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

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제44권1호
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• pp.26-31
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• 2019

Background: Stereotactic ablative radiotherapy (SABR) plans in prostate cancer are compared and analyzed to investigate the low magnetic effect (0.35 T) on the dose distribution, with various dosimetric parameters according to low magnetic field. Materials and Methods: Twenty patients who received a 36.25 Gy in five fractions using the MR-IGRT system (ViewRay) were studied. For planning target volume (PTV), the point mean dose ($D_{mean}$), maximum dose ($D_{max}$), minimum dose ($D_{min}$) and volumes receiving 100% ($V_{100%}$), 95% ($V_{95%}$), and 90% ($V_{90%}$) of the total dose. For organs-at-risk (OARs), the differences compared using $D_{max}$, $V_{50%}$, $V_{80%}$, $V_{90%}$, and $V_{100%}$ of the rectum; $D_{max}$, $V_{50%}$, $V_{30Gy}$, $V_{100%}$ of the bladder; and $V_{30Gy}$ of both left and right femoral heads. For both the outer and inner shells near the skin, $D_{mean}$, $D_{min}$, and $D_{max}$ were compared. Results and Discussion: In PTV analysis, the maximum difference in volumes ($V_{100%}$, $V_{95%}$, and $V_{90%}$) according to low magnetic field was $0.54{\pm}0.63%$ in $V_{100%}$. For OAR, there was no significant difference of dose distribution on account of the low magnetic field. In results of the shells, although there were no noticeable differences in dose distribution, the average difference of dose distribution for the outer shell was $1.28{\pm}1.08Gy$ for $D_{max}$. Conclusion: In the PTV and OARs for prostate cancer, there are no statistically-significant differences between the plan calculated with and without a magnetic field. However, we confirm that the dose distribution significantly increases near the body shell when a magnetic field is applied.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.41-52
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• 2020

목 적: Hypopharynx Cancer의 VMAT 치료 시 Neck 부분에 Commercial Bolus(이하 CB)와 3D Printing 기술로 제작한 3D Bolus를 각각 적용한 두 치료 계획을 비교함으로써 3D Bolus 적용의 선량학적 유용성, setup 재현성 및 효율성을 알아보고 임상적 적용 가능성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: CB를 적용한 RANDO phantom의 CT image를 바탕으로 3D Bolus를 동일한 형태로 제작하였다. 3D Bolus는 OMG SLA 660 Printer, MaterialiseMagics software를 이용하여 SLA기법을 통해 밀도 1.2 g/㎤의 폴리우레탄 아크릴레이트 수지로 출력하였다. CB와 3D Bolus를 적용한 두 CT image를 바탕으로 Hypopharynx Cancer의 VMAT 치료를 가정하여 치료 계획을 수립하였다. 수립한 두 치료 계획을 각각 18회에 걸쳐 CBCT image를 획득하였고, 매 회 setup time을 측정하여 치료 효율성을 평가하였다. 획득한 CBCT image를 바탕으로 전산화 치료계획 시스템 Pinnacle을 통해 Adaptive Plan을 진행함으로써 Target, 정상 장기 선량 평가와 Bolus Volume의 변화를 평가하였다. 결 과: 각 치료 계획에 대한 setup time은 CB 적용 치료 계획에 비해 3D Bolus 적용 치료 계획에서 평균 28 sec 감소하였다. 치료 전 기간 내 Bolus Volume 변화는 CB Initial Plan 83.9㎤에서 86.1±2.70㎤, 3D Bolus Initial Plan 92.2㎤에서 99.8±0.46㎤로 나타났다. CTV Min Value의 변화는 CB Initial Plan 191.6cGy에서 167.4±19.38cGy, 3D Bolus Initial Plan 167.3cGy에서 149.5±18.27cGy로 나타났다. CTV Mean Value의 변화는 CB Initial Plan 227.1cGy에서 228.3±0.38cGy, 3D Bolus Initial Plan 225.9cGy에서 227.7±0.30cGy로 나타났다. PTV Min Value의 변화는 CB Initial Plan 128.5cGy에서 74.9±19.47cGy, 3D Bolus Initial Plan 139.9cGy에서 83.2±12.92cGy로 나타났다. PTV Mean Value의 변화는 CB Initial Plan 225.4cGy에서 226.2±0.83cGy, 3D Bolus Initial Plan 224.1cGy에서 225.8±0.33cGy로 나타났다. 정상 장기 Spinal Cord에 대한 Max Value는 매 회 평균 135.6cGy로 동일하게 나타났다. 결 론: 본 논문의 실험 결과를 통해 불균등한 체표면에 대한 3D Bolus의 적용이 Commercial Bolus 적용에 비해 선량학적으로 유용하고 setup 재현성 및 효율성 또한 우수함을 알 수 있었다. 추후 3D Printing 재료의 다양성에 대한 연구와 함께 추가적인 사례 연구가 진행된다면 방사선 치료 분야에서 3D Bolus의 적용이 더욱 활발하게 진행될 것으로 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제28권3호
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• pp.177-183
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• 2010

목 적: 유방암 치료를 위한 방사선치료계획에 전산화단층촬영을 이용한 모의치료가 널리 이용되고 있다. 이는 환자 개개인의 해부학적 특징에 기반하여 종양 표적과 정상 조직을 정의할 수 있다. 본 연구는 일반적으로 유방 크기가 작은 한국인 유방암 환자에서 적용하는 방사선치료계획 방법에 따라 치료용적 및 치료범위에 차이가 있는지를 알아보기 위해 시행하였다. 대상 및 방법: 2008년 11월부터 2009년 1월까지 조기유방암으로 유방보존술을 시행 받은 25명의 환자를 대상으로 통상적인 접면조사의 이차원치료 계획과 전산화단층촬영을 기반으로 한 삼차원치료계획을 시행하였다. 이차원 치료계획에서 방사선조사영역의 경계는 유방실질을 촉지하여 결정하였고 위쪽으로는 쇄골의 바로 아래, 내측은 몸의 정중선, 외측은 중심 액와선 그리고 아래쪽은 유방밑주름에서 2 cm 아래에 표시하였다. 삼차원치료계획에서 임상표적체적은 모든 유선 조직을 포함하였고 계획용 표적체적은 임상표적체적에서 피부 쪽을 제외한 모든 방향으로 1 cm의 여유를 두어 결정하였다. 이차원과 삼차원치료계획 간의 조사영역의 경계 차이 및 동등조사영역의 차이를 확인하고 신체질량지수, 폐경 여부 및 유방크기의 관련성을 평가하였다. 그리고 선량분포로 지정한 유방조사량과 삼차원 선량분포에 기반하여 측정된 조사된 폐용적과 심장용적을 평가하였다. 결 과: 2명의 환자를 제외하고 계획용표적체적(PTV)은 삼차원치료계획이 이차원치료계획보다 모든 방향에서 표시한 방사선조사영역을 감소시켰고 위쪽 경계에서 그 차이값이 가장 컸다. 동등조사영역크기는 한 명을 제외하고 삼차원치료계획에서 이차원치료계획에서보다 작았으며(평균 0.9 cm), 신체질량지수, 폐경 여부 및 유방크기(브래지어 사이즈)와의 관련성은 보이지 않았다. 조사된 폐용적은 삼차원치료계획에서 유의하게 감소하였고, 심장용적 또한 감소하였지만 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다. 결 론: 통상적인 치료계획과 비교하여 전산화단층촬영을 기반으로 한 삼차원치료계획이 작은 유방을 가진 환자에서 방사선조사영역 및 손상위험장기의 조사량을 줄이면서 수술 후 변화를 포함하여 더 정확한 종양치료가 가능할 수 있음을 보여주었다. 그러나 앞으로 임상표적체적의 정의에 대한 추가적인 연구 및 일반적인 합의가 필요하다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권2호
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• pp.79-86
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• 2015

이 연구는 조기 폐암의 정위방사선치료에서 육안적종양체적(Gross tumor volume, GTV) 변화에 따른 적응방사선치료(ART)의 효과 및 가능성을 보기 위해 시행되었다. 영남대학교 의료원에서 정위방사선치료를 시행한 22개의 종양을 대상으로 연구를 진행하였다. 정위방사선치료는 2주에 걸쳐 48 혹은 60 Gy를 4회에 나누어 조사하는 방법으로 시행되었다. 종양체적 변화를 측정하기 위해 매 콘빔시티마다 육안적종양체적에 대한 윤곽선 그리기를 시행하였다. 그 다음 첫 번째 콘빔시티에 기준 치료계획으로 사용할 세기조절방사선치료 계획을 시행하였다. 적응방사선치료 계획을 하기 위해, 2, 3, 4번째 콘빔시티에 기준 치료계획과 동일한 빔 각도와 제약을 적용하여 각각 재 최적화 과정을 진행하였다. 이후 적응방사선치료 계획은 기준치료계획을 각각의 콘빔시티에 복사하여 생성한 비적응방사선치료 계획과 비교되었다. 평균 육안적종양체적은 10.7 cc였다. 평균 종양체적 변화는 두 번째, 세 번째, 네 번째 콘빔시티에서 각각 -1.5%, 7.3%, 25.1%였으며 세 번째 이후 변화는 통계적으로 유의하였다(p<0.05). 하지만 두 번째 콘빔시티에서는 9개의 종양 체적이 증가하였다. 적응방사선치료 계획을 시행하였을 때, 폐에서 $V_{20\;Gy}$, $D_{1500\;cc}$, $D_{1000\;cc}$가 유의하게 감소하였으며, 흉벽에 대한 $V_{30\;Gy}$와 $V_{32\;Gy}$ 역시 유의하게 감소하였다(p<0.05). 두 번째 콘빔시티의 종양체적이 증가한 환자들에서, 기준치료 계획에 비해 적응치료방사선치료 계획을 시행하지 않았을 때, 계획용 표적체적에 대한 선량 범위 변수 중 $D_{min}$은 8.3% 감소한 반면 (p=0.021), 적응방사선치료계획을 시행한 경우에는 차이가 없었다. 이러한 결과를 보았을 때, 적응방사선치료 계획을 함으로서 표적 선량 커버는 개선시키면서 손상위험장기에 대한 선량을 감소시킬 수 있을 것이다. 그러므로, 콘빔시티를 이용한 적응방사선치료 방법은 조기 폐암의 정위방사선치료에서 고려되어야 하겠다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제7권1호
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• pp.3-7
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• 1996

정위적 방사선수술을 시행하기 위하여 CT, MR, 그리고 digital angiography 의 표적 위치결정의 정확도를 평가하였다. 특정한 지점의 위치가 이미 알려져 있는 (정밀도 : 0.lmm 이내) geometrical phantom 을 CT 혹은 MR로 scan 하였다. Scan 간격은 3mm 이었으며 FOV (Field of View)는 CT의 경우 35cm, MR 의 경우 28cm 이었다. 얻어진 영상은 GE format 의 형태로 TCP/IP를 이용하여 치료계획 컴퓨터로 전달되었다. 각 영상을 컴퓨터로 분석하여 얻은 측정된 좌표값을 이미 알고 있는 값과 비교하였다. Digital angiography 의 경우, 좌표값을 결정하기 위하여 anterior-posterior 방향과 lateral 방향의 film을 얻었으며 이 film은 film scanner를 이용하여 치료계획 컴퓨터로 전달되었다. CT 영상의 위치결정 오차는 1.2$\pm$0.5 mm이었으며 MR의 경우에는 coronal 및 sagittal 영상에 대하여 각각 평균 1.7$\pm$0.4mm, 2.1$\pm$0.7mm의 오차가 있었다. 반면에 Axial 영상의 경우에는 오차가 평균 4.7$\pm$ 0.9mm이었다. Digital angiography 의 위치결정 오차는 0.9$\pm$0.4mm이었다. CT, MR, 그리고 Angiography 등과 같은 진단장비를 이용하여 표적의 위치 및 형태를 정의하는데 있어서의 정확도는 진단 영상의 분해능 및 distortion 과 밀접한 관련을 가지고 있다. CT의 경우, 위치결정 오차는 주로 영상의 slice 간격에 따른 분해능에 의존하며 MR 영상의 경우에는 영상자체의 분해능과 더불어 head frame에 의한 distortion이 크게 작용하였다. 반면에 Digital angiography의 경우에는 fiducial marker의 distortion으로 인한 오차가 가장 크게 영향을 주었다. 본 연구의 결과는 치료계획시 PTV(Planning Target Volume)를 결정할 때 반드시 고려되어야 한다.

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

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.239-246
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• 2021

기존 연구인 선량평가의 임상 적용 및 신뢰도 확보를 위하여 EPID를 이용하여 Portal Dosimetry를 검증하였다. 뇌정위방사선수술 2.5 cm cone을 장착하여 360° 회전조사에 의한 측정치와 Geant4의 선량분포를 비교하였다. 뇌전이 환자의 선량분포를 확인하기위해 두부인체 팬톰에 Gafchromic EBT필름을 삽입하여 조사한 선량분포와 VMAT을 이용한 두부인체 팬톰에서 얻은 선량분포를 비교하여 실제 환자에 적용하고자 한다. 분석결과 beam center와 couch의 center가 정확하게 일치하는가를 pin ball을 통해 QA한 결과 1 mm 이내의 오차로 정밀함을 확인할 수 있었다. 또한 EBT3 Film에 다양한 선량조사에 따라 0 ~ 10 Gy영역까지 우수한 선형성임을 확인할 수 있었다. 두경부 팬텀과 같은 설정에서 광자 빔을 사용한 Geant4에 기반한 선량 계산 도구의 구현과 시뮬레이션 결과 계산치는 치료계획용적(PTV)내에서 실험 데이터와 일치함을 확인하였다. 따라서 체적변조 아크치료(VMAT) 360° 회전 조사를 실시하여 회전조사에 의한 등선량분포 분석결과 가상 종양을 포함하기에 적절함을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.481-487
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• 2023

본 연구에서는 15 MV를 이용한 전립샘암의 세기조절방사선치료 시 빔의 개수에 따른 광중성자선량의 부작용 발생률을 분석하고자 한다. 전립샘암 세기조절방사선치료의 방사선치료계획설계는 1회 처방선량 220 cGy, 전체 치료 횟수는 33회로 총 7260 cGy로 수립하였다. 실험에 사용된 선형가속기는 Varian의 True Beam STx(Varian, USA)이며, 계획용 표적체적(Planning target volume; PTV)에 15 MV로 광중성자 선량이 발생되도록 하였다. 치료계획의 설계는 Eclipse System (Varian Ver 10.0, USA)을 사용하여 세기조절방사선치료 5, 7, 9 portals로 하였다. 광중성자 선량 측정을 위해 광자극발광선량계 (Optically stimulated luminescence albedo neutron dosimeter, Landauer Inc., USA)를 사용하였다. 세기조절방사선치료 5 portals 시 1,000명당 1.7명, 7 portals 시 1,000명당 1.8명, 9 portals 시 1,000명당 2.0명이 광중성자 선량으로 인하여, 갑상샘에 부작용을 나타낼 확률임을 산출하였다. 본 연구는 세기조절방사선치료 시 2차 피폭선량의 위험성을 연구하여, 향후 방사선의 확률적 영향과 관련된 의미 있는 자료로 활용될 수 있기를 기대한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제43권2호
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• pp.105-114
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• 2020

This study aimed to assess of beam-matching accuracy for an 8 MV beam between the same model linear accelerators(Linac) commissioned over two years. Two models were got the customer acceptance procedure(CAP) criteria. For commissioning data for beam-matched linacs, the percentage depth doses(PDDs), beam profiles, output factors, multi-leaf collimator(MLC) leaf transmission factors, and the dosimetric leaf gap(DLG) were compared. In addition, the accuracy of beam matching was verified at phantom and patient levels. At phantom level, the point doses specified in TG-53 and TG-119 were compared to evaluate the accuracy of beam modelling. At patient level, the dose volume histogram(DVH) parameters and the delivery accuracy are evaluated on volumetric modulated arc therapy(VMAT) plan for 40 patients that included 20 lung and 20 brain cases. Ionization depth curve and dose profiles obtained in CAP showed a good level for beam matching between both Linacs. The variations in commissioning beam data, such as PDDs, beam profiles, output factors, TF, and DLG were all less than 1%. For the treatment plans of brain tumor and lung cancer, the average and maximum differences in evaluated DVH parameters for the planning target volume(PTV) and the organs at risk(OARs) were within 0.30% and 1.30%. Furthermore, all gamma passing rates for both beam-matched Linacs were higher than 98% for the 2%/2 mm criteria and 99% for the 2%/3 mm criteria. The overall variations in the beam data, as well as tests at phantom and patient levels remains all within the tolerance (1% difference) of clinical acceptability between beam-matched Linacs. Thus, we found an excellent dosimetric agreement to 8 MV beam characteristics for the same model Linacs.