• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권4호
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• pp.258-266
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• 2016

We have treated various disease sites using wobbling and scanning proton therapy techniques since December 2015 at the Samsung Medical Center. In this study, we analyze the treatment time for each disease site in 65 wobbling and 50 scanning patient treatments. Treatment times are longest for liver and lung patients using the respiratory gating technique in the wobbling treatment and for cranio-spinal irradiation in pediatric patients with anesthesia in the scanning treatment. Moreover, we analyze the number of incidents causing treatment delays and the corresponding treatment delay time. The X-ray panel was the main reason for delays in the wobbling treatment; this decreased continually from January to June 2016, related closely to the proficiency of the human operators involved. The main reason for delays in the scanning treatment was interlocks during scanning pattern delivery; this was resolved by proton machine engineers. Through this work, we hope to provide other institutes with useful insight for initial operation of their proton therapy machines.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제30권1호
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• pp.14-21
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• 2019

Purpose: To report the initial experience of patient-specific quality assurance (pQA) for the wobbling and line-scanning proton therapy at Samsung Medical Center. Materials and Methods: The pQA results of 89 wobbling treatments with 227 fields and 44 line-scanning treatments with 118 fields were analyzed from December 2015 to June 2016. For the wobbling method, proton range and spread-out Bragg peak (SOBP) width were verified. For the line-scanning method, output and two-dimensional dose distribution at multiple depths were verified by gamma analysis with 3%/3 mm criterion. Results: The average range difference was -0.44 mm with a standard deviation (SD) of 1.64 mm and 0.1 mm with an SD of 0.53 mm for the small and middle wobbling radii, respectively. For the line-scanning method, the output difference was within ${\pm}3%$. The gamma passing rates were over 95% with 3%/3 mm criterion for all depths. Conclusions: For the wobbling method, proton range and SOBP width were within the tolerance levels. For the line-scanning method, the output and two-dimensional dose distribution showed excellent agreement with the treatment plans.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1509-1514
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• 1990

본 연구에서는 비압축성 유체가 온도의 영향을 받아 변화하는 경우에 대한 시 일링 간극내에서의 압력분포를 유한차분법을 이용하여 해석하였다. 여러기서 얻어진 결과를 이용하여 시일의 축력과 모멘트를 해석함으로써 시일의 동적 불안정성에 대하 여 논하였다. 이 때 기계평면시일의 형상은 코닝이 있고, 시일의 중심축이 경사진 경우를 고려하였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.180-182
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• 2002

A Proton Therapy Center was established this year in National Cancer Center, Korea. We chose IBA of Belgium as the vendor of the equipment package. A 230 MeV fixed-energy cyclotron will deliver proton beams into two gantry rooms, one horizontal beam room, and one experimental station. The building for the equipment is currently under design with a special emphasis on radiation shielding. Installation of equipments is expected to begin in September next year starting with the first gantry, and the acceptance test will be performed about a year later. To generate therapeutic radiation fields the wobbling method will be a main treatment mode for the first gantry. A pencil beam scanning system on the other hand will be equipped for the second gantry relying on the availability at the time of installation. The beam scanning with intensity modulation adapted will be a most advanced form in radiation therapy known as IMPT. Some details on the project progress, scope of the system, and design of building are described.

• Journal of Photoscience
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• 제4권2호
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• pp.41-48
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• 1997

The plasma membrane and microsomes, isolated from the cells treated with hematoporphyrm derivative (HpD) for 1 and 24 h, accumulated the aggregated porphyrin. The quantity of aggregated porphyrin was same in the plasma membrane and microsomes after isolating them from cells treated with HpD for 1 h whereas the microsomes accumulated higher quantity of aggregated porphyrin when cells were treated with HpD for 24 h. Photodynamic action of aggregated porphyrin on plasma membrane and microsomes was investigated using lipid specific fluorescent probes: 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatrine (DPH) and 1-(4-trimethylammonium), 6-diphenyl-1,3,5-hexatrine(TMA-DPH). The time dependent anisotropy of these probes in the membranes was measured and the decay of anisotropy was analyzed using wobbling in cone model. Upon irradiation both the plasma membrane and the microsomes showed an increase in the limiting anis~)tropy and order parameter and a decrease in the cone angle of the lipid probes. The increase in the limiting anisotropy was pronounced in membranes isolated from the cells treated with HpD for 24 h. Photoinduced change in the limiting anisotropy was dependent on the duration of incubation of cells with HpD before isolating the membranes. In both the membranes. the membrane core was affected more as compared to the outer leaflet. In addition to the structural changes, a decrease in Na$^+$-K$^+$-ATPase and NADPH cyt c reductase activity was also observed upon irradiation of HpD treated cells. Inhibition in NADPH cyt c reductase was more when cells were treated with HpD for 24 h, however, Na$^+$-K$^+$-ATPase activity did not depend on the duration of the treatment of cells with HpD before irradiation. Our results suggest that the extent of photoinduced perturbations in the membranes varies as a function of duration of the treatment of cells with HpD and the membrane core is more susceptible to the photodynamic action of aggregated porphyrin.

• 핵의학기술
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• 제21권2호
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• pp.74-79
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• 2017

양성자선을 이용한 치료는 기존의 광자를 이용하였을 때 보다 병소 주위 정상 조직에 영향을 거의 주지 않고 암세포를 치료할 수 있는 정밀한 방사선 치료법이다. 양성자선 조사 시 인체 내 조직과의 상호작용으로 양전자 방출 핵종이 발생하며 양전자 방출 단층촬영은 이러한 특성을 이용하여 양성자 치료 후 그 효과를 확인하는데 이용된다. 그러나 이 때 발생하는 소멸복사선은 짧은 반감기로 인하여 영상 획득 시간에 어려움이 발생하게 된다. 본 논문에서는 양성자선 조사 후 영상 획득 시간에 따른 영상의 차이를 비교하여 그 효율성을 알아보고자 한다. 증류수를 가득 채운 2001 IEC body 모형에 37, 28, 22 mm 구체를 삽입하고 구체의 중심에 양성자선이 조사되도록 CT로 치료 계획을 수립하였다. 양성자선은 wobbling technique, gantry $0^{\circ}$, 100 MU, 구체 크기별로 범위는 각각 16.4, 14.7, 9.3 cm로 조사하였다. 조사를 마친 모형은 약 5분의 거리를 이동하여 PET/CT로 1 분씩 50 개의 영상을 획득하여 1에서 10. 11에서 21, 21에서 30, 31에서 40, 41에서 50으로 10개씩 영상을 합산하여 재구성 하였다. 합산된 영상에서 열소 부위와 배후 방사능에 ROI를 그린 후 방사능 농도 값을 산출하고 대조도 잡음비를 계산하여 영상의 질을 평가하였다. 전체 영상의 CNR은 37 mm 구체에서 0.43, 0.42, 0.40, 0.31, 0.21로 나타났으며, 28 mm 구체는 0.36, 0.32, 0.27, 0.19, 0.09로 측정되었다. 22 mm의 구체는 0.25, 0.25, 0.19, 0.11, 0.08로 측정되었다. CNR은 37 mm 구체에서는 30분 이후에 빠르게 감소하였고, 28 mm와 22 mm 에서는 20분 이후에 급격히 감소하였다. 치료 효과 확인을 위한 PET 촬영에서 양성자선 조사 후 데이터의 획득 시점과 총 획득 시간이 매우 중요하다. 실험 결과에서 병소의 크기가 22 mm 이상이라고 가정한다면 영상 획득은 조사 후 25분 내에 완료될 수 있도록 진행하는 것이 바람직하다. 종양의 크기가 작거나 저 선량이 조사될 경우에는 보다 긴 영상 획득 시간을 적용한다면 도움을 될 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권4호
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• pp.250-257
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• 2015

양성자 치료를 위해서는 Snout이 부착된 받침대(gantry)를 사용하는데 빔의 형태를 만들기 위해 환자 종양의 크기와 거리에 맞게 황동 차폐체(aperture)가 많이 사용된다. 또한 빔의 거리를 보정하기 위해 PMMA를 이용한 거리 보상체도 사용된다. 이렇게 황동으로 만들어진 차폐체의 경우 가공하는데 많은 시간이 소요되며 비용 발생이 높다. 또한 치료 사용되었던 차폐체의 방사선 노출에 따라 재사용이 어렵다. 이러한 단점을 보안하기 위해 황동 차폐체 대신 X-선 치료에서 사용되는 수동형 다엽 콜리메이터 시스템을 도입하였다. 수동형 다업 콜리메이터는 여러 개의 황동판을 조립하여 차폐체를 제작하는 방식이다. 본 연구는 제작된 수동형 다엽 콜리메이터의 방사화 실험 및 필름을 이용해 선량측정을 진행하였다. 다엽 콜리메이터를 투과한 2차 발생 선량 1% 이하였으며, 여러 번의 230 MeV의 빔에서도 방사화가 2시간 이내에서 감소하였다. 이렇게 개발된 수동형 다엽 콜리메이터를 임상에 적용하여 일반 차폐체와 수동형 다엽 콜리메이터를 감마지표 분석을 했을 시 99.74%의 높은 일치도가 측정되었다. 또한, 일반 황동 차폐체에 비해 수동형 다엽 콜리메이터를 제작하는데 소요되는 비용과 시간을 1/10 이상 단축시킬 수 있다. 개발된 수동형 다엽 콜리메이터는 성공적으로 양성자 환자치료에 사용하고 있다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제33권4호
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• pp.337-343
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• 2015

Purpose: The purpose of this report is to describe the proton therapy system at Samsung Medical Center (SMC-PTS) including the proton beam generator, irradiation system, patient positioning system, patient position verification system, respiratory gating system, and operating and safety control system, and review the current status of the SMC-PTS. Materials and Methods: The SMC-PTS has a cyclotron (230 MeV) and two treatment rooms: one treatment room is equipped with a multi-purpose nozzle and the other treatment room is equipped with a dedicated pencil beam scanning nozzle. The proton beam generator including the cyclotron and the energy selection system can lower the energy of protons down to 70 MeV from the maximum 230 MeV. Results: The multi-purpose nozzle can deliver both wobbling proton beam and active scanning proton beam, and a multi-leaf collimator has been installed in the downstream of the nozzle. The dedicated scanning nozzle can deliver active scanning proton beam with a helium gas filled pipe minimizing unnecessary interactions with the air in the beam path. The equipment was provided by Sumitomo Heavy Industries Ltd., RayStation from RaySearch Laboratories AB is the selected treatment planning system, and data management will be handled by the MOSAIQ system from Elekta AB. Conclusion: The SMC-PTS located in Seoul, Korea, is scheduled to begin treating cancer patients in 2015.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권1호
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• pp.19-26
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• 2017

목 적: 양성자 치료계획에서 metal 재질의 fiducial marker에 의한 선량 계산오차를 최소화하려면 density override의 적용은 매우 중요하다. 하지만 실제 metal 재질로 density override을 할 경우 정확한 contouring 및 range compensator 제작에 어려움이 있기에 본 연구에서는 fiducial marker의 주변 재질로 density override를 시행하고 fiducial marker의 위치, 재질, beam의 개수에 따른 선량분포를 비교, 분석하여 평가하고자 한다. 대상 및 방법: Water phantom을 이용하여 fiducial marker의 위치를 proton beam의 최대 비정 끝에서부터 1.5, 2.5, 4.0, 6.0 cm로 설정하고 재질로는 gold, steel, titanium으로 설정하여 실제 metal 재질 및 주변 재질로 density override를 적용한 치료계획을 세웠다. 또한 본원에서 양성자치료를 받은 간암 환자 1명을 선정하여 proton beam의 최대 비정 끝에서부터 0, 1.5, 3.5 cm로 설정하고 재질로는 gold, steel, titanium으로 설정하여 치료계획을 세웠다. Fiducial marker의 재질, 위치 및 beam의 개수에 따른 PTV 내에 Homogeneity Index(HI), Conformity Index(CI), 종양에 가장 근접한 Organ At Risk(OAR)인 Esophagus의 maximum dose을 평가 지표로 설정하고 비교 분석하였다. 결 과: Water phantom 및 간암 환자를 대상으로 한 치료계획에서 fiducial marker의 위치에 따른 Homogeneity Index를 분석한 결과 실제 metal 재질로 density override 했을 때보다 주변 재질로 density override했을 때 Homogeneity Index가 감소했으며 주변 재질의 density override에서 하나의 beam에 대해서는 최대 비정 끝에서 멀리 위치할수록, 두 개 이상의 beam에서는 isocenter에 가까이 위치할수록 Homogeneity Index가 증가하였다. Fiducial marker의 위치에 따른 Conformity Index 및 종양 주위 OAR의 maximum dose를 분석한 결과 주변 재질로 density override 했을 때 Conformity Index는 1에 가까웠으며 OAR의 maximum dose는 크게 감소했다. 결 론: 일반적으로 임상에서 사용하는 작은 fiducial marker에 대해서 실제 metal 재질이 아닌 주변 재질로 density override 했을 때 선량 균등도 및 target coverage를 높이는 동시에 주변 정상조직에 대한 선량을 줄일 수 있었다. 따라서 fiducial marker을 최대한 피해서 치료계획을 세우는 것이 바람직하지만 beam path 상에 fiducial marker가 있는 경우 주변 재질의 density override 시행함으로써 보다 정밀한 양성자 치료 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.