• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제38권4호
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• pp.194-201
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• 2013

To investigate monitoring unit (MU) efficiency and plan quality of volumetric modulated arc therapy (VMAT) using flattening-filter free (FFF) photon beam in association with target size and location. A virtual patient was generated in Eclipse$^{TM}$ (ver. A10, Varian Medical Systems, Palo Alto, USA) treatment planning system. The length of major and minor axis in axial view was 50 cm and 30 cm, respectively. Cylindrical-shaped targets were generated inside that patient at the center (symmetric target) and in the periphery (asymmetric target, 7.5 cm away from the center of the patient to the right direction) of the virtual patient. The longitudinal length was 10 cm and the diameters were 2, 5, 10 and 15 cm. Total 8 targets were generated. RapidArc$^{TM}$ plans using TrueBeam STx$^{TM}$ were generated for each target. Two full arcs were used and the axis of rotation of the gantry was set to be at the center of the virtual patient. Total MU, homogeneity index (HI), target mean dose, the value of gradient measure and body mean dose were calculated. In the case of symmetric targets, averaged total MU of FFF plan was 23% and 19% higher than that of flattening filter (FF) plan when using 6 MV and 10 MV photons, respectively. The difference of HI, target mean dose, gradient measure and body mean dose between FF and FFF was less than 0.04, 2.6%, 0.1 cm and 2.2%, respectively. For the asymmetric targets, total MU of FFF plan was 21% and 32% was higher than that of FF when using 6 MV and 10 MV photons, respectively. The homogeneity of the target was always worse when using FFF than using FF. The maximum difference of HI was 0.22. The target mean dose of FFF was 3.2% and 4.1% higher than that of FF for the 6 MV and 10 MV, respectively. The difference of gradient measure was less than 0.1 cm. The body mean dose was higher when using FFF than FF about 4.2% and 2.8% for the 6 MV and 10 MV, respectively. No significant differences between VMAT plans of FFF beam and FF beam were observed in terms of quality of treatment plan. The HI was higher when using FFF 10 MV photons for the asymmetric targets. The MU was increased noticeably when using FFF photon beams.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.107-116
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• 2018

목 적 : IMRT는 일반적인 3차원 방사선 치료방법보다 Prostate 주변 중요장기(OAR)에 대한 방사선 부작용을 줄이고 Prostate Cancer에 더 많은 선량을 투여할 수 있기 때문에 Prostate Cancer Therapy에 광범위하게 사용되었다. 장비 및 치료 기술의 많은 진보로 인하여 최근에는 체적 변조 아크 치료(VMAT)가 널리 사용되어지고 있으며, VMAT은 IMRT에 비해 치료 시간을 최대 55 % 단축시킬 수 있어 치료 중 움직임에 대한 오차를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 대상 및 방법 : 본 실험에서는 Prostate Cancer 환자 10명에 대해 LN가 포함된 치료 Group 5명과, LN가 포함되지 않는 Group 5명으로 1 Arc와 2 Arc 치료 계획 방법을 총 4 Group으로 분류하여 MU, DVH값들을 비교 분석 하였고, ArcCHECK과 MapCHECK을 사용하여 DQA 관련 측정을 수행했다. 결 과 : Prostate patients의 Target과 OAR 선량분포 결과는 다음과 같다. $D_{max}$는 4개 Group이 100~110 % 범위로 나타났으며, Hot spot인 110 % 이상은 보이지 않았다. LN가 없는 Only-Prostate($P_1$, $P_2$)의 Target $D_{98%}$ 분포도는 1 Arc plan($P_1$)보다 2 Arc plan($P_2$)에서 조금 더 좋은 결과 값을 보였다. LN-Prostate($P_{L1}$, $P_{L2}$) Group에서의 Target $D_{98%}$ 분포도는 1 Arc plan($P_{L1}$)보다 2 Arc plan($P_{L2}$)이 더 좋은 결과 값을 보였고, 1 Arc plan($P_{L1}$)에서는 Target $D_{98%}$의 처방 선량 값에 도달하지 못했다. 또한, OAR에서는 Only-Prostate($P_1$, $P_2$) Group에서 1 Arc와 2 Arc Plan 모두 처방 선량 값에 만족했고, LN-Prostate 1 Arc($P_{L1}$) Plan은 OAR의 처방 선량치보다 높은 선량 값을 보였다. DQA 측정에서 계산된 ArcCHECK과 MapCHECK의 Gamma evaluation pass rate는 99 %보다 조금 더 높았고, CC04 Ion-chamber를 이용한 점 선량(Point Dose) 측정값의 평균 오차 범위는 1 % 미만이었다. 결 론 : 본 연구에서 분석한 결과, Only-Prostate($P_1$, $P_2$) Group의 경우는 두 plan의 선량이 비슷했지만, 치료시간과 MU값 등을 고려했을 때 1 Arc 치료 방법($P_1$)이 더 적합하였으며, LN-Prostate($P_{L1}$, $P_{L2}$) Group에서는 Target $D_{98%}$와 OAR의 처방 선량에 만족하는 2 Arc 치료 방법($P_{L2}$)이 더 적합한 결과를 보였다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제16권5호
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• pp.1897-1900
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• 2015

Purpose: To evaluate acute toxicity in nasopharyngeal cancer (NPC) patients treated with intensity modulated radiotherapy (IMRT)/volumetric modulated arc therapy (VMAT) with or without cisplatin-based chemotherapy. Materials and Methods: A total of 45 newly diagnosed, histologically proven non-metastatic NPC patients treated with IMRT between May 2010 and December 2012, were evaluated retrospectively, 37 planned with Eclipse and 8 with Prowess Panther treatment planning system. The doses to the planning target volumes of primary tumor and involved lymph nodes, high risk region, and uninvolved regional nodal areas were 70 Gy, 60 Gy, and 54 Gy respectively and delivered simultaneously over 33 fractions to 39 patients. Another 6 patients irradiated with sequential boost technique. Some 84.4% of patients received chemotherapy. Acute toxicities were graded according to the Radiation Therapy Oncology Group scoring criteria and Common Terminology Criteria for Adverse Events (CTCAE) for chemotherapy side effects. Results: Median age was 43 years (14-79) and all patients were WHO type II. Grade 1 mucositis and dysphagia were observed in 17 (37.8%), and 10 (22.2%) patients, respectively. The incidence of acute grade 2 mucositis and dysphagia was 55.6% and 68.9%, respectively. The most common chemoradiotherapy related acute toxicities were nausea, leucopenia and thrombocytopenia. Grade 3 toxicity was detected in 13 (28.8%) cases. No grade 4 toxicity was occurred. Mean weight loss was 9%. None of the patients required the insertion of percutaneous endoscopic gastrostomy for nutritional support. Radiation therapy was completed without interruption in all patients. Conclusions: IMRT is a safe and effective treatment modality, and well tolerated by patients in the treatment of nasopharyngeal carcinoma. No unexpected side effects were observed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6346-6352
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• 2013

직장암의 방사선치료는 정지된 영상을 이용하였다. 하지만 방사선치료 시 환자의 움직임이 발생된다. 이에 직장암 환자 14명을 대상으로 치료시간과 체형에 따른 기법별 자세오차를 비교하고자 하였다. 또한 평균오차에 대한 기법별 선량학적 변화량을 비교하였다. 비교를 통해 치료기법 선택의 기준을 마련하고자 하였다. 측정결과 3DCRT와 VMAT은 치료시간 및 자세오차가 비슷하였다. 이에 비해 IMRT는 치료시간이 약 2배, 자세오차는 약 4배 증가하였다. 체형에서는 비만형일수록 모든 치료기법에서 자세오차가 증가하였다. 선량평가에서는 소장측면에서는 동일한 오차에 대해 IMRT와 VMAT이 3DCRT에 비해 큰 폭의 선량증가를 보였다. 따라서 비만형인 직장암 환자의 경우 치료시간이 짧은 3DCRT를 적용하여야 한다. 소장의 피폭이 많을 경우에는 IMRT보다는 VMAT을 선택하여야 한다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권3호
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• pp.147-154
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• 2015

The scatter photons and photoneutrons from high energy photon beams (more than 10 MV) will increase the undesired dose to the patient and the staff working in linear accelerator room. This undesired dose which is found at out-of-field area can increase the probability of secondary malignancy. The purpose of this study is to determine the equivalent dose of scatter photons and neutrons generated by 3 different treatment techniques: 3D-conformal, intensity modulated radiation therapy (IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT). The measurement was performed using two types of the optically stimulation luminescence detectors (OSL and OSLN) in the Alderson Rando phantom that was irradiated by 3 different treatment techniques following the actual prostate cancer treatment plans. The scatter photon and neutron equivalent dose were compared among the 3 treatments techniques at the surface in the out-of-field area and the critical organs. Maximum equivalent dose of scatter photons and neutrons was found when using the IMRT technique. The scatter neutrons showed average equivalent doses of 0.26, 0.63 and $0.31mSv{\cdot}Gy^{-1}$ at abdominal surface region which was 20 cm from isocenter for 3D, IMRT and VMAT, respectively. The scattered photons equivalent doses were 6.94, 10.17 and $6.56mSv{\cdot}Gy^{-1}$ for 3D, IMRT and VMAT, respectively. For the 5 organ dose measurements, the scattered neutron and photon equivalent doses in out of field from the IMRT plan were highest. The result revealed that the scatter equivalent doses for neutron and photon were higher for IMRT. So the suitable treatment techniques should be selected to benefit the patient and the treatment room staff.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권1호
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• pp.15-25
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• 2012

부피적조절회전방사선치료(VMAT)의 정도관리를 TG-119에서 제시된 권고안을 통해 평가하고자 하였다. 또한 선택적 최적화 변수에 따른 치료계획의 평가와 그에 따른 선량학적 특성을 평가하고자 하였다. Varian사의 iX선형가속기와 Nucletron사의 Oncentra MasterPlan 치료계획장치를 결합하여 VMAT 치료계획을 수립하였다. TG-119에 제시된 5가지의 구조세트를 이용하여 아크 수, 겐트리 간격, 치료 시간 등의 선택적 최적화 변수(selectable optimization parameters)를 변화하여 치료 계획의 평가와 선량검증을 통해 정확성을 평가하였다. 치료계획의 평가는 선량체적히스토그램을 이용하여 표적과 위험장기의 평균값과 표준편차를 이용하였으며 선량검증은 이온 전리함과 $Delta^{4PT}$ bi-planar diode array를 이용하였다. 치료계획의 평가에서 싱글 아크의 경우 C-shape (hard)를 제외한 다른 구조세트에서 목표한 선량에 근접하는 결과를 보였으며 듀얼 아크의 경우에는 C-shape (hard)를 제외한 다른 구조세트에서 제시한 목표 선량에 도달하였다. 또한 선택 변수에 대한 평가에서는 전립선과 같은 간단한 구조 세트에서는 아크 수에 따른 치료계획의 차이는 거의 나타나지 않았으나, 두경부와 같은 복잡한 구조에서는 듀얼 아크가 위험장기에 대하여 좀 더 우수한 결과를 나타내었다. 겐트리 간격의 크기 변화에 의한 선량분포는 $6^{\circ}$에 비해 $4^{\circ}$의 겐트리 간격이 우수하였으나 $2^{\circ}$ 간격과는 거의 차이가 없었다. 점선 량의 정확성 평가에서는 표적과 위험장기에 대한 점선량의 측정값과 계산값의 평균오차는 싱글 아크와 듀얼 아크 모두 3% 이내였으며, 신뢰구간은 싱글아크와 듀얼 아크가 4% 내로 허용범위 안에 포함되었다. 겐트리 간격의 크기에 따른 점선량의 정확성 평가에서는 $2^{\circ}$, $4^{\circ}$, $6^{\circ}$ 모두 3% 이내였으며, 표적과 위험장기에 대한 신뢰한계(Confidence limit)는 5% 내로 허용범위 안에 포함되었다. $Delta^{4PT}$를 이용한 싱글 아크와 듀얼 아크의 선량분포 측정에서는 허용기준 3 mm/3%를 통과하는 감마인덱스는 평균 $98.72{\pm}1.52%$와 $98.30{\pm}1.50%$이었으며 신뢰한계는 2.99%와 3.74%로 허용범위 내에 포함되었다. 겐트리 간격의 크기에 따른 선량의 정확성은 간격이 적을수록 우수한 결과를 나타냈다. 본 연구에서는 VMAT의 정도관리를 TG-119에서 제시된 시험을 수행하였으며 제시된 모든 구조 세트에 대하여 허용기준을 모두 만족하였다. 또한 사용자가 선택할 수 있는 최적화 변수의 변화에 대한 치료계획과 선량학적 영향을 분석하였으며 각 상황에 따른 임상적 특성에 맞는 변수를 선택하는 것이 중요하다고 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권3호
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• pp.127-136
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• 2015

본 연구의 목적은 진폭 기반 호흡연동 체적변조회전방사선치료의 선량학적인 평가를 하고자 한다. 이 치료를 받은 환자의 호흡 Log 파일을 획득하여 분석하였으며, 4D CT 호흡 형태의 40%~60% 위상 영상 구간 진폭을 기준으로 치료 Log 파일 호흡 진폭의 구간이 4D CT의 진폭 구간과 일치하는 호흡 형태(CBP)와 일치하지 않는 호흡 형태(IBP)로 구분하였다. 상대적인 등선량 분포는 EBT3 필름을 사용하여 측정하였으며, 절대 선량 측정은 PTW $0.6cm^3$ 이온전리함을 이용하여 측정하였다. 감마 인덱스 3%/3 mm을 적용한 환자 1, 2, 3의 CBP 호흡인 경우 각각 93.18%, 91.16%, 95.46%이며, 환자 1, 2, 3의 IBP 호흡인 경우 각각 66.77%, 48.79%, 40.36%으로 분석되었다. 또한 감마 인덱스 2%/2 mm을 적용한 환자 1, 2, 3의 CBP 호흡인 경우 각각 73.05%, 67.14%, 86.85%이며, IBP 호흡인 경우 각각 46.53%, 32.73%, 36.51%으로 분석되었다. 모든 CBP호흡인 경우의 이온전리함 측정값은 치료계획 시스템에서 계산된 값과 평균 3.5% 이내로 일치하였으며, 정적인 팬톰 조사와의 차이는 평균 2.0% 이내로 일치하였다. 환자 3의 IBP 호흡인 경우 이온전리함 측정값과 계산된 값과의 차이가 평균 56%로 큰 차이를 보였다. 이는 4D CT의 진폭 구간과 치료시의 진폭 구간의 차이가 크기 때문인 것으로 사료되며, 4D CT 모의 치료시와 환자 치료시의 진폭의 크기를 일정하게 유지하는 것이 중요하다고 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.449-457
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• 2015

전립선암의 방사선치료에서 토모테라피와 용적변조회전치료(volumetric modulated arc therapy, VMAT)의 치료계획에 따른 유용성 평가를 위해 흡수선량, 선량체적곡선(dose volume histogram, DVH), 치료효율성, MapCHECK2를 이용한 선량 검증 정확도 결과를 각각 비교 분석하였다. 대상으로는 2014년 7월부터 12월까지 H 대학병원 방사선종양학과에서 토모테라피 치료를 받은 전립선암 환자 중 12명을 무작위로 선택하였다. 흡수선량과 DVH를 분석한 결과 종양조직과 방광에서 두 방사선 치료계획이 근소한 차이를 나타냈지만 처방선량의 오차범위인 -5%에서+3%안에 포함됐고 정상조직 부작용 확률 권고치인 견딤선량 범위를 넘지 않았다. 치료시간은 2.5배 짧고 MU(monitor unit)도 10.3배 작아 VMAT가 치료효율성이 높았다. 선량정확도는 모두 95% 이상의 통과기준에 포함 되었으며 VMAT가 2.3% 더 높게 나타났다. 토모테라피와 VMAT 모두 종양조직에 적합한 선량이 흡수되었으며 정상조직의 견딤선량 범위를 넘지 않아 선량분포특성에서 큰 차이는 없었다. 하지만 치료시간이 짧고, total MU가 낮아 치료효율성이 좋고 선량 검증의 정확도 또한 우수한 VMAT를 선택하는 것이 치료에 더 유용할 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.31-39
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• 2020

목 적: 본 연구는 HalcyonTM과 TrueBeamTM에서 사용하는 6MV-FFF(Flattening Filter Free) 에너지를 이용하여 전산화치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)에서 계산된 선량과 광자극형광선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeter, OSLD)로 측정된 표재 선량(Superficial dose)을 비교하고자 한다. 재료 및 방법: 팬텀연구를 위해 인체모형 팬텀(Human Phantom)의 CT 영상을 이용하여 치료계획시스템에서 성문암(Glottic cancer)과 유사한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)과 두경부위의 등 중심점(Iso-center) 위치에 측정을 위한 Point(M), Point(R), Point(L)의 구조물을 설정하고 체표윤곽(Body contour)에 5mm Bolus를 적용하였다. 그 후 전산화치료계획은 HalcyonTM과 TrueBeamTM의 6MV-FFF 에너지를 이용하여 정적(Static) 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)와 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)계획을 각각 수립하였다. 전산화치료계획과 동일하게 재현하기 위해 OSLD를 등 중심점에 위치시키고 5mm Bolus를 적용하여 선량 전달 후 오차율을 비교하였다. 결 과: 인체모형 팬텀을 사용한 실험 결과 HalcyonTM의 전산화치료계획시스템에서의 점 선량과 OSLD를 이용한 선량 측정의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 1.7±1.2%, 4.0±2.8%로 확인되었으며, TrueBeamTM의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 2.4±0.4%, 8.6±1.8%로 확인되었다. 결 론: 실험결과 HalcyonTM을 기준으로 TrueBeamTM에서 VMAT과 IMRT 각각 2.4배, 3.6배 더 큰 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 표재 선량에 대한 정확한 선량평가가 이루어져야 하는 경우, TrueBeamTM보다 HalcyonTM에서 정확한 선량 평가가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제29권2호
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• pp.66-72
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• 2018

The proper position of a multi-leaf collimator (MLC) is essential for the quality of intensity-modulated radiation therapy (IMRT) and volumetric modulated arc radiotherapy (VMAT) dose delivery. Task Group (TG) 142 provides a quality assurance (QA) procedure for MLC position. Our study investigated the QA validation of the mechanical leaf gap measurement and the maintenance procedure. Two $VitalBeam^{TM}$ systems were evaluated to validate the acceptance of an MLC position. The dosimetric leaf gaps (DLGs) were measured for 6 MV, 6 MVFFF, 10 MV, and 15 MV photon beams. A solid water phantom was irradiated using $10{\times}10cm^2$ field size at source-to-surface distance (SSD) of 90 cm and depth of 10 cm. The portal dose image prediction (PDIP) calculation was implemented on a treatment planning system (TPS) called $Eclipse^{TM}$. A total of 20 VMAT plans were used to confirm the accuracy of dose distribution measured by an electronic portal imaging device (EPID) and those predicted by VMAT plans. The measured leaf gaps were 0.30 mm and 0.35 mm for VitalBeam 1 and 2, respectively. The DLG values decreased by an average of 6.9% and 5.9% after mechanical MLC adjustment. Although the passing rates increased slightly, by 1.5% (relative) and 1.2% (absolute) in arc 1, the average passing rates were still within the good dose delivery level (>95%). Our study shows the existence of a mechanical leaf gap error caused by a degenerated MLC motor. This can be recovered by reinitialization of MLC position on the machine control panel. Consequently, the QA procedure should be performed regularly to protect the MLC system.