• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2006년도 제33회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.61-61
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• 2006

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권5호
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• pp.676-683
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• 2007

A non-invasive respiratory gated radiotherapy system like those based on external anatomic motion gives better comfortableness to patients than invasive system on treatment. However, higher correlation between the external and internal anatomic motion is required to increase the effectiveness of non-invasive respiratory gated radiotherapy. Both of invasive and non-invasive methods need to track the internal anatomy with the higher precision and rapid response. Especially, the non-invasive method has more difficulty to track the target position successively because of using only image processing. So we developed the system to track the motion for a non-invasive respiratory gated system to accurately find the dynamic position of internal structures such as the diaphragm and tumor. The respiratory organ motion tracking apparatus consists of an image capture board, a fluoroscopy system and a processing computer. After the image board grabs the motion of internal anatomy through the fluoroscopy system, the computer acquires the organ motion tracking data by image processing without any additional physical markers. The patients breathe freely without any forced breath control and coaching, when this experiment was performed. The developed pattern-recognition software could extract the target motion signal in real-time from the acquired fluoroscopic images. The range of mean deviations between the real and acquired target positions was measured for some sample structures in an anatomical model phantom. The mean and max deviation between the real and acquired positions were less than 1mm and 2mm respectively with the standardized movement using a moving stage and an anatomical model phantom. Under the real human body, the mean and maximum distance of the peak to trough was measured 23.5mm and 55.1mm respectively for 13 patients' diaphragm motion. The acquired respiration profile showed that human expiration period was longer than the inspiration period. The above results could be applied to respiratory-gated radiotherapy.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제38권4호
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• pp.463-475
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• 2015

본 논문은 상당히 진행된 중위 식도암의 동시항암화학 방사선치료에 대한 분석의 것이다. 사용한 항암제는 전통적으로 사용되어온 시스플라틴, 5-플루오로우라실에, 도쎄탁실을 추가 시행하였다. 과거 식도암의 방사선치료에서는 총 선량 50.4 Gy/28회를 처방하였다. 하지만 현대의 방사선치료기술의 비약적인 발전으로, 호흡동조치료와 세기변조방사선치료를 적용하여, 정상조직의 손상을 최대한 감소시키면서 총 선량을 50.4 Gy이상으로 증가시키는 것이 가능하다. 이에 우리는, 도쎄탁실, 시스플라틴, 5-플루오로우라실 이라는 새로운 3제 병합요법(DCF-R)에 추가하여, 4DCT 모의시뮬레이션을 기반으로 한 호흡동조 세기변조방사선치료(gated-IGRT) 총 선량 70.2 Gy/39회를 동시에 시도하였으며, 치료기간 동안, 그리고 치료 종료 후 임상적으로 환자에게 위중한 합병증 및 부작용 발생은 관찰되지 않았다. 또한 생존율 향상을 이루어 냈다. 이를 바탕으로, 식도암의 새로운 치료방법을 제안한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권3호
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• pp.391-397
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• 2016

저병기 폐암은 정위적 체부 방사선치료 방식이 높은 효과를 나타내지만, 호흡에 의한 움직임으로 인해 정확한 선량의 조사가 쉽지 않다. 이에 본 연구는 움직이는 표적을 대상으로 영상획득 방식에 따른 체적을 분석하고, 체적 설정방식 및 호흡주기에 따른 선량을 유리선량계를 이용하여 평가하였다. 그 결과, 체적 획득의 경우 4D CT가 $10.4cm^3$로 실제 체적인 $12.3cm^3$에 가장 근접한 결과를 나타냈다. 선량평가에서는 ITV가 처방선량 10, 15, 20 Gy에서 각각 10.82, 16.88, 21.90 Gy로 가장 높은 값을 보였으며, RGRT가 좀 더 높은 값을 나타내었으나 호흡주기에 따른 결과는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 따라서 움직이는 종양의 치료 시 4D CT를 이용하여 영상을 획득 후 ITV를 설정하여 RGRT방식으로 치료하는 것이 유리할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권2호
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• pp.127-132
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• 2013

환자 호흡할 때 흉 복부 내부에 있는 장기의 위치는 주기적으로 변한다. 이에 따라 방사선치료 동안 종양에 대한 선량불확도가 발생하게 되며, 불확도를 줄이기 위한 여러 방사선치료방법이 제시되고 있다. 호흡연동방사선치료는 특정 위상 또는 진폭에만 방사선을 조사하는 방법으로 불필요한 피폭선량은 줄일 수 있는 장점이 있지만 긴 치료 시간과 노력이 필요하다는 단점이 있다. 호흡연동방사선치료 중 회전세기조절방사선치료(respiratory gated Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)는 다른 호흡연동치료시스템에 비해 치료 시간이 짧다는 장점이 있기 때문에 본 연구는 respiratory gated VMAT 치료 선량의 정확성을 검증하여 임상 적용의 적절성을 평가하고자 한다. 본 연구는 총 6개의 VMAT 치료계획(Eclipse, ver. 8.6, Palo Alto, USA)을 토대로 수행되었으며, 각각의 치료계획은 AAA 알고리즘을 이용해서 선량이 계산되었다. 환자의 호흡운동을 구현하기 위해 환자 테이블 위에 1차원운동팬텀이 사용되었으며, 영상 기반 추적 시스템(Real-time Position Management, RPM, Varian Medical Systems, Palo Alto, USA)을 통해 운동 주기 신호를 획득하였다. 또한, 2차원-이온함-배열(MatriXX, IBA, Germany) 측정기를 이용하여 특정 호흡 신호 위상에 따른 전달 선량을 측정하였다. 측정된 선량과 치료 계획된 선량을 정성적인 분석을 위해 상용화되어 있는 선량분석용 프로그램(I'mRT, IBA, Germany)을 통해 2차원 선량분포를 0에서 1사이의 감마지표(Gamma index) 비교 결과 모든 케이스에서 97% 이상의 일치함을 확인하였다. 따라서 호흡연동 회전세기조절 방사선치료는 호흡연동방사선치료의 단점인 시간적인 제약을 일정 부분 해소할 수 있었으며 2차원 선량분포 비교 결과 오차값 3%이내의 정확도에서 환자정도관리 수준을 만족하였고 임상적용이 가능함을 확인하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.83-95
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• 2018

목 적 : 폐암의 호흡동조방사선치료(Respiratory Gated Radiotherapy, RGRT)계획수립 후 표적 주변에 위치하고 있는 정상장기의 경우에는 움직임과 용적변화가 고려되지 않은 상태에서 선량평가가 이루어지는 경우가 많다. 본 연구에서는 적응형방사선치료(Adaptive Radiotherapy, ART)에서 많이 사용되는 변형영상정합(Deformable Image Registration, DIR)을 이용하여 호흡동조방사선치료 시 특정 위상에서의 정상장기의 움직임을 반영한 4차원-선량평가를 진행하였으며, 3차원 선량평가와의 차이를 연구하였다. 또한, 폐암의 치료계획평가 시 환자 호흡에 따른 정상장기의 움직임과 용적변화에 대한 분석 및 고려가 필요한 지 알아보고자 한다. 대상 및 방법 : 호흡동조방사선치료를 받은 폐암 환자 10명을 대상으로 하였다. Eclipse(Ver 13.6 Varian, USA)로 최고 위상 CT영상에 그려진 구조물을 모든 위상영상에 Propagation($Eclipse^{TM}$)이나 Segmentation Wizard($Eclipse^{TM}$)의 메뉴로 동일하게 설정하였으며, Center-to-Center 방식으로 구조물의 움직임 및 용적을 분석하였다. 또한, 4차원 선량평가를 위해 VELOCITY 프로그램(VELOCITY Ver 4.0, Varian, USA)을 이용하여 각 위상의 영상과 선량분포를 최고 위상 CT영상에 변형하였으며, 선량을 합산하여 정상장기의 4차원 선량평가를 실시하고, 3차원 선량평가와 비교분석을 하였다. 또한, 4차원 선량분포의 검증을 위해 $QUASAR^{TM}$ Phantom(Modus Medical Devices)과 $GAFCHROMIC^{TM}$ EBT3 Film(Ashland, USA)을 사용하여 4차원 감마분석을 시행하였다. 결 과 : 들숨과 날숨 구간의 움직임은 우측 폐가 축 방향 $0.989{\pm}0.34cm$로 가장 컸으며, 척수가 측 방향 -0.001 cm로 가장 작았다. 30~70 % 구간의 움직임은 식도가 축 방향 $0.52{\pm}0.21cm$로 가장 컸으며, 척수가 전후방향 $0.013{\pm}0.01cm$로 가장 작았다. 용적은 우측 폐가 33.5 %로 가장 큰 변화율을 보였다. 3차원 선량평가와 4차원 선량평가에서의 PTV 선량균질지수(Conformity Index, CI) 값과 처방선량지수(Homogeneity Index, HI) 값의 차이는 각각 최대 0.076, 0.021, 최소 0.011, 0.0으로 평가되었다. 정상장기의 경우 4차원 선량평가에서 0.0045~2.76 % 차이를 보였다. 모든 환자의 4차원 감마통과율은 평균 $98.1{\pm}0.42%$로 확인되었고, 모두 기준 95 %를 통과하였다. 결 론 : 모든 환자의 PTV 선량균질지수 값은 4차원 선량평가 시 더 유의한 값임을 확인할 수 있었으며, 처방 선량지수는 두 선량평가에서 차이를 보이지 않았다. 호흡에 의한 움직임이 고려된 4차원 선량분포에서 PTV 경계부분이 채워져 3차원 선량분포에서보다 선량이 더욱 균질한 것을 확인할 수 있었다. 정상장기의 4차원 선량평가에서 0.004~2.76 % 차이가 있었으며, 척수를 제외한 모든 정상장기에서 두 평가방법의 차이유의를 확인할 수 있었다. 정상장기의 3차원 선량평가 시 과소평가가 이루어 질 수 있다는 사실을 본 연구를 통해 알 수 있었으며, 호흡에 의한 정상장기의 선량변화가 예상되는 경우 변형영상정합을 이용한 4차원 선량평가를 고려할 수 있을 것이다. 변형영상정합을 이용한 4차원 선량평가는 환자의 호흡에 의한 정상장기의 움직임과 용적 변화를 반영하는 조금 더 현실적인 선량평가방법이 될 것이라고 사료된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2005년도 제30회 춘계학술대회
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• pp.71-74
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• 2005

To introduce the four-dimensional computed tomography (4DCT, Light Speed RT, General Electric, USA) scanner newly installed in our department and evaluate its feasibility for gated radiotherapy. Respiratory signal measured by real-time position management (RPM$^{\circledR}$, Varian Medical, USA) was recorded in synchronization with the 4DCT scanner. 4DCT data were acquired in axial cine mode and sorted retrospective image based on respiratory phase. PTVs delineated from helical CT and 4DCT images were compared. The PTV delineated from conventional helical CT images was 2 cc larger than that from 4DCT images. Dose in PTV of the plan from retrospective CT was 99.3% (minimum=72.0%, maximum=106.5%) and that of helical CT plan was 95.2% (minimum=24.1%, maximum=106.4%) of prescribed dose. Comparing with DVHs of both plan, the coverage for 4CDT plan was 3.7% improved. It is expected that 4DCT could improve tumor control and reduce radiation toxicity for liver cancer.

• 대한방사선치료학회지
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• 제22권2호
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• pp.135-144
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• 2010

목 적: 호흡동조 방사선치료용 팬텀 제작을 통해 실시간움직임관리(RPM, Real-time Position Management)에 의한 치료시 호흡에 따른 방사선 조사선량의 적절성을 평가 하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡동조 팬텀은 선형 액츄에이터(SCN6-050-50, Dyadic, Japan) 2개, 아크릴판, 지지대, 철판 등으로 팬텀위에 측정 대상을 위치시켜 구동 가능(상 하, 전 후)하도록 제작하였다. 4D CT를 촬영해 환자의 호흡을 분석하여 컴퓨터를 통해 팬텀의 위치와 속도를 제어하여 움직임을 재현하였다. 호흡동조 팬텀위에 2D-Array (PTW)와 4.5 cm의 팬텀(White water 4.5 cm)을 위치하여 21 EX 15 MV X선을 100 Mu, 조사야 $10{\times}10\;cm$의 open field와 2 cm 간격으로 10 cm까지 정방형으로 움직이는 Sliding MLC (DMLC)를 Gantry $0^{\circ}$, $90^{\circ}$에서 팬텀을 (1) 움직이지 않은 경우 (2) 움직인 경우 (3) RPM을 이용하여 동조한 경우(30%)로 나누어 조사하였다. 7.5 cm의 팬텀에 0.125 CC 이온화전리함(PTW)을 위치하여 위와 같은 조건으로 측정하였다. 결 과: 이온화전리함에 의한 중심선량 측정값은 Gantry $90^{\circ}$, $10{\times}10\;cm$ 조사야와 DMLC을 이용한 조사에서 동조시 0.3%이내, 비동조시 약 2%의 오차가 있었다. 2D-Array를 통한 분석시 Gamma index Method (3 mm, 3%)를 적용한 경우 Gantry $90^{\circ}$, $10{\times}10\;cm$ 조사야와 DMLC을 이용한 조사에서 동조시 오차이내, 비동조시 전체 조사야의 약 16% 오차를 보였다. 결 론: 호흡동조 방사선치료용 팬텀의 자체 제작으로 환자 움직임에 의한 치료계획과 방사선 측정으로 인하여 치료시 실제 조사되는 방사선량의 정량적 분석이 가능하였으며, IMRT 환자의 RPM을 이용한 호흡동조 치료시 적절한 평가가 가능하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권3호
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• pp.135-139
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• 2013

호흡 연동 방사선 치료 시 사용되는 음성 유도 및 음성-영상 유도의 두 가지 호흡생체자기제어 방식이 호흡 재현성 및 선량에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구에서는 Medical College of Virginia (MCV)에서 획득한 19명의 폐암 환자에 대한 호흡 데이터를 이용하였다. 호흡 데이터는 총 5주간 1주 간격으로 자유 호흡, 음성 유도, 음성-영상 유도의 세 가지 형태로 획득하였으며 선량 평가는 MATLAB을 이용하였다. 그 결과, 자유 호흡의 경우에는 반복되는 치료에서 호흡재현성이 감소하여 CTV 선량이 약 30.0% 감소하는 것을 알 수 있었으며, 음성-영상 유도 방식을 이용할 경우 5주 후 CTV 선량이 20.0% 개선됨을 알 수 있었다. 이는 환자가 영상을 통하여 자가호흡조절 능력이 향상되기 때문으로 판단된다. 또한 음성 유도만 사용할 경우에도 호흡재현성을 유지하는 데는 효과적임을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.325-332
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• 2019

본 연구는 4DCT를 이용하여 종양의 움직임을 분석하였다. ITV 여유에 따른 TC, II, CI를 이용하여 적절한 균일 IM을 확인하였다. 또한 각각의 경우에서 DVH와 NTCP를 비교하였다. 균일 IM 적용 시 종양에 대한 선량 분석 결과 TC, CI, II를 모두 만족하는 최적의 치료계획은 20% 위상에서 2 mm, 40%는 3 mm로 평가되었다. 이를 $PTV_{20}$, $PTV_{40}$의 정상조직에 조사되는 선량과 비교하였다. 20% 방사선 조사 영역에서 폐에 대한 $V_5$, $V_{10}$, $V_{20}$은 1.49, 1.26, 0.65% 증가하였고 40%는 1.9, 2.41, 1.23% 증가하였다. NTCP 역시 20%와 40% 각각 0.57, 0.029% 선량 증가가 있었지만 $PTV_{100}$ 보다 확실한 이점이 있었다. 척수와 심장은 각각 균일 IM에서 선량증가는 있었지만 큰 차이는 없었다. Novalis ExacTrac 시스템을 이용하여 호흡연동방사선치료 시 20% 위상의 ITV설정은 균일 IM 2 mm, 40%는 3 mm를 적용함에 있어서 종양선량의 기하학적 누락 없이 최적의 치료계획을 할 수 있음을 확인하였다.