으로 환자마다 각각 2개씩 수립하였다. MLC의 형태에 따른 치료계획을 평가하기 위해 PTV coverage, conformity index(CI), homogeneity index(HI)를 비교하였고, 정상조직은 각 부위별로 임상에서 사용하는 평가 지표를 분석하였으며, 정상조직에서 저 선량 영역을 비교하기 위하여 $V_{30%}$을 평가하였다. 추가적으로 각 부위별로 치료표적의 길이 및 체적을 조사하였다. 결 과 : PTV coverage는 HD MLC를 적용한 폐암 SBRT에서 평균선량이 0.52 %, 척추암 SBRT에서 평균 선량과 최대선량이 각각 0.68 %, 1.13 %로 M MLC에 비해 감소하였다. CI와 HI는 척추암 SBRT 치료계획에서 HD MLC가 1.144, 1.079로 M MLC의 1.160, 1.092 보다 낮은 수치를 나타냈다(p<0.05). 결정장기의 선량 평가는 폐암 SBRT 치료계획에서 치료받는 쪽 폐의 평균선량이 HD MLC에서 1.48 %로 낮아졌다. 전립선암 VMAT은 HD MLC를 적용한 치료계획에서 방광의 $V_{30}$과 평균선량이 0.53 %, 1.42 %, 직장의 $V_{25}$와 평균선량이 0.97 %, 0.69 %로 감소하였다(p<0.05). 유방암 VMAT은 오히려 HD MLC를 사용한 치료계획에서 심장의 평균선량이 0.83 %로 높아졌다. 다른 치료부위 평가지표들은 두 MLC를 적용한 치료계획 사이에 큰 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 결 론 : 본 연구 결과 SBRT나 전립선암 VMAT과 같이 치료표적의 길이가 짧고 크기가 작은 경우 HD MLC를 사용하는 것이 PTV coverage 및 정상조직 보호 효과 면에서 다소 이점이 있는 것으로 나타났으나, 그 외 상대적으로 길고, 큰 폐암, 두경부암, 전골반암, 유방암 VMAT에서는 MLC의 형태가 치료계획에 미치는 영향은 크지 않았다.