• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권4호
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• pp.323-331
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• 2010

본 연구에서는 토모테라피 Hi-Art 시스템이 제공하는 3가지(1.0 cm, 2.5 cm, 5.0 cm) 필드 폭 변화에 따른 치료부위 경계면에서의 선량 변화를 조사하여, 필드 폭 크기에 따라 PTV 설정 시 고려되어야 할 사항들을 분석하고자 하였다. 토모테라피 필드 폭 크기에 의한 PTV 양 끝단부 부위의 선량분포 변화를 알아보기 위해 토모테라피 DQA (delivery quality assurance)용 cheesecake 팬텀을 대상으로 각 필드 폭 크기별 토모 치료계획을 수립하여 선량계산 결과와 실제 필름에서의 선량분포를 비교, 분석하였고, 실제 환자를 대상으로 한 치료계획에서도 필드 폭 크기의 영향을 살펴보고자, 복부부위를 치료했던 환자 4명을 대상으로 각 필드 별 치료계획을 세우고, 선량분포를 분석하였다. DQA 팬텀을 대상으로 분석한 결과, 선량계산 값과 조사된 필름분석 결과 모두에서 필드 폭 크기가 커질수록 PTV 양끝단 부위의 선량분포가 더 넓게 분포함을 확인할 수 있었다. Jaw의 폭 변화 방향인 세로(y)방향의 선량분포에서 1.0 cm 필드 크기와 비교하여 최대 선량값 50% 기준으로 2.5 cm 필드는 1.6 cm 더 넓은 선량분포를, 5.0 cm 필드는 4.2 cm 더 넓은 선량분포를 보였다. 실제 환자 데이터를 대상으로 분석한 결과, 4명 모두 필드 폭 크기가 증가함에 따라 PTV y축 양끝 경계면에서 더 많은 선량이 더 넓게 분포함을 알 수 있었다. 특히, 5.0 cm 필드 폭을 사용하였을 경우에는 처방선량에 가까운 높은 선량이 PTV 양끝 상당히 넓은 영역에 걸쳐 조사됨을 알 수 있었으며, 이를 통해 큰 필드 폭을 기준으로 토모테라피 치료계획을 수립할 경우에는 치료기 테이블 진행방향으로 PTV 양끝 경계면에서 기존보다 여유도(margin)를 축소하여 PTV 설정을 하는 것이 타당함을 확인할 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.157-163
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• 2013

본 연구는 각 호흡 위상에 따른 계획용표적체적(planning target volume. PTV)의 움직임 및 체적(PTV volume)의 변화를 횡격막(diaphragm)의 움직임을 이용하여 정량적으로 분석함으로써 폐암의 호흡 동기 방사선치료를 위한 최적화된 호흡 위상을 알아보고자 하였다. 비특이적 호흡이나 불규칙적인 호흡에 의한 체계적 오류(system error)를 화하기 위하여 모의 호흡 훈련을 시행하였다. 정규화된 호흡 동기 방사선치료 절차에 따라 각 호흡 위상 i에 따른 4차원 전산화치료계획(4-dimensional computed tomography. 4DCTi)을 시행하였으며 0~90%, 30~70%, 40~60% 호흡 위상으로 재구성된 4DCTi 영상에서 PTV를 정의하고 PTVi의 움직임 및 체적의 변화를 정략적으로 분석하였다. 모의호흡 훈련에 의한 평균 호흡 주기는 $3.4{\pm}0.5$초로 나타났으며 임상적으로 유도되는 예상 값과 실제 측정값의 일치 정도를 나타내는 R-제곱 값은 1에 근접하여 유의하였다. 또한 각 호흡 위상 i에 따른 PTVi의 움직임은 0~90% 호흡 위상의 경우 $13.4{\pm}6.4mm$, 30~70% 호흡 위상의 경우 $6.1{\pm}2.9mm$, 40~60% 호흡 위상의 경우 $4.0{\pm}2.1mm$ 이었으며 PTVi의 체적 변화는 30~70% 호흡 위상의 경우 $32.6{\pm}8.7%$, 40~60% 호흡 위상의 경우 $41.6{\pm}6.2%$ 감소되었다. 결론적으로 짧은 호흡 위상(40~60%: 30% duty cycle) 폭을 적용하였을 때 PTV의 움직임 및 체적의 변화가 감소되어 호흡을 고려한 PTV 마진이 4mm 이내이면서 PTV 내 선량의 균일성을 얻을 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제31권2호
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• pp.33-41
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• 2019

목 적: 용적변조회전 방사선치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)시, Planning Target Volume(PTV)을 중복 설정하여 손상위험장기(Organ At Risk, OAR)에 인접한 PTV Coverage 감소를 개선하기 위한 연구이다. 대상 및 방법: 본원에서 전뇌(Whole Brain), 담낭(Gall Bladder), 직장(Rectum) 방사선치료를 받은 환자를 대상으로 하였으며, PTV 내 Coverage가 부족한 부분에 PTV를 중복 적용한 치료계획과 적용하지 않은 치료계획으로 구성하여 Coverage 변화와 최대선량, 선량균질지수(Homogeneity Index, H.I.), 처방선량지수(Conformity Index, C.I.)를 비교하였으며, 손상위험장기(Organ At Risk, OAR)의 최대선량과 평균선량의 변화 또한 비교하였다. 결 과: 중복하여 적용한 PTV의 Coverage는 모든 환자에게서 증가하였고, 이에 따른 영향으로 전체 Coverage 또한 4명의 환자에게서 증가하였다. PTV의 최대선량은 5명의 환자에게서 증가하였으며, 모든 환자의 선량균질지수와 처방선량지수는 큰 차이를 나타내지 않았다. 수정체의 최대선량은 최대 1.12배 증가하였으나, 뇌줄기의 경우 2명의 환자에게서 최대선량이 감소하였다. 안구의 평균선량은 최대 1.15배 증가하였으며, 양측 이하선의 경우 큰 차이를 나타내지 않았다. 담낭암 환자의 경우 간과 결장의 평균선량은 각각 0.95배, 0.94배 감소하였으며, 십이지장의 평균선량은 큰 차이가 없었다. 직장암 환자의 경우 OAR로 설정한 양측 대퇴골두와 방광 모두 평균선량은 감소하였으며, 전체 MU는 1명을 제외한 4명의 환자에게서 비슷한 수준으로 나타났다. 결 론: OAR의 선량제한을 고려해가면서 적절하게 사용한다면, PTV의 Coverage 개선에 유용한 방법이라 생각한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1767-1771
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• 2004

A 4D-PTV system was constructed. The measurement system consists of three high-speed high-definition cameras, Nd-Yag laser(10mJ, 2000fps) and a host computer. The GA-3D-PTV algorithm was used to extract three-dimensional velocity vectors in the measurement volume. A horizontal impinged jet flow was measured with the constructed system. The Reynolds number is about 40,000. Spatial temporal evolution of the jet flow was examined in detail and physical properties such as spatial distributions of vorticity and turbulent kinetic energy were obtained with the constructed system.

• 대한방사선치료학회지
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• 제33권
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• pp.89-97
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• 2021

목 적: 본 연구에서는 자궁경부암 방사선치료 시 전산화치료계획에 없던 직장 내 가스 용적 변화에 따른 선량변화를 비교 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 인체모형 팬텀(Anderson Research Laboratories Inc, RANDO^TM phantom, USA)의 전산화 단층촬영 영상에 전산화치료계획시스템(Eclipse^TM Treatment Planning System, Varian, Palo Alto, version 15.6, USA)으로 9개의 필드를 이용한 정적 세기조절방사선치료계획(Static Intensity Modulated Radiation Therapy, S-IMRT)과 Full arc로 두 방향의 체적변조회전방사선치료계획(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)을 수립하였다. 임의의 가스 변수는 0.5 cm 단위로 2.0 cm까지 변화를 주어 계획표적체적(Planning Target Volume, PTV)에 포함될 수 있도록 하였다. 표적에 대한 처방선량지수(Conformity Index, CI), 선량균질지수(Homogeneity Index, HI), PTV D_max를 구하였고, 손상위험장기(Organ At Risk, OAR)에 대한 최소선량(Minimum Dose, D_min)과 평균선량((Mean Dose, D_mean), 최대선량(Maximum Dose, D_max)을 계산하여 비교하였다. T-검정을 실시하여 p-value를 구했으며 유의수준은 0.05로 설정하였다. 결 과: S-IMRT와 VMAT의 HI 결정계수(R²)는 0.9423, 0.8223으로 상관관계가 비교적 명확하였고, PTV D_max 결과 임의의 가스 용적이 커질수록 최대 2.8%까지 증가하는 것으로 나타났다. OAR의 경우 두 전산화치료계획 모두 방광에서 유의한 차이가 없었고, 직장의 경우 +1.0 cm 이상의 가스 용적에서 두 전산화치료계획 모두 D_mean 700 cGy 이상의 유의한 선량 차이가 나타났다. 방광의 D_mean을 제외한 모든 값에서 p-value 0.05 이하로 통계적인 유의한 차이를 확인하였다. 결 론: 기준 전산화치료계획에 없던 가스 발생 시 가스 용적 크기가 커질수록 PTV의 선량 변화와 직장에 전달되는 선량이 증가하였다. 방사선치료 진행 시 직장 가스의 용적이 클 경우 발생 할 수 있는 선량 전달 오류를 최소화하기 위한 노력이 반드시 필요한 것으로 판단되었다. 향후 가스 용적의 다양한 크기와 위치를 변수로 설정하여 추가적인 연구가 진행되어진다면 유익한 평가가 이루어 질 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제29권2호
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• pp.83-92
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• 2006

ICRU 38의 권고에 따른 치료계획과 PTV를 토대로 한 치료계획을 세워 환자의 움직임을 고려하여 설정한 종양 용적(이하 PTV라 표기) 전체를 치료하고 주변 정상조직에 선량을 최소화하는 방안에 대해 연구하고자 하였으며, 본 연구는 국립암센터 방사선종양학과에서 2002년 1월부터 2003년 2월까지 방사선치료와 항암화학 치료를 동시에 시행한 30명의 자궁경부암 환자를 대상으로 하였다. 병기의 분포는 각각 stage IB 1명, IIA 3명, IIB 19명, IIIA 3명, IIIB 3명, IV 1명이었다. 모든 환자에 대해 방사선치료를 시행하기 전에 MRI를 시행하였으며 MR 영상에서 원발종양용적(GTV: Gross Tumor Volume, 이하 GTV라 표기)의 최대 직경이 17명의 환자에서 4 cm 이하이었고, 12명은 $4{\sim}6\;cm$, 1명은 6 cm 이상이었다. 연구 결과 PTV 치료계획을 통해 잔류종양의 크기가 작은 경우 불필요하게 방사선이 조사되는 용적을 줄이면서(p<0.0001) 최적의 선량분포를 만들어 낼 수 있지만 종양의 크기가 큰 경우 오히려 전체 종양을 포함하는 치료계획을 수립할 때 주변 정상조직에 불필요하게 많은 선량이 투여되게 된다. 이러한 이유는 Fletcher Williamson Applicator의 구조상 일부분의 방사선 강도를 탄력적으로 조절하는데 한계가 있기 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서는 applicator의 한계를 극복하고 최적의 선량분포를 얻기 위하여 Fletcher Williamson Applicator에 조직내 삽입용 바늘 4개를 종양의 크기가 큰 10명의 환자 중 기하학적으로 바늘의 삽입이 불가능한 1명의 환자를 제외하고 9명의 환자에 대해 가상으로 삽입하여 선량의 변화를 조사하였다. 그 결과 Virtual 치료계획이 PTV 치료계획뿐 아니라 ICRU 치료계획에 비해 100% 등선량 용적(p=0.0608, p=0.0607) 및 PTV 이외의 정상조직에 불필요하게 조사되는 용적(p=0.0162, p=0.008)을 현저히 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제15권17호
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• pp.7371-7375
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• 2014

Background: Concurrent chemo-radiotherapy is the recommended standard treatment modality for patients with locally advanced lung cancer. The purpose of three-dimensional conformal radiotherapy (3DCRT) is to minimize normal tissue damage while a high dose can be delivered to the tumor. The most common dose limiting side effect of thoracic RT is radiation pneumonia (RP). In this study we evaluated the relationship between dose-volume histogram parameters and radiation pneumonitis. This study targeted prediction of the possible development of RP and evaluation of the relationship between dose-volume histogram (DVH) parameters and RP in patients undergoing 3DCRT. Materials and Methods: DVHs of 41 lung cancer patients treated with 3DCRT were evaluated with respect to the development of grade ${\geq}2$ RP by excluding gross tumor volume (GTV) and planned target volume (PTV) from total (TL) and ipsilateral (IPSI) lung volume. Results: Were admitted statistically significant for p<0.05. Conclusions: The cut-off values for V5, V13, V20, V30, V45 and the mean dose of TL-GTV; and V13, V20,V30 and the mean dose of TL-PTV were statistically significant for the development of Grade ${\geq}2$ RP. No statistically significant results related to the development of Grade ${\geq}2$ RP were observed for the ipsilateral lung and the evaluation of PTV volume. A controlled and careful evaluation of the dose-volume histograms is important to assess Grade ${\geq}2$ RP development of the lung cancer patients treated with concurrent chemo-radiotherapy. In the light of the obtained data it can be said that RP development may be avoided by the proper analysis of the dose volume histograms and the application of optimal treatment plans.

• Radiation Oncology Journal
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• 제15권4호
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• pp.387-392
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• 1997

목적 : ICRU 50의 권고에 따라 치료 범위를 Planning Target Volume(PTV)으로 설정하고 있다. 진단 영상장치의 발달과 특히 CT Simulator 등의 도움으로 Gross Tumor Volume(GTV) 설정은 쉬워지고 있으나, 내부장기의 움직임에 의한 경계의 선정에 대하여는 특별한 지침이 없고, 단지 경험에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폐의 움직임 유형을 분석하여 폐 부위의 PTV설정시 폐의 움지임을 고려쓿기 위한 정량적인 지침을 마련하려는데 있다. 대상 및 방법 : 폐암, 식도암 등 폐 및 흥부 주변의 방사선으로 치료받는 환자 10명을 대상으로 Simulator 투시 촬영기로 폐의 움직임을 관찰하였다. 우측 폐는 12부위와, 좌측 폐는 10부위로 각각 나누었다 우측 폐 부위는 상엽은 2부분, 중엽은 2부분, 하엽은 2부분으로.나누었고, 그 각각을 측면에서 전, 후 2부분으로 나누었다. 좌측 폐 부위는 상엽, 하엽 모두 2부분으로 나누고, 측면에서 다시 전, 후로 다시 2부분으로 나누었다. 부위마다 4-5점을 택해 X선 투시 장치에서 생성된 열상을 컴퓨터에 입력시켜 폐포의 움직임을 x, y, z 3좌표 방향으로 수치화 하였다. 결과 :우측과 좌측 폐 부위 중 안측 상엽 부위의 움직임이 상대적으로 적었으며, 좌우 이동이 전후 이동에 비해 크게 나타났다. 좌우 이동은 심장 박동 효과로 심장 또는 대동맥 근처에서 가장 두드러지게 나타나서 양측 패문 부위가 가장 큰 이동을 보였으며(평균 6.6mm), 상하 이동은 호흡 효과로 양측 폐 하엽 부위, 횡격막 근처에서 가장 컸다(평균 14.1mm). 결론 : X선 투시로 폐의 움직임을 관찰할 수 있으며 컴퓨터의 궤적 추적으로 정량화 할 수 있었다. 폐 부위의 방사선 치료시 설정되는 PTV에는 장기의 움직임을 고려해야 하는데 본 연구의 결과를 이용하여 치료 부위에 따라 여유를 차등을 둔다면 치료 조사면을 최적화 하는데 도움이 될 것으로 생각된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.73-83
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• 2020

목 적: 본 연구에서는 췌장암 환자 MRgART(Magnetic Resonance-guided Adaptive Radiation Therapy)시 복부가스용적변화로 인하여 Image fusion 과정에서 생길 수 있는 조직과 가스의 전자밀도 매칭오류를 확인하고 그에 따른 선량 변화와 치료시간에 미치는 영향을 확인해 보고자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 ViewRay MRIdian System (Viewray, USA)를 이용하여 MRgART를 시행한 췌장암 환자 중 최초 simulation시와 비교하여 복부가스용적감소가 발생한 환자를 대상으로 Initial plan과 복부가스 전자밀도를 수정한 AGC(Abdominal gas correction) plan의 PTV와 OAR선량을 비교하였고, 총4회 Adaptive 치료에서 환자의 Beam ON(%)을 확인하여 복부가스용적이 치료시간에 미치는 영향을 확인해 보았다. 결 과: Initial plan에서의 Mean, Minimum, Maximum 선량과 AGC plan의 Mean, Minimum, Maximum 선량평균값을 비교하였을 시 OAR에서는 -7~0.1%의 선량차이를 보였으며 평균 0.16% 감소하였고, PTV에서는 4.5~5.5%의 선량이 감소하였으며 평균 5.1%의 선량이 감소하였다. Adaptive치료 시 복부가스용적이 증가할수록 Beam ON(%)이 감소하였다. 결 론: Initial plan과 Adaptive plan간 복부가스용적 변화는 Adaptive plan시 전자밀도매칭 오류로 이어질 수 있으며 이는 PTV와 주변OAR의 선량분포를 변화시키므로 Adaptive plan시 영상 fusion 과정에서 가스용적을 보정한 정확한 전자밀도매칭은 필수적인 요소이다. 또한 복부가스용적이 커질수록 Beam ON(%)이 감소하여 환자의 Motion error로 인한 치료시간이 증가될 수 있다. 따라서 MRgART시에는 전자밀도매칭을 확인하고 복부가스의 가변성을 최소화 하여야 한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권1호
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• pp.41-52
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• 2002

목적 : 호흡주기에 따른 위치변동 감지센서를 이용하여 종양의 위치가 일정워치에 있을 때만 방사선을 치료하는 호흡 동기치료기구를 제작하고 일정한 호흡주기 상태에서 수행된 CT simulation과 3차원 입체조형치료계획에 따라 방사선을 치료하는 시스템을 개발하고자 하였다. 호흡유무에 따른 종양의 치료 마진(margin)을 측정하고 계획용표적체적(planning target volume:PTV)의 크기에 따른 선량체적표(dose volume histogram:DVH)와 종양억제확률(tumor control probability:NTCP), 건강조직손상확률(normal tissue complication probability:NTCP) 및 선량 통계자료를 통하여 치료성과를 평가하고 선량증강 범위를 예측하고자 하였다. 대상 및 방법 : 종양이 비교적 작고 전이가 없는(T1N0M0) 5명의 폐암환자를 선택하여 X-선 조준장치를 이용하여 횡격막의 이동거리를 측정하는 방법으로 내부장기의 운동을 평가하였다. 호흡동기치료기구는 끌어당김 센서가 부착된 허리띠 모양으로 구성되었으며 이를 흉곽 또는 복부에 부착하여 호흡주기에 의한 흉곽의 크기변동에 따라 센서의 회로가 개폐되고 이것을 선형가속기의 조종간에 연결하는 간단한 기구로서 감도와 재현성이 높았다. 호흡을 배기한 후 일시적 호흡이 정지된 상태에서 Spiral-CT (PQ-5000)로 3차원 영상을 획득하고 Virtual CT-simulator (AcQ-SIM)에 의하여 종양의 위치와 주위 장기들을 확인 도시하였으며 3차원 치료계획장치(Pinnacle, ADAC Co.)를 이용하여 3차원 입체조형치료를 계획하였다. 치료계획의 평가는 호흡동기치료기구의 사용유무에 따른 PTV의 크기에 따라 최적 선량분포를 구사하였으며 각각의 DVH, TCP, NTCP 및 선량통계자료를 도출 비교 검토하였다. 결과 : X-선 simulation에서 폐암환자의 횡격막 이동은 약 1 cm에서 2.5 cm로서 평균 1.5 cm로 측정되었고 자유호흡시 PTV는 CTV (clinical target volume)에 약 2 cm 마진을 주었으며 호흡동기치료기구를 사용하였을 때는 0.5 cm 마진이 적당한 것으로 측정되었다. 종양의 PTV는 연장 마진의 거의 자승비로 증가하였으며 TCP의 값은 마진 범위 $(0.5\~2.0\;cm)$에 관계없이 거의 일정하였고 NTCP의 값은 마진 크기에 따라 평균 $65\%$로 급속히 증가하였다. 결론 : 호흡주기에 따른 위치변동 감지센서를 이용한 호흡동기치료기구는 종양의 위치가 일정할 때만 방사선이 조사되는 간단하고 정확한 장치로서 3차원 입체조형치료 및 강도변조방사선치료에서 매우 유용한 장치임을 확인할 수 있었다. 또한 호흡조절 방사선입체조형치료방법의 기술과 시술절차를 확립시키고 정량적인 선량평가를 위하여 DVH, TCP, NTCP 등의 정량분석과 종양의 투여 선량 증가량(dose escalation)을 예측하는 기초자료를 제공할 수 있었다.