• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권3호
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• pp.145-153
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• 2013

정위적 체부 방사선치료(Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT)는 척추 전이암을 치료하는데 있어서 점점 증가하고 있다. 표적 종양의 급격한 선량 변화와 등선량 분포를 얻기 위해서, 세기조절방사선치료(Intensity-modulated radiation therapy, IMRT)와 체적변조회전치료(Volumetric-modulated arc therapy, VMAT)는 척추 방사선수술에 있어서 필수적인 치료기법이다. 이 연구의 목적은 표적 종양을 위한 International Spine Radiosurgery (ISRC) Consortium의 consensus guideline으로 그려진 표적에 있어서 IMRT와 VMAT의 치료기법을 질적으로 비교하고자 한다. 경부, 흉부, 요추 부위에 종양치료를 받은 3명의 환자를 선택 하였다. 표적 종양은 ISRC의 consensus guideline을 바탕으로 정의 하였다. $T_B$는 vertebral body만 포함하였고, $T_{BPT}$는 vertebral body, pedicle, transverse process를 포함하였다. 그리고 $T_{ST}$는 spinous process와 transverse process를 포함하여 그렸다. Maximum spinal cord선량은 $T_B$, $T_{BPT}$, $T_{ST}$에서 각각 12.46 Gy, 12.17 Gy, 11.36 Gy였고, IMRT, RA1, RA2에서 각각 11.81 Gy, 12.19 Gy, 11.99 Gy였다. 평균 감소(90%~50%) 선량 거리 (mm)는 $T_B$, $T_{BPT}$, $T_{ST}$에서 각각 3.5 mm, 3.3 mm, 3.9 mm였고, IMRT, RA1, RA2에서 각각 3.7 mm, 3.7 mm, 3.3 mm였다. 가장 복잡한 $T_{BPT}$의 경우에서 IMRT, RA1, RA2의 conformity index는 각각 0.621, 0.761, 0.817 이었고, rDHI는 0.755, 0.796, 0.824 였다. IMRT와 VMAT 모두 척추 정위적 방사선수술에서 표적 종양에 급격한 선량 변화와 등선량 분포를 전달하였다. 그러나 표적 종양이 vertebral body, pedicle, transverse process를 포함한다면, IMRT 치료기법은 VMAT 치료기법과 비교해서 conformity index 측면에서 불충분하였다. 그럼에도 불구하고, IMRT 치료기법은 RA1, RA2와 비교해서 대부분의 영역에서 maximum spinal cord 선량을 줄이는데 더 효과적이었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권2호
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• pp.110-115
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• 2014

원발성 폐암의 정위적 체부 방사선치료(Stereotatic Body Radiation Therapy; SBRT)시에, 종양주위의 빔 배열을 균등하게 한 $360^{\circ}$회전각도(Equally angles; EA)와 종양주위의 빔 배열을 부분각도(Partially angles; PA)로 배열한 치료계획의 선량차이를 확인하기 위하여, 세기조절방사선치료(Intensity-modulated radiation therapy, IMRT)와 체적변조회전치료(Volumetric-modulated arc therapy, VMAT)의 종양의 선량, 동측 폐의 선량, 반대측 폐의 선량, 손상위험장기(Organ at risk, OAR)의 선량, 치료효율 등을 비교분석 하였다. 12명의 환자에서 각각 4종류($IMRT_{EA}$, $IMRT_{PA}$, $VMAT_{EA}$, $VMAT_{PA}$)의 치료계획을 생성하였으며, 처방선량은 총 선량 60 Gy, 4회 분할치료로 표적체적 95%에 대해 100% 선량이 포함되게 하였다. IMRT와 VMAT의 치료계획 평가에서 $360^{\circ}$회전각도의 빔 균등배열과 부분각도 빔 배열에서 변수중 선량일치지수, 균질성지수, 고선량 유출, $D_{2cm}$, $R_{50}$은 빔 배열에 따라 크게 차이가 나지 않았다. 또한 손상위험장기인 척수, 기관지, 식도의 최고선량은 각각의 방법에 따라 차이를 나타내었다. 특히 $HDS_{location}$에서 21.63%와 26.46%의 큰 차이를 나타내었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.109-117
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• 2017

목 적: 두경부 환자가 입체적 세기변조 회전 방사선치료 시 변화하는 체형과 환자 정열 상태를 조사하고 그에 따라 치료 시 발생하는 선량분포의 변화와 적절한 재 CT 모의치료의 필요성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 근치적 목적으로 방사선 치료를 시행한 두경부암 89명에 대해 입체적 세기변조 방사선치료계획을 수립하고 치료 기간 동안의 체중을 측정하였다. 그 중 10명의 환자에 대하여 체형변화를 평가하였다. ARIA software(Offline review)를 이용하여 ramus, chin, posterior neck, clavicle 등의 landmark를 지정한 후 skin까지의 거리를 측정하여 차이를 분석하였다. 결 과: 남성 60명을 대상으로 치료시행 $17{\pm}4$회에서 re-CT 모의치료를 시행한 결과 체중 감소율이 $-6.47{\pm}3.5%$로 나타났으며, 여성 29명은 경우는 $17{\pm}5$회에서 체중 감소율이 $-5.73{\pm}2.7%$로 나타났다. 피부위축(Skin shrinkage) 변화를 관찰한 결과 대표 landmark에서의 표준편차는 C1(${\pm}0.44cm$), C3(${\pm}0.83cm$), C5(${\pm}1.35cm$)로서 0.5 kg 감소 당 약 1 mm shrinkage 발생함을 알 수 있었다. 치료 횟수에 따른 피부위축은 1~4 fx (변화 없음), 5~13 fx (-2 mm), 14~22 fx(-4 mm), 23~30 fx(-6 mm)로 나타났다. 결 론: 체형이 약 5 mm 변화하게 되면 중심부 선량은 약 3 % 이상 차이나기 시작하게 되므로 적응증치료에 필요한 CT 모의치료를 추가로 진행하여야만 한다. 또한 적극적으로 lower neck의 CT 모의치료 방법 및 set up 방법에 관하여 연구하고 새로운 고정용구(Immobilization device)의 사용도 검토할 필요가 있다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제16권12호
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• pp.5019-5024
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• 2015

Background: The purpose of this study was to assess the dosimetric and clinical feasibility of volumetric modulated arc based hypofractionated stereotactic radiotherapy (RapidArc) treatment for large acoustic schwannoma (AS >10cc). Materials and Methods: Ten AS patients were immobilized using BrainLab mask. They were subject to multimodality imaging (magnetic resonance and computed tomography) to contour target and organs at risk (brainstem and cochlea). Volumetric modulated arc therapy (VMAT) based stereotactic plans were optimized in Eclipse (V11) treatment planning system (TPS) using progressive resolution optimizer-III and final dose calculations were performed using analytical anisotropic algorithm with 1.5 mm grid resolution. All AS presented in this study were treated with VMAT based HSRT to a total dose of 25Gy in 5 fractions (5fractions/week). VMAT plan contains 2-4 non-coplanar arcs. Treatment planning was performed to achieve at least 99% of PTV volume (D99) receives 100% of prescription dose (25Gy), while dose to OAR's were kept below the tolerance limits. Dose-volume histograms (DVH) were analyzed to assess plan quality. Treatments were delivered using upgraded 6 MV un-flattened photon beam (FFF) from Clinac-iX machine. Extensive pretreatment quality assurance measurements were carried out to report on quality of delivery. Point dosimetry was performed using three different detectors, which includes CC13 ion-chamber, Exradin A14 ion-chamber and Exradin W1 plastic scintillator detector (PSD) which have measuring volume of $0.13cm^3$, $0.009cm^3$ and $0.002cm^3$ respectively. Results: Average PTV volume of AS was 11.3cc (${\pm}4.8$), and located in eloquent areas. VMAT plans provided complete PTV coverage with average conformity index of 1.06 (${\pm}0.05$). OAR's dose were kept below tolerance limit recommend by American Association of Physicist in Medicine task group-101(brainstem $V_{0.5cc}$ < 23Gy, cochlea maximum < 25Gy and Optic pathway <25Gy). PSD resulted in superior dosimetric accuracy compared with other two detectors (p=0.021 for PSD.

• Radiation Oncology Journal
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• 제34권2호
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• pp.145-155
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• 2016

Purpose: Radiation therapy targeting axilla and groin lymph nodes improves regional disease control in locally advanced and high-risk skin cancers. However, trials generally used conventional two-dimensional radiotherapy (2D-RT), contributing towards relatively high rates of side effects from treatment. The goal of this study is to determine if three-dimensional conformal radiation therapy (3D-CRT), intensity-modulated radiation therapy (IMRT), or volumetric-modulated arc therapy (VMAT) may improve radiation delivery to the target while avoiding organs at risk in the clinical context of skin cancer regional nodal irradiation. Materials and Methods: Twenty patients with locally advanced/high-risk skin cancers underwent computed tomography simulation. The relevant axilla or groin planning target volumes and organs at risk were delineated using standard definitions. Paired t-tests were used to compare the mean values of several dose-volumetric parameters for each of the 4 techniques. Results: In the axilla, the largest improvement for 3D-CRT compared to 2D-RT was for homogeneity index (13.9 vs. 54.3), at the expense of higher lung $V_{20}$ (28.0% vs. 12.6%). In the groin, the largest improvements for 3D-CRT compared to 2D-RT were for anorectum $D_{max}$ (13.6 vs. 38.9 Gy), bowel $D_{200cc}$ (7.3 vs. 23.1 Gy), femur $D_{50}$ (34.6 vs. 57.2 Gy), and genitalia $D_{max}$ (37.6 vs. 51.1 Gy). IMRT had further improvements compared to 3D-CRT for humerus $D_{mean}$ (16.9 vs. 22.4 Gy), brachial plexus $D_5$ (57.4 vs. 61.3 Gy), bladder $D_5$ (26.8 vs. 36.5 Gy), and femur $D_{50}$ (18.7 vs. 34.6 Gy). Fewer differences were observed between IMRT and VMAT. Conclusion: Compared to 2D-RT and 3D-CRT, IMRT and VMAT had dosimetric advantages in the treatment of nodal regions of skin cancer patients.

• 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.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권1호
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• pp.45-52
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• 2015

목 적 : 전립선암의 방사선치료는 치료기법에 따라 주요장기와 정상조직의 선량분포에 차이가 나타난다. 본 연구에서는 전립선암 환자의 수술 후 방사선치료 시 직장풍선을 삽입한 환자에게 회전수를 달리한 용적변조회전치료(volumetric modulated arc therapy, VMAT)계획과 세기변조방사선치료(intensity modulated radiation therapy, IMRT)계획을 각각 수립하여 선량분포 특성을 비교하고 치료의 효율성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 전립선암 수술 후 방사선 치료를 시행한 10명의 환자를 대상으로 하였다. 직장풍선을 삽입한 환자의 CT영상을 3 mm 두께로 획득하고 Eclipse (Ver 11.0, Varian, Palo Alto, USA)를 사용하여 HD120MLC가 장착된 Truebeam STx (Varian, Palo Alto, USA)의 10 MV 에너지를 적용하였다. 환자마다 1 Arc, 2 Arc VMAT계획과 7조사면의 IMRT계획을 수립하였으며 각 치료계획의 선량체적제한과 plan normalization 값은 동일하게 적용하였다. 수립된 세 가지 치료계획을 평가하기위해 PTV의 coverage, conformity index (CI), homogeneity index (HI)를 비교하였고, PTV주변 정상조직의 선량퍼짐정도를 알아보기 위해 50% 등선량체적과 PTV체적의 비($R_{50%}$)를 산출하였다. 결정장기 (organ at risk, OAR)에서는 직장의 $D_{25%}$와 방광의 $D_{mean}$을 비교하였고 치료의 효율성을 평가하기 위해서 총 MU와 조사시간을 측정하였으며, 각 평가항목별 결과는 환자 10명의 평균값으로 비교분석하였다. 추가적으로 선량전달 정확도를 검증하기 위해 EPID를 이용한 portal dosimetry를 진행하였다. 결 과 : 각 치료계획에서 나타난 PTV coverage와 HI의 차이는 크지 않았지만 CI는 1A-VMAT, 2A-VMAT, 7F-IMRT에서 각각 1.036, 1.035, 1.230으로 VMAT에 비해 7F-IMRT가 높았고(p=0.00), $R_{50%}$는 3.083, 3.054, 3.991로 2A-VMAT이 제일 낮았고 7F-IMRT에서 가장 높게 나타났다(p=0.00). 치료계획에 따른 직장의 $D_{25%}$는 VMAT에서 비슷했지만 7F-IMRT가 약 7% 높게 나타났고(p=0.02), 방광의 $D_{mean}$은 큰 차이가 없었다(P>0.05). 총 MU는 1A-VMAT, 2A-VMAT, 7F-IMRT에서 각각 494.7, 479.7, 757.9로 7F-IMRT가 가장 많았고(p=0.00), 조사시간은 65.2초, 133.1초, 145.5초로 1A-VMAT이 확연히 짧았다(p=0.00). portal dosimetry 검증에서는 모든 치료계획에서 99.5% 이상의 gamma pass rate(2 mm, 2%)을 보였다(P=0.00). 결 론 : 본 연구결과 직장풍선을 삽입한 전립선암 환자의 수술 후 방사선치료 시, 치료기법에 따른 PTV coverage의 차이는 크지 않았지만 1A, 2A-VMAT이 7F-IMRT에 비해 정상조직과 직장선량을 낮추는데 효과적이었다. VMAT중에서는 $R_{50%}$와 MU가 2A-VMAT에서 다소 낮았지만 조사시간이 짧은 1A-VMAT이 치료에 더 효율적이며 환자의 치료 중 움직임 또한 줄일 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권2호
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• pp.167-174
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• 2015

목 적 : 복잡하고 정교하게 계획된 용적변조회전 방사선치료(Volumetric Arc Therapy, VMAT)의 Portal Dosimetry를 이용한 치료 전 선량평가가 다양한 인자에 따라 재현성을 유지하는지 분석하고자 하였다. 대상 및 방법 : 실험에는 TrueBeam STx$^{TM}$(Ver.1.5, Varian, USA), Portal dosimetry application(Ver.10, Varian)과 Portal Vision aS1000 Imager(Varian, USA)을 사용하였다. 두경부암 환자 2명, 전립샘암 환자 3명, 폐암 환자 1명, 자궁경부암 환자 1명, 총 7명의 환자에 대하여 Portal Dosimetry용 VMAT 전산화치료계획(Eclipse, Ver.10.0, Varian, USA)을 수립하였다. 오전 치료 전과 후 오후 치료 종료 후 각 4시간 간격을 두고 3회씩 5일에 걸쳐 선량평가를 시행하였다. Gamma pass rate(GPR 3%, 3mm 95%신뢰구간)와 Beam 출력의 상관관계를 확인하기 위하여 선량평가 시행 전 Beam 출력 을 물등가모형과 이온전리함(IBA dosimetry, Germany)을 이용하여 측정하였다. Electronic Portal Imaging Device(EPID) 상태에 따른 GPR 의 변화를 확인하기 위하여 EPID의 영상 교정 (Dark field correction, Flood field correction) 전과 후로 나누어 선량평가를 시행하였다. 또한 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator) 상태에 따른 GPR의 변화를 확인하기 위해 다엽콜리메이터 Initialize 전과 후로 나누어 선량평가를 시행하였다. 결 과 : Portal Dosimetry를 시행하여 얻은 모든 환자들의 각 시간대 별 GPR의 평균값은 97.11%, 96.09%, 95.37% 였고 최대 차이를 보인 환자의 경우 각 시간대 별 GPR의 평균값은 95.73%, 94.20% 93.23% 였다. 선량평가 시점의 Beam 출력을 측정한 결과 각 시간대별 평균값은 100.45%, 100.46%, 100.59% 였다. EPID의 영상 교정(Dark field correction, Flood field correction)을 시행하기 전과 후의 대상 환자들의 GPR의 평균값은 95.94 %, 96.01% 였다. 또한 다엽콜리메이터 의 Initialize 를 시행하기 전과 후의 대상 환자들의 GPR 의 평균값은 95.83%, 96.40%였다. 결 론 : 치료기 사용시간이 경과됨에 따라 대상 환자들의 GPR 평균값이 0.8% 감소함을 확인할 수 있었다. Beam 출력은 각 측정시점에 0.1% 오차범위 안에서 일정한 상태를 유지하였다. EPID의 영상 교정 전, 후 의 선량평가 결과 GPR은 평균 0.1% 차이를 나타내었다. 다엽콜리메이터의 Initialize 전, 후의 선량평과 결과 Initialize 시행 후 GPR이 평균 0.6% 상승하였고 다엽콜리메이터 상태에 따라 GPR이 변화할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 복잡하고 정교하게 계획된 VMAT의 치료 전 선량평가 도구로서 재현성을 유지하며 Portal Dosimetry를 이용하기 위해서는 주기적인 장비의 점검뿐만 아니라, 선량평가에 영향을 미칠 수 있는 다양한 인자들에 대한 관리가 이뤄져야 할 것으로 판단된다.

• 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.