• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6932-6939
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• 2015

환자의 호흡은 방사선치료에서 중요한 인자로 작용한다. 종양을 치료하는 방사선 치료용 선형가속기에서 시행하는 기존의 cone-beam CT에서는 호흡에 의한 움직임이 반영되지 않아 영상에 왜곡이 발생하여 정확하지 못한 영상 정보를 획득하였다. 본 연구는 호흡에 의한 움직임을 고려하고 특정 순간을 포착한 gating을 적용하여 획득한 back projection 영상을 이용하여 cone-beam CT 영상으로 재구성하였으며 기존의 방법과 비교하였다. 기존의 방법은 영상 왜곡도가 400%에 달하였으나, 본 연구에서 시행한 gating을 적용한 cone-beam CT는 약 2%에 불과하였다. 이에 본 연구는 호흡의 움직임을 반영한 영상유도 방사선치료의 방향과 평가 방법을 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권2호
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• pp.533-538
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• 2019

The mechanical-collimation imaging is the most mature technology in prompt gamma (PG) imaging which is considered the most promising technology for beam range verification in proton therapy. The purpose of the present study is to compare the performances of two mechanical-collimation PG cameras, knife-edge (KE) camera and multi-slit (MS) camera. For this, the PG cameras were modeled by Geant4 Monte Carlo code, and the performances of the cameras were compared for imaginary point and line sources and for proton beams incident on a cylindrical PMMA phantom. From the simulation results, the KE camera was found to show higher counting efficiency than the MS camera, being able to estimate the beam range even for $10^7$ protons. Our results, however, confirmed that in order to estimate the beam range correctly, the KE camera should be aligned, at least approximately, to the location of the proton beam range. The MS camera was found to show lower efficiency, being able to estimate the beam range correctly only when the number of the protons is at least $10^8$. For enough number of protons, however, the MS camera estimated the beam range correctly, errors being less than 1.2 mm, regardless of the location of the camera.

• 대한방사선치료학회지
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• 제8권1호
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• pp.29-35
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• 1996

We are often faced with the clinical situations that is inevitably extended SSD for electron beam therapy due to anatomical restriction or applicator structure. But there are some difficulties in accurately predicting output and properties. In electron beam treatment , unlike photon beam the decrease in output for extended SSD does not follow inverse-square law accurately because of a loss of side scatter equilibrium, which is particularly significant for small cone size and low energies. The purpose of our study is to analyze the output in changing with the energy, cone size, air gap beyond the standard SSD and to compare inverse-square law factor derived from calculated effective SSD, mominal SSD with measured output factor. In addition, we have analyzed the change of PDD for several cones with different SSDs which range from 100cm to 120cm with 5cm step and with different energies(6MeV, 9MeV, 12MeV, 16MeV, 20MeV). In accordance with our study, an extended SSD produces a significant change in beam output, negligible change in depth dose which range from 100cm to 120cm SSDs. In order to deliver the more accurate dose to the neoplastic tissue, first of all we recommend inverse-square law using the table of effective SSDs with cone sizes and energies respectively or simply to create a table of extended SSD air gap correction factor. The second we need to have an insight into some change of dose distribution including PPD, penumbra caused by extended SSD for electron beam therapy.

• 대한방사선치료학회지
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• 제25권2호
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• pp.107-113
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• 2013

목 적: 호흡동조 시스템을 이용한 양성자치료 시 생성되는 양성자빔을 측정하고 분석함으로써 호흡동조 양성자치료의 정확성을 검증하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡동조 양성자치료를 실시한 환자 세 명의 치료계획을 이용하여 양성자 치료 시스템에서 양성자빔을 생성했다. 이때 자체 제작한 구동 팬톰을 사용하여 호흡동조 시스템을 적용해 분할 조사되는 양성자빔을 재현하였다. 양성자빔의 중요특성인 Range, Spread-Out Bragg Peak (SOBP), Output factor를 각 5회씩 측정하였으며 호흡동조 시스템을 적용하지 않은 연속 양성자빔에서도 동일한 항목들을 측정했다. Range와 SOBP 측정에는 Multi-Layer Ionization Chamber, Output factor 측정에는 Scanditronix Wellhofer와 Farmer chamber를 사용했다. 결 과: 호흡동조 시스템을 적용한 경우 세 환자의 평균 Range는 7.226, 12.216, 19.918 $g/cm^2$, SOBP는 4.950, 6.496, 8.486 $g/cm^2$, Output factor는 0.985, 1.026, 1.138 cGy/MU였으며, 적용하지 않은 경우 평균 Range는 7.230, 12.220, 19.920 $g/cm^2$, SOBP는 4.940, 6.512, 8.490 $g/cm^2$, Output factor는 0.984, 1.027, 1.136 cGy/MU로 측정됐다. 평균 Range의 차는 -0.004, -0.004, -0.002 $g/cm^2$, SOBP는 0.010, -0.016, -0.004 $g/cm^2$, Output factor는 0.001, -0.001, 0.002 cGy/MU로 나타났다. 결 론: 호흡동조 양성자치료 시 분할 조사된 양성자빔과 연속 조사된 양성자빔의 Range, SOBP 및 Output factor 모두 차이가 미미했다. 따라서 본 연구를 통해 호흡동조 시 발생된 양성자빔의 선질을 검증하였고 이를 이용한 양성자치료의 정확성 또한 확인할 수 있었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제44권1호
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• pp.1-7
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• 2019

Background: To monitor proton beam in proton therapy, prompt gamma imaging systems are being developed by several research groups, and these systems are expected to improve the quality of the treatment and the patient safety. To apply the prompt gamma imaging systems into spot scanning proton therapy, the systems should be able to monitor the proton beam range of a spot with a small number of protons ( <$10^8$ protons), which is quite often not the case due to insufficient prompt gamma statistics. Materials and Methods: In the present study, we propose to improve prompt gamma statistics by merging the prompt gamma distributions of several individual spots into a new distribution. This proposal was tested by Geant4 Monte Carlo simulations for a multi-slit prompt gamma camera which has been developed to measure the proton beam range in the patient. Results and Discussion: The results show that the proposed method clearly enhance the statistical precision of beam range measurement. The accuracy of beam range verification is improved, within ~1.4 mm error, which is not achievable before applying the developed method. Conclusion: In this study, we tried to improve the statistics of the prompt gamma statistics by merging the prompt gamma distributions of multiple spots, and it was found that the merged distribution provided sufficient prompt gamma statistics and the proton beam range was determined accurately.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제4권6호
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• pp.384-390
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• 2015

There are two main artifacts in reconstructed images from in-beam positron emission tomography (PET). Unlike generic PET, in-beam PET uses the annihilation photons that occur during heavy ion therapy. Therefore, the geometry of in-beam PET is not a full ring, but a partial ring that has one or two openings around the rings in order for the hadrons to arrive at the tumor without prevention of detector blocks. This causes truncation in the projection data due to an absence of detector modules in the openings. The other is a ring artifact caused by the gaps between detector modules also found in generic PET. To sum up, in-beam PET has two kinds of gap: openings for hadrons, and gaps between the modules. We acquired three types of simulation results from a PET system: full-ring, C-ring and dual head. In this study, we aim to compensate for the artifacts that come from the two types of gap. In the case of truncation, we propose a method that uses prior knowledge of the location where annihilations occur, and we applied the discrete-cosine transform (DCT) gap-filling method proposed by Tuna et al. for inter-detector gap.

• 대한방사선치료학회지
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• 제9권1호
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• pp.71-81
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• 1997

I. Objective and Importance of the Project We have been using MC-50 cyclotron and NT-50 neutron therapy machine for treating cancer patients since 1986 at Korea Cancer Center Hospital. It is mandatory to measure accurately the dose distribution and the total absorbed dose of fast neutron for putting it to the clinical use. At present the methods of measurement of fast neutron are proposed largely by American Associations of Physicists in Medicine (Task Group 18), European Clinical Neutron Dosimetry Group, and International Commission on Radiation Units and Measurements. The complexity of measurement, however, induce the methodological differences between them. In our study, therefore, we tried to establish a unique technique of measurement by means of measuring the emitted doses and the dose distribution of fast neutron beam from neutron therapy machine, and to invent a standard method of measurement adequate to our situation. II. Scope and Contents of the Project For establishing a unique technique of measurement and inventing a standard method of measurement of fast neutron beam, 1. to grasp the physical characteristics of neutron therapy machine 2. to study the principles for measrement of fast neutron beam 3. to get the dose distribution (dose rate, percent-depth dose, flatness etc) throught the actual measurement 4. to compare our data with those being cited world-widely.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2004년도 제29회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.69-71
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• 2004

양성자 치료는 양성자 빔의 선량분포 특성인 브래그 피크를 이용한 방사선 치료방법으로 기존의 전자 및 광자빔을 이용하는 방사선 치료와 비교하여 정상세포에는 현저히 적은 선량을 주고, 암세포에는 대부분의 선량을 줄 수 있어 최근에 각광받고 있다. 양성자 치료 빔은 치료 부위에서 완전히 멈추고 인체 내 각기 다른 밀도를 가진 장기들에 의해 양성자 빔의 비정이 불확실하기 때문에 체내 양성자 빔의 분포를 확인하고 빔을 조정하면서 치료할 수 있는 적절한 방법이 없다. 양성자 빔의 물질에 대한 흡수선량 분포와 물질과 양성자의 핵반응으로 방출되는 즉발 감마선의 상관관계를 이용한 측정시스템을 몬테칼로 전산코드로 전산모사하고 계산한 결과 체내 양성자 빔의 위치를 실시간으로 측정할 수 있음을 확인하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.119-128
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• 2017

목 적: 본 연구의 목적은 TomoTherapy 치료시에 평균 실제 치료시간을 측정하고, 치료과정에서 실제 치료시간에 영향을 미치는 절차들의 소요시간을 조사하고자 한다. 환자 및 방법: TomoTherapy치료를 받은 31명의 환자를 대상으로 치료과정에서 절차에 의한 소요시간을 측정하였다. Beam-on time, Image registration time, 그리고 Set-up with scan time, Actual treatment time을 측정하고 단계적 선형 회귀분석을 수행하였다. 결 과: 치료부위 당 평균 실제 치료시간은 21.44 - 23.92분 이었다. Beam-on time, Image registration time, 그리고 Set-up with Scan time들이 실제치료 시간에 영향을 미치는 중요한 요인이었으며, 가장 큰 영향요인은 Beam-on time이었고, 그 다음으로 Set-up with Scan time이었다. 그리고 Image registration time은 영향이 적은 것으로 분석되었다. 결 론: TomoTherapy 치료환자 1명당 실제 치료시간은 평균 $22.68{\pm}3.37$분이었다. 정규시간 8시간 이내에 약 21명의 환자가 치료받을 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 치료가 중단되거나 치료과정에서 절차의 진행시간이 달라지면, 일일 치료환자들의 스케줄에 영향을 미치며, 업무 부하량이 늘어날 것으로 생각된다.