• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제43권3호
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• pp.107-113
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• 2018

Background: The purpose of our study was to compare the dosimetric advantages of Flattening filter free (FFF) beams for trigeminal neuralgia patients using 4 mm conical collimators over previously treated patients with 6 MV SRS beam. Materials and Methods: A retrospective study was conducted for 5 TN patients who had been previously treated at our institution using frame-based, LINAC-based stereotactic radiosurgery (SRS) on Novalis Tx using 6 MV SRS beam were replanned on 6X FFF beams on Edge Linear accelerator with same beam angles and dose constraints using 4 mm conical collimator. The total number of monitor units along with the beam on time was compared for both Edge and Novalis Tx by redelivering the plans in QA mode of LINAC to compare the delivery efficiency. Plan quality was evaluated by homogeneity index (HI) and Paddick gradient index (GI) for each plan. We also analyzed the doses to brainstem and organ at risks (OARs). Results and Discussion: A 28% beam-on time reduction was achieved using 6X FFF when compared with 6X SRS beam of Novalis Tx. A sharp dose fall off with gradient index value of $3.4{\pm}0.27$ for 4 mm Varian conical collimator while $4.17{\pm}0.20$ with BrainLab cone. Among the 5 patients treated with a 4 mm cone, average maximum brainstem dose was 10.24 Gy for Edge using 6X FFF and 14.28 Gy for Novalis Tx using 6X SRS beam. Conclusion: The use of FFF beams improves delivery efficiency and conical collimator reduces dose to OAR's for TN radiosurgery. Further investigation is warranted with larger sample patient data.

• Radiation Oncology Journal
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• 제16권4호
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• pp.517-529
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• 1998

목적 : 정위방사선수술은 뇌동정맥기형 및 청신경초종, 뇌수막종양, 뇌하수체종양 뿐만 아니라 단일 전이성 종양의 치료에 있어서도 그 이용의 빈도가 급격히 늘어나는 추세이다. 그에 따라 목표부위에 있어서 정위방사선술의 선량분포에 관한 연구는 많이 발표되고 있으나 두 개강 외의 수정체 갑상선과 같이 방사선의 결정적 또는 확률적 효과에 민감한 장기와 같은 조직에서 흡수되는 선량에 관한 자료는 극히 제한적이다. 본 연구는 인체모형에서 방사선수술시 수정체 및 갑상선의 선량을 측정하고 그 선량에 영향을 미치는 변수를 규명하고자 하였다. 대상 및 방법 : 6 곳의 상이한 회전중심점에서 각각 서울대학교 의과대학 치료방사선과학교실에서 개발한 선형가속기형 정위방사선수술 기법을 이용하여 치료계획을 세웠다. 각 회전중심점당 6개의 arc를 기본으로 하고 각 arc의 범위는 100도를 기준으로 하고 보조콜리메이터 크기는 직경 2cm로 선정하였다. 각 arc 별로 250cGy 조사한 후 내회 열형광선량계를 이용하여 수정체 및 갑상선의 표면에 미치는 선량을 측정하였다. 결과 : 회전중심점 또는 arc plane 이 각 장기와 가까울수록 흡수 선량이 높았다. exit beam이 수정체나 갑상선을 지나지 않을 경우 각 장기의 선량은 최대선량의 0.23$\pm$0.08$\%$ 와 0.18$\pm$0.05$\%$ 이고, exit beam 이 수정체나 갑상선을 지나는 경우 각 장기의 선량은 최대선량의 0.76$\pm$0.12$\%$ 와 0.41$\pm$0.04$\%$ 이다. exit beam의 통과 여부가 각 장기의 선량에 미치는 가장 큰 인자이며, 장기를 통과하는 arc에 의해 흡수하는 선량은 총 선량의 80$\%$를 차지한다. 인체 모형의 표면선량과 5mm 깊이에서의 선량에 큰 차이가 없어 표면선량을 수정체 및 갑상선 선량으로 대체할 수 있다고 판단한다. 결론 : 정위방사선수술시 인체모형의 수정체와 갑상선에 흡수되는 방사선량을 측정한 결과 회전중심점 및 arc plane 이 각 장기와 가까울수록 높은 흡수 선량을 나타내었으며, exit beam이 수정체나 갑상선을 통과하는 경우 흡수선량이 높았고 exit beam의 통과 여부가 각 장기의 흡수선량에 가장 큰 영향을 미쳤다. 또한 수정체와 갑상선의 표면선량은 수정체 및 갑상선 선량과 큰 차이가 없었다. 최적의 방사선수술을 위한 계획을 수립할 경우 각 장기의 선량은 최대 1$\%$ 미만으로 후유증을 일으키기에 낮은 선량이기는 하나, 특히 소아 등에서는 갑상선 선량을 가능한 낮추어야 할 것이다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제18권4호
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• pp.251-256
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• 2000

목적 : 1990년대 이후 개발된 정위 체부 고정틀을 이용한 체부 정위방사선수술의 치료효과, 치료의 정확성과 후유증에 대해 후향적으로 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 1997년 12월부터 1999년 6월까지 간암 3명, 동정맥기형 1명, 폐전이 6명와 간전이 1명 등 모두 11명에서 정위 체부 고정틀을 이용하여 체부 방사선수술을 시행했다. 환자의 고정은 정위 체부 고정틀에 vacuum pillow를 이용하여 수행하였고 chest marker와 leg marker를 이용하여 흉골부위 또는 등부위와 경골부위의 피부에 환자 위치 표시를 하였다. 이후 모의치료실로 이동하여 X선 투시기를 통해 횡경막의 움직임을 측정한 후 Diaphragm control을 사용하여 1 cm 이하로 횡경막의 움직임을 최소화하였다. CT-simulator를 이용하여 치료부위의 단층촬영을 시행한 후 치료계획을 세웠다. 매회 치료전 CT-simulator를 이용하여 단층촬영을 반복하여 최초의 단층촬영의 영상과 수동적으로 비교하여 치료의 정확성을 확인하고 오차가 5 mm 이내인 경우 치료를 시행하였다. 방사선 치료는 90$\%$ 등선량곡선에 10 Gy씩 1일 내지 2일 간격으로 3회 시행하여 총30 Gy를 조사하였다. 결과 : 중앙 추적관찰기간은 12개월이었다. 11명의 환자 중 1명(9$\%$)의 환자에서 국소적 완전관해를 보였고 4명(36$\%$)에서 부분관해를 보였다. 계획용표적체적은 3$\~$111 cc 였고 평균값은 18.4 cc 였다. 치료 오차를 측정한 결과 X, Y, Z 축으로 오차범위는 모두 5 mm 이내를 보였다. 치료 중 또는 치료 직후에 올 수 있는 고열, 통증 등의 급성후유증은 관찰되지 않았다. 결론 : 정위 체부 고정틀을 이용한 체부 방사선수술은 뛰어난 치료의 재현성을 보여주었고 간 혹은 펴종양에서 유용한 치료 방법으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.9-16
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• 2018

목 적 : 뇌 정위적 방사선수술은 외과적 수술로 인한 합병증 발생 비율이 높은 질환을 비침습적으로 치료할 수 있다. 하지만 뇌 정위적 방사선수술은 방사선을 이용하기 때문에 분할방사선치료와 같이 방사선에 의한 부작용을 동반할 수 있다. 두경부 등의 분할방사선치료 시 방사선에 의한 부작용을 줄이기 위해 Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(C-VMAT)와 Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(NC-VMAT)가 주변 정상조직에 미치는 영향에 대한 분석이 이루어졌지만, 뇌 정위적 방사선수술에서는 이러한 내용들이 분석되지 않았다. 본 연구에서는 뇌 정위적 방사선수술을 실시한 환자를 대상으로 C-VMAT과 NC-VMAT을 비교, 분석하여 NC-VMAT의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 뇌 정위적 방사선수술 13건을 대상으로 하였으며, C-VMAT, NC-VMAT 치료 계획을 진행하였다. 치료 계획 용적은 최소 0.78 cc에서 최대 12.26 cc의 용적을 가지고 있었으며, 처방 선량은 15~24 Gy가 처방되었다. 치료 장비는 trueBEAM Stx(Varian Medical Systems, USA)을 사용하였으며, 치료 계획에 사용된 에너지는 6 MV Flattening Filter Free(6FFF) X-선을 이용하였다. C-VMAT 치료계획은 half 2 Arc 또는 full 2 Arc를 사용하여 치료계획을 진행했으며, NC-VMAT 치료계획은 $40{\sim}190^{\circ}$의 Arc를 3~7개 사용하고, couch의 각도 또한 3~7개의 각도로 구성하여 치료계획을 진행하였다. 결 과 : 최대선량의 평균 값은 C-VMAT에서 $105.1{\pm}1.37%$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $105.8{\pm}1.71%$로 나타났다. C-VMAT의 처방 선량 지수(Conformity index)는 $1.08{\pm}0.08$로 나타났고, 선량 균질 지수(Homogeneity Index)는 $1.03{\pm}0.01$로 나타났다. NC-VMAT의 처방 선량 균질지수는 $1.17{\pm}0.1$, 선량 균질지수는 $1.04{\pm}0.01$로 나타났다. 뇌의 $V_2$, $V_8$, $V_{12}$, $V_{18}$, $V_{24}$는 C-VMAT에서 $176{\pm}149.36cc$, $31.50{\pm}25.03cc$, $16.53{\pm}12.63cc$, $8.60{\pm}6.87cc$, $4.03{\pm}3.43cc$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $135.55{\pm}115.93cc$, $24.34{\pm}17.68cc$, $14.74{\pm}10.97cc$, $8.55{\pm}6.79cc$, $4.23{\pm}3.48cc$로 나타냈다. 결 론 : 최대선량과 처방 선량 지수, 선량 균질 지수 항목에서는 C-VMAT과 NC-VMAT이 큰 차이를 보이지는 않았다. 뇌의 선량 당 용적은 $V_2{\sim}V_{18}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.5 %에서 최대 48 %의 차이가 나타냈다. $V_{19}{\sim}V_{24}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.4 %에서 최대 4.8 %의 차이가 나타냈다. 방사선괴사(Radionecrosis)가 발생하기 시작하는 $V_{12}$ 용적의 평균 값을 비교해본 결과 NC-VMAT 이 C-VMAT 대비 약 12.2 % 적은 용적을 포함하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 볼 때 NC-VMAT 치료 계획을 수립한다면, $V_2{\sim}V_{18}$의 용적을 줄일 수 있기 때문에 방사선괴사를 줄일 수 있을 것이라 사료된다.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제29권5호
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• pp.650-658
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• 2000

Objective : To evaluate the role of Gamma Knife radiosurgery in essential and tumor-related(secondary) trigeminal neuralgia, outcomes of radiosurgery and microsurgery were compared each other. Methods : Five patients with essential trigeminal neuralgia underwent stereotactic radiosurgical treatment with Leksell Gamma Knife and twenty five patients were treated with microsurgery during the same period(1994. 1-1997. 6). A 4-mm collimator was used and REZ or proximal portion of trigeminal nerve was targeted with maximal dose of 60-72Gy. The mean follow-up after radiosurgery was 39.4 months and that after microsurgery was 47.9 months. Results : At the last follow-up, four patients(80%) had excellent(pain free) or good(50-90% pain relief) outcomes, one(20%) had poor control after radiosurgical treatment. Twenty-three patients(92%) had excellent or good outcomes and two(8%) had poor results after microsurgery. Postoperative complications occurred in ten(40%) with microsurgery, but there were no complications in patients with Gamma Knife radiosurgery. Six patients with secondary trigeminal neuralgia received radiosurgical treatment directed at their tumors, and three patients were surgically treated. Three of six(50%) patients treated with Gamma Knife had pain relief while two of three patients with surgical treatment showed immediate pain relief. Post-treatment complications were developed in two of six radiosurgical patients and in one of three surgical patients. Conclusion : Gamma Knife stereotactic radiosurgery may be considered as a useful and alternative option for the treatment of essential and secondary trigeminal neuralgia owing to of its safety and less complications. The preliminary results obtained in our series appear encouraging, although the outcome is not so good as that of surgery.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제63권4호
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• pp.415-426
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• 2020

Arteriovenous malformations (AVMs) are congenital anomalies of the cerebrovascular system. AVM harbors 2.2% annual hemorrhage risk in unruptured cases and 4.5% annual hemorrhage risk of previously ruptured cases. Stereotactic radiosurgery (SRS) have been shown excellent treatment outcomes for patients with small- to moderated sized AVM which can be achieved in 80-90% complete obliteration rate with a 2-3 years latency period. The most important factors are associated with obliteration after SRS is the radiation dose to the AVM. In our institutional clinical practice, now 22 Gy (50% isodose line) dose of radiation has been used for treatment of cerebral AVM in single-session radiosurgery. However, dose-volume relationship can be unfavorable for large AVMs when treated in a single-session radiosurgery, resulting high complication rates for effective dose. Thus, various strategies should be considered to treat large AVM. The role of pre-SRS embolization is permanent volume reduction of the nidus and treat high-risk lesion such as AVM-related aneurysm and high-flow arteriovenous shunt. Various staging technique of radiosurgery including volume-staged radiosurgery, hypofractionated radiotherapy and dose-staged radiosurgery are possible option for large AVM. The incidence of post-radiosurgery complication is varied, the incidence rate of radiological post-radiosurgical complication has been reported 30-40% and symptomatic complication rate was reported from 8.1% to 11.8%. In the future, novel therapy which incorporate endovascular treatment using liquid embolic material and new radiosurgical technique such as gene or cytokine-targeted radio-sensitization should be needed.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1994년도 추계학술대회
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• pp.85-87
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• 1994

In this paper, we present an object-oriented stereotactic radiosurgery planning system, which accepts medical images such as CT and angiography, transforms the coordinates to a reference frame coordinate, calculates dose distributions, and finally displays isodose curves over the images. The user finds an adequate one for radiosurgeries after performing computer simulations on different treatment parameter sets. The object-oriented design concept was fully applied to the system composed of seven manager objects of different classes: a patient information manager, a user-interface manager, a coordinate transformation manager, a blackboard manager, a dose calculation manager, an isodose curve display manager, and a report manager. All the user interactions are carried out through the use of mouse buttons. The performance of the system was verified by four physicians and two medical physicists, and now is being used in two clinical sites.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제61권5호
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• pp.633-639
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• 2018

Objective : We investigated the outcomes of repeat stereotactic radiosurgery (SRS) for metastatic brain tumors that locally recurred despite previous SRS, focusing on the tumor control. Methods : A total of 114 patients with 176 locally recurring metastatic brain tumors underwent repeat SRS after previous SRS. The mean age was 59.4 years (range, 33 to 85), and there were 68 male and 46 female patients. The primary cancer types were non-small cell lung cancer (n=67), small cell lung cancer (n=12), gastrointestinal tract cancer (n=15), breast cancer (n=10), and others (n=10). The number of patients with a single recurring metastasis was 95 (79.8%), and another 19 had multiple recurrences. At the time of the repeat SRS, the mean volume of the locally recurring tumors was 5.94 mL (range, 0.42 to 29.94). We prescribed a mean margin dose of 17.04 Gy (range, 12 to 24) to the isodose line at the tumor border primarily using a 50% isodose line. Results : After the repeat SRS, we obtained clinical and magnetic resonance imaging follow-up data for 84 patients (73.7%) with a total of 108 tumors. The tumor control rate was 53.5% (58 of the 108), and the median and mean progression-free survival (PFS) periods were 246 and 383 days, respectively. The prognostic factors that were significantly related to better tumor control were prescription radiation dose of 16 Gy (p=0.000) and tumor volume less than both 4 mL (p=0.001) and 10 mL at the repeat SRS (p=0.008). The overall survival (OS) periods for all 114 patients after repeat SRS varied from 1 to 56 months, and median and mean OS periods were 229 and 404 days after the repeat SRS, respectively. The main cause of death was systemic problems including pulmonary dysfunction (n=58, 51%), and the identified direct or suspected brain-related death rate was around 20%. Conclusion : The tumor control following repeat SRS for locally recurring metastatic brain tumors after a previous SRS is relatively lower than that for primary SRS. However, both low tumor volume and high prescription radiation dose were significantly related to the tumor control following repeat SRS for these tumors after previous SRS, which is a general understanding of primary SRS for metastatic brain tumors.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제3권1호
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• pp.63-69
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• 1992

최근 3차원적인 영상 데이타 및 방사선량 분포에 대한 정보를 필요로하는 뇌정위적 방사선 치료계획이 절실히 요구되고 있다. 본 연구의 목적은 personal computer를 이용하여 3차원적인 환자영상 데이터 및 선량분포를 함께 처리할 수 있는 치료계획 시스템을 개발하는 데 있다. 본 연구를 위한 처리 과정은 크게 3단계로 나누어 수행된다. 첫째, 환자영상 데이타 입력과정으로서, CT, MRI 등 단층촬영영상을 on-line 및 digitizer 방식을 통하여 personal computer에 입력시킨다 병소위치 및 모양도 Angio 및 CT localization 방법을 이용하여 함께 입력시킨다. 둘째, 선량계산 단계로서, stereotactic frame 좌표로 변환된 영상내에서 선량 분포를 계산하고 환자영상 데이타 및 치료기의 조사조건등에 따라 최적 선량분포를 얻는다. 셋째, display 과정으로서, 임의의 단층영상 및 재구성 영상내에서 환자영상과 방사선량에 대한 영상을 합성하여 computer monitor를 통하여 단일 영상내에 동시에 묘출할 수 있도록 처리한다. 본 연구의 치료계획 시스템을 응용한 바 치료계획을 신속하고 정확하게 처리할 수 있었으며, Angio, CT 혹은 MRI와 같은 여러형태의 영상내에서 선량분포를 동시에 묘출함으로써 능률적인 치료계획을 세울 수 있었다. 이와같은 치료계획의 자동화 시스템은 지금까지 어려웠던 3차원적인 뇌정위적 방사선치료계획을 가능케 하며, 추후 beam's eye view나 CT simulation을 통한 일반적인 3차원 방사선 치료계획에도 크게 이바지할 것으로 기대된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제11권2호
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• pp.421-430
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• 1993

The calculation of dose distribution in multiple arc stereotactic radiotherapy is a three-dimensional problem and, therefore, the three-dimensional dose calculation algorithm is important and the algorithm's accuracy and reliability should be confirmed experimentally. The aim of this study is to verify the dose distribution of stereotactic radiosurgery experimentally and to investigate the effect of the beam quality, the number of arcs of radiation, and the tertiary collimation on the resulting dose distribution. Film dosimetry with phantom measurements was done to get the three-dimensional orthogonal isodose distribution. All experiments were carried out with a 6 MV X-ray, except for the study of the effects of beam energy on dose distribution, which was done for X-ray energies of 6 and 15 MV. The irradiation technique was from 4 to 11 arcs at intervals of from 15 to 45 degrees between each arc with various field sizes with additional circular collimator. The dose distributions of square field with linear accelerator collimator compared with the dose distributions obtained using circular field with tertiary collimator. The parameters used for comparing the results were the shape of the isodose curve, dose fall-offs fom $90\%$ to $50\%$ and from $90\%\;to\;20\%$ isodose line for the steepest and shallowest profile, and $A=\frac{90\%\;isodose\;area}{50\%\;isodose\;area-90\%\;isodose\;area}$(modified from Chierego). This ratio may be considered as being proportional to the sparing of normal tissue around the target volume. The effect of beam energy in 6 and 15 MV X-ray indicated that the shapes of isodose curves were the same. The value of ratio A and the steepest and shallowest dose fall-offs for 6 MV X-ray was minimally better than that for 15 MV X-ray. These data illustrated that an increase in the dimensions of the field from 10 to 28 mm in diameter did not significantly change the isodose distribution. There was no significant difference in dose gradient and the shape of isodose curve regardless of the number of arcs for field sizes of 10, 21, and 32 mm in diameter. The shape of isodose curves was more circular in circular field and square in square field. And the dose gradient for the circular field was slightly better than that for the square field.