• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제31권3호
• /
• pp.54-62
• /
• 2020

Dose calculation algorithms play an important role in radiation therapy and are even the basis for optimizing treatment plans, an important feature in the development of complex treatment technologies such as intensity-modulated radiation therapy. We reviewed the past and current status of dose calculation algorithms used in the treatment planning system for radiation therapy. The radiation-calculating dose calculation algorithm can be broadly classified into three main groups based on the mechanisms used: (1) factor-based, (2) model-based, and (3) principle-based. Factor-based algorithms are a type of empirical dose calculation that interpolates or extrapolates the dose in some basic measurements. Model-based algorithms, represented by the pencil beam convolution, analytical anisotropic, and collapse cone convolution algorithms, use a simplified physical process by using a convolution equation that convolutes the primary photon energy fluence with a kernel. Model-based algorithms allowing side scattering when beams are transmitted to the heterogeneous media provide more precise dose calculation results than correction-based algorithms. Principle-based algorithms, represented by Monte Carlo dose calculations, simulate all real physical processes involving beam particles during transportation; therefore, dose calculations are accurate but time consuming. For approximately 70 years, through the development of dose calculation algorithms and computing technology, the accuracy of dose calculation seems close to our clinical needs. Next-generation dose calculation algorithms are expected to include biologically equivalent doses or biologically effective doses, and doctors expect to be able to use them to improve the quality of treatment in the near future.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.149-155
• /
• 2012

목 적: 폐, 복부의 양성자 치료 시 사용되는 Long Extension (LE)은 Supporting bar에 의한 치료 면적의 제한이 있고, 후사방향의 빔에서 Collision으로 인해 치료 계획 시 다양한 갠트리 각도의 제한을 발생시키며 에어갭(Air gap, 환자와 Beam 사출구 사이의 거리)을 증가시킨다. 이에 본 연구는 본원에서 자체 제작한 Rounded Extension (RE)을 LE과 비교 평가하여 양성자 치료시 최적의 Extension을 적용하는데 그 목적이 있다. 대상 및 방법: LE과 RE의 구조적 특징을 비교하고, Snout size (${\varnothing}100$, ${\varnothing}180$, ${\varnothing}250$)별 이용 가능한 갠트리 각도를 알아보았다. 그리고 Humanoid phantom을 놓고 CT모의촬영을 하였다. CT영상을 통해 후사방향에서 에어갭의 차이를 알아보았다. 결 과: 두 Extension의 구조적 특징을 비교해 본 결과, Supporting bar의 유무로 인하여 LE은 유효한 가로축 길이가 40 cm이며, RE은 50 cm임을 알 수 있었다. 각 Extension의 Snout size (${\varnothing}100$, ${\varnothing}180$,${\varnothing}250$)별 이용 가능한 갠트리 각도, 에어갭의 차이를 분석한 결과는 다음과 같다. LE은 180도 기준에서 평균 ${\pm}36$도이며, RE은 평균 ${\pm}70$도로 나타났다. 그리고 RE은 동일 갠트리 각도에서 LE에 비해 에어갭이 평균 11.30 cm 감소하는 것을 알 수 있었다. 결 론: 자체 제작한 양성자 치료용 RE은 LE에 비해 치료 면적 및 이용 가능한 갠트리 각도 범위가 더 넓고 후사방향의 빔에서 에어갭을 줄임으로서 폐, 복부의 양성자 치료 시 더 유용하게 사용될 것이다. 그러나 조사범위가 큰 치료영역에서 측방향의 빔을 사용할 때는 오히려 에어갭이 커질 수 있으므로 차후 보완이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.11-14
• /
• 2012

목 적: Anisotropic Analytical Algorithm (AAA)는 Pencil Beam Convolution (PBC) 알고리즘에 비하여 2차선과 조직 불 균질에 대한 영향에 보다 더 정확한 선량계산을 제공한다. 본 연구는 유방암 접선조사 치료계획에서 PBC 알고리즘과 AAA의 선량계산 알고리즘에 따른 선량분포의 차이를 분석하고자 한다. 대상 및 방법: 선형가속기(CL-6EX, VARIAN, USA)의 6 MV 에너지를 이용한 유방암 환자 10명을 대상으로 Eclipse treatment planning system (Version 8.9, VARIAN, USA)을 사용하여 전산화 치료계획을 수립하였다. Conventional Radiation Therapy plan(Conventional plan)과 Field-in-Field Intensity Modulated Radiation Therapy plan (FiF plan)을 PBC 알고리즘을 이용하여 치료계획을 수립한 후 Monitor Unit (MU)를 고정시키고 AAA로 변경하여 선량계산하고, Dose Volume Histogram (DVH)을 이용하여 치료계획을 비교 분석하였다. 결 과: 첫 번째, Conventional plan의 PBC 알고리즘과 AAA에 따른 차이를 평가한 결과 치료용적에 대한 평균 Conformity Index (CI) 값의 차이는 PBC 알고리즘에서 0.295 높게 평가 되었다. 동측 폐에 대한 선량을 평가한 결과 $V_{47Gy}$과 $V_{45Gy}$는 PBC알고리즘에서 각각 5.83%, 4.04% 높게 평가되었고, Mean dose, $V_{20Gy}$, $V_{5Gy}$, $V_{3Gy}$는 AAA에서 각각 0.6%, 0.29%, 6.35%, 10.23%높게 평가되었다. 두 번째, FiF plan의 경우 치료용적에 대한 평균 CI 값의 차이는 PBC 알고리즘에서 0.165 높게 평가 되었고, 동측 폐에 대한 선량은 $V_{47Gy}$, $V_{45Gy}$, Mean dose는 PBC 알고리즘에서 각각 6.17%, 3.80%, 0.15% 높게 평가되었고, $V_{20Gy}$, $V_{5Gy}$, $V_{3Gy}$는 AAA에서 각각 0.14%, 4.07%, 4.35% 높게 평가되었다. 결 론: 유방암 접선조사에서 AAA로 계산했을 때, PBC 알고리즘에 비해 치료용적에 대한 Conformity가 Conventional plan, FiF plan 각각 0.295, 0.165 낮게 평가 되며, 동측 폐의 고 선량 영역의 선량은 적게 나타나며, 저 선량 영역의 선량은 많게 나타므로 폐에 대한 선량을 평가하는 데 선량계산 알고리즘에 따른 특징을 고려해야 할 것으로 사료된다.

• 대한정형도수물리치료학회지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.51-56
• /
• 2006

Purpose: The purpose of this study was to evaluate the effects of mobilization application for the lower extremity after fibula Pilon fracture operation patient. Methods: The subjects was 62 years old male who was injury of Lt. fibula shaft Fx., 3 cuneiform & cuboid Fx., 2.3.4 metatarsal bone Fx., We were compared to result of physical therapy between pre and post exercise for 2weeks. Results: The results of this study were summarized below; The mobilization application of the Lt. lower extremity was significantly differences of the ROM at pre and post therapy after 2 weeks, especially in knee flexion ($40^{\circ}$). The increased of accessary movement was evaluated to increased of the physiologic movement about the joints of the lower extremity. Conclusion: We consider that factors of therapy result were not only fracture types, operation and reduction methods for the fibula Pilon fracture but also the ability of physical therapist's manual techniques.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.51-54
• /
• 2007

목 적: 골수 또는 주변 줄기세포 이식을 목적으로 시행하는 전신방사선 조사시, 표면선량의 증가를 위하여 사용되어지는 산란판(beam spoiler)과 환자간의 거리에 따른 표면선량 변화를 측정하여 적정거리를 찾고자 한다. 대상 및 방법: 본 연구를 위해 6 MV X선을 사용하였으며, 조직등가고체팬텀($30{\times}30{\times}30cm^3$)과 평형평판형 전리함 및 전위계를 사용하였다. 선원에서 기준이 되는 팬텀 중심까지의 거리를 400 cm로 위치시키고 조사야 $40{\times}40cm^2$에서 얻은 측정치를 기준값으로 하였다. 또한 평형평판형 전리함을 고체팬텀의 선원 쪽 표면과 선원 반대쪽 표면에 각각 위치시켜 입사지점 선량과 출구지점 선량을 측정하였다. 산란판과 환자와의 적정 거리를 연구하기 위하여 조직 등가 고체 팬텀과 산란판 간의 거리를 $1{\sim}200cm$ 까지 변화시켜 가며 표면 선량을 측정하였다. 이때 조직등가 고체 팬텀은 고정시키고 산란판을 선원방향으로 일정한 간격으로 변화시켜 입사지점 선량과 출구지점 선량을 측정하였으며 이 값을 기측정된 팬텀 중심부 선량으로 나누어 백분율로 분석하였다. 각각의 경우에 대해 MU는 300씩 조사하였다. 결 과: 기준이 되는 체내 중심 선량을 처방 선량으로 간주하였고 산란판의 유무에 관계없이 체내 중심 선량과 출구 선량은 각각 10.7 cGy, 6.7 cGy로 측정되었다. 조직 등가 고체 팬텀과 산란판 사이의 간격이 $50{\sim}60cm$일 때 입사지점 선량 값은 $14.58{\sim}14.92cGy$로 측정되어 기준점 대비 $99.4{\sim}101%$ 범위를 보임에 따라 표면 선량값이 처방선량에 가장 근접한 값으로 측정되었다. 결 론: 본 실험 결과 전신방사선조사시, 조직등가 고체팬텀과 산란판 사이의 간격이 $50{\sim}60cm$일 때 표면선량을 처방선량에 가장 근접하게 조사할 수 있다는 것을 확인 할 수 있었다. 산란판과 환자와의 거리를 $50{\sim}60cm$에 위치시켜 표면선량의 over dose나 under dose의 발생 방지를 위한 주의가 반드시 필요하겠다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제27권1호
• /
• pp.37-45
• /
• 2016

양성자 치료 시 양성자 빔의 특성을 이용하여 치료 부위에 국부적인 선량을 부여하고 정상조직에 불필요한 선량을 줄이기 위해서는 인체 내 양성자 빔의 비정을 실시간으로 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 24개의 섬광검출기 배열 및 24채널의 신호 처리 시스템으로 구성된 즉발감마선 카메라 모듈을 개발하고 있다. 본 연구에서는 다채널의 섬광 검출기 신호를 처리하기 위하여 이중모드 다채널 신호 처리 모듈을 개발하여 그 성능을 평가해보았다. 성능을 평가한 결과 에너지 교정 모드를 통해 다채널의 섬광검출기에 대하여 동시에 에너지 교정이 가능함을 확인하였고, 이를 통하여 정확하게 3 MeV에 해당하는 측정 하한 값을 결정할 수 있었다. 고속 데이터 획득 모드를 통해 45 MeV 양성자 빔에서 발생한 즉발감마선 분포를 측정한 결과 $3{\times}10^9$개의 양성자 빔에서도 양성자 선량 분포와 유사한 결과를 얻을 수 있었고, 빔 비정을 평가한 결과 $17.13{\pm}0.76mm$로 EBT film을 통하여 측정한 비정인 16.15 mm와 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제8권5호
• /
• pp.265-269
• /
• 2014

방사선을 이용한 백혈병의 전신방사선 치료는 환자의 골수에 건강한 골수세포를 이식하는 골수이식(bone marrow transplantation) 시행 전, 골수의 재구성을 위한 준비단계로 전신에 외부 방사선을 조사(external beam therapy)하여 유해한 세포를 죽이거나 면역체계의 억제를 목적으로 시행된다. 전신방사선 치료를 시행할 경우 환자의 표면선량을 증가하기 위해 사용되는 산란판(spoiler)을 사용하게 되는데 산란판을 사용할 때의 표면선량은 환자와의 거리에 따라 달라지고, 두께에 따라 달라지게 된다. 이에 본 논문에서는 산란판의 두께에 따른 표면선량의 변화를 알아보았다. 아크릴로 된 산란판을 0.5 cm부터 3.0 cm 까지 0.5 cm 간격으로 제작하여 각각 측정한 결과 2.0 cm를 기준으로 두께에 따라 약 0.5% 정도의 표면선량의 증가를 관찰 할 수 있었다. 이를 토대로 임상에 직접 적용하기에는 제한적일 수 있으나 임상실험과 치료받은 환자의 예후 등을 조사하여 임상에 적용한다면 각기 다른 표면선량을 요구하는 환자들에게 산란판의 두께변화 만으로도 적절한 표면선량을 부여하는 방법이 될 것으로 생각된다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.283-292
• /
• 2024

안와림프종의 전자선 치료 시 안구 부속기관의 방사선 부작용 및 합병증으로 인해 후낭하백내장 발생률이 높아질 수 있다. 이에 본 연구는 몬테카를로 전산모사를 활용하여 의료용 선형가속기와 안구의 수학적 모델을 모사하고, 안구 부속기관에 대한 선량평가와 수정체 차폐체 두께에 따른 안구 부속기관별 차폐율을 비교 분석하였다. 안구 부속기관의 선량평가 결과, 차폐체 미사용 시 선량을 기준으로 수정체의 민감 영역에서 가장 높은 흡수선량 분포를 보였으며, 그 외 수정체의 비민감 영역, 전방, 유리체, 각막, 눈꺼풀 순으로 점차 낮아지는 경향을 나타내었다. 차폐체 사용 시 선량 분석 결과, 2 mm 두께 사용 시 수정체의 민감 영역에서 90% 이상의 선량감소효과를 나타냈으며, 비민감 영역과 전방은 83% 이상, 유리체, 각막, 눈꺼풀에서는 30 ~ 62%의 선량감소효과를 보였다. 안와림프종의 전자선 치료 시 수정체 민감 영역의 선량 저감을 위해서는 최소 2 mm 이상의 차폐체 사용이 필요할 것으로 판단되며, 수정체 이외 안구 부속기관에 대한 차폐체 두께 및 면적을 고려한 차폐 방안이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
• /
• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
• /
• pp.109-112
• /
• 2002

Using Monte Carlo calculations the effects of longitudinal magnetic fields on the beam profiles produced by clinical electron beam were studied. The Monte Carlo calculations were performed using the EGS4 code system modified to account for external magnetic fields. The beam profiles for a 6 MeV electron beam with longitudinal magnetic fields of 0.5-3.0 T were calculated. As a result of these calculations we found that the penumbra widths can be reduced with increased magnetic fields. This means that the electron therapy benefits from the external magnetic fields.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제20권1호
• /
• pp.37-42
• /
• 2009

국립암센터에 설치된 양성자 치료기는 양성자 가속기의 운영을 통해 많은 양의 이차방사선을 방출하게 되는데, 이는 양성자 빔이 가속 중에 주위의 물질과 반응을 하여 이차 입자를 발생하고 방사성 동위원소도 생성하기 때문이다. 생성된 방사성 동위원소에 의한 방사선량은 시간에 따라 감쇠되지만 양성자 치료기의 운영 및 유지보수를 위해 수시로 가속기 작업종사자들이 시설내부로 접근해야 하며 이로 인해 이차방사선에 의한 피폭 문제가 발생될 수 있다. 본 논문에서는 양성자 가속기(Cyclotron)를 포함한 양성자 치료기의 운영을 위해 필요한 작업종사자들의 작업환경을 평가하고, 적절한 수준의 방사선 방호대책을 수립하기 위해 양성자 치료기 운영 중 가장 높은 수준의 방사선이 발생되는 양성자 가속기(Cyclotron) 및 주변 지역에서의 가속기 가동에 따른 방사선 발생 정도를 측정하였고 그 지속시간을 분석하였다. 이를 위해 양성자 빔의 손실이 가장 큰 가속기 주변과 에너지 선택 시스템(Energy Selection System, ESS)지역의 탄소(graphite, $^{12}C$) 재질로 구성된 에너지 감쇠장치(degrader)에서의 방사선 변화를 추적하고, 가속기에서 생산된 230 MeV의 고정된 에너지 빔이 에너지 감쇠장치(degrader)를 거쳐 ESS를 통해 전송된 빔의 효율을 산출하고 빔의 전송 구간에서의 상대적인 방사화 정도를 분석하였다. 이러한 분석 자료를 토대로 작업종사자들의 작업간 피폭 수준을 계산하고 연간 피폭 정도를 측정하였다. 작업 중 가속기 시설내의 선량은 수십 ${\mu}Sv/h$로 다른 방사선 치료기에 비해 상대적으로 높은 수준이지만 작업시간을 고려한 연간 총 피폭 선량은 작업자에 따라 1~3 mSv/year 정도로, 연간 피폭 한계 선량보다 충분히 낮은 수준으로 운영이 가능하였다.