• Radiation Oncology Journal
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• 제37권2호
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• pp.127-133
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• 2019

Purpose: The aim of this study was to identify volume changes and dose variations of rectum and bladder during radiation therapy in prostate cancer (PC) patients. Materials and Methods: We analyzed 20 patients with PC treated with helical tomotherapy. Daily image guidance was performed. We re-contoured the entire bladder and rectum including its contents as well as the organ walls on megavoltage computed tomography once a week. Dose variations were analyzed by means of Dmedian, Dmean, Dmax, V₁₀ to V₇₅, as well as the organs at risk (OAR) volume. Further, we investigated the correlation between volume changes and changes in Dmean of OAR. Results: During treatment, the rectal volume ranged from 62% to 223% of its initial volume, the bladder volume from 22% to 375%. The average Dmean ranged from 87% to 118% for the rectum and 58% to 160% for the bladder. The Pearson correlation coefficients between volume changes and corresponding changes in Dmean were -0.82 for the bladder and 0.52 for the rectum. The comparison of the dose wall histogram (DWH) and the dose volume histogram (DVH) showed that the DVH underestimates the percentage of the rectal and bladder volume exposed to the high dose region. Conclusion: Relevant variations in the volume of OAR and corresponding dose variations can be observed. For the bladder, an increase in the volume generally leads to lower doses; for the rectum, the correlation is weaker. Having demonstrated remarkable differences in the dose distribution of the DWH and the DVH, the use of DWHs should be considered.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제35권2호
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• pp.63-68
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• 2010

방사선치료의 최대 목표는 정상조직을 보호하고 종양부위에 방사선량을 충분히 조사하는 것이다. 그 중에서 환자호흡에 의한 문제점을 보안하기 위해 환자호흡에 따른 주기적 움직임을 분석하여 안정된 일정영역에서만 방사선이 조사되도록 하는 호흡동조방사선치료 방법이 임상에서 활용되고 있다. 본 논문은 특히 호흡에 의해 움직임 영향을 많이 받는 간암 환자 40명을 대상으로 실제 방사선 치료 계획에 이용되는 4D-CT와 호흡동조방사선 치료에 사용하는 RPM을 이용하여 간암의 움직임을 환자의 나이, 성별 및 움직임 방향으로 나누어 분석하였다. 움직임의 변화는 방향으로는 right-left($3.19{\pm}1.29$), anteroposterior($5.44{\pm}2.07$), craniocaudal($12.54{\pm}4.70mm$)이었고, 이는 성별과 관련이 없고 나이가 고령일수록 움직임이 크다는 것을 알 수 있다. 따라서 호흡에 의해 움직임으로 인한 치료부위의 방향이 변화가 생김으로 RPM 호흡동조방사선 치료로 움직임에 대한 보정을 실시하여 간암 치료에서 치료효과를 높일 수 있다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제22권1호
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• pp.19-24
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• 2010

목 적: Fiducial marker를 이용한 전립선암 방사선치료 시 적용 가능한 여러 영상유도 중 marker match를 이용한 Image guided radiotherapy (IGRT)의 유용성에 관하여 연구하고자 한다. 대상 및 방법: Fiducial marker를 이용해 영상유도 방사선 치료를 실시하는 전립선암 환자 10명을 대상으로 하였고, On-board image (OBI) system이 구성된 선형가속기(CLINAC iX)를 이용하였다. 환자를 set up 한 후 marker match와 Cone-beam Computed Tomography (CBCT)를 이용해 영상 유도를 실시한 후 X, Y, Z축에 대한 보정 값을 결정하고 이를 비교 평가하였다. 동일 환자를 대상으로 동일한 조건에서 marker match와 CBCT를 1주일에 한 번씩 총 5회 시행하였다. 결 과: Marker match와 CBCT에서 10명 모두 동일한 방향성을 보였고, marker match와 CBCT의 보정 값을 비교해본 결과 평균적으로 X축에서 약 0.6 mm, Y축에서 약 0.7 mm, Z축에서 약 0.8 mm의 차이를 보였다. 결 론: Fiducial marker를 이용하여 전립선암을 치료할 경우 marker match의 사용은 CBCT를 이용한 영상 유도와 평균 1.0 mm 미만의 보정 값의 차이를 보였으며, CBCT를 단독으로 이용하여 영상유도를 실시하는 것 보다 marker match와 CBCT를 이용한 3D/3D match를 병행하여 영상 유도를 실시하는 것이 치료기간 동안 영상 유도로 인한 환자의 피폭을 줄이고 영상획득 시간을 단축시킬 수 있어 매우 유용하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권4호
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• pp.220-229
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• 2013

Respiratory-induced dynamic tumors render free-breathing cone-beam computed tomography (FBCBCT) images with motion artifacts complicating the task of quantifying the internal target volume (ITV). The purpose of this paper is to study the visibility of the revealed ITV when the imaging dose parameters, such as the kVp and mAs, are varied. The $Trilogy^{TM}$ linear accelerator with an On-Board Imaging ($OBI^{TM}$) system was used to acquire low-imaging-dose-mode (LIDM: 110 kVp, 20 mA, 20 ms/frame) and high-imaging-dose-mode (HIDM: 125 kVp, 80 mA, 25 ms/frame) FBCBCT images of a 3-cm diameter sphere (density=0.855 $g/cm^3$) moving in accordance to various sinusoidal breathing patterns, each with an unique inhalation-to-exhalation (I/E) ratio, amplitude, and period. In terms of image ITV contrast, there was a small overall average change of the ITV contrast when going from HIDM to LIDM of $6.5{\pm}5.1%$ for all breathing patterns. As for the ITV visible volume measurements, there was an insignificant difference between the ITV of both the LIDM- and HIDM-FBCBCT images with an average difference of $0.5{\pm}0.5%$, for all cases, despite the large difference in the imaging dose (approximately five-fold difference of ~0.8 and 4 cGy/scan). That indicates that the ITV visibility is not very sensitive to changes in imaging dose. However, both of the FBCBCT consistently underestimated the true ITV dimensions by up to 34.8% irrespective of the imaging dose mode due to significant motion artifacts, and thus, this imaging technique is not adequate to accurately visualize the ITV for image guidance. Due to the insignificant impact of imaging dose on ITV visibility, a plausible, alternative strategy would be to acquire more X-ray projections at the LIDM setting to allow 4DCBCT imaging to better define the ITV, and at the same time, maintain a reasonable imaging dose, i.e., comparable to a single HIDM-FBCBCT scan.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제42권6호
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• pp.413-422
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• 2019

Heavy ion particle, represented carbon ion, radiotherapy is currently most advanced radiation therapy technique. Conventional radiation therapy has made remarkable changes over a relatively short period of time and leading various developments such as intensity modulated radiation therapy, 4D radiation therapy, image guided radiation therapy, and high precisional therapy. However, the biological and physical superiority of particle radiation, represented by Bragg peak, can give the maximum dose to tumor and minimal dose to surrounding normal tissues in the treatment of cancers in various areas surrounded by radiation-sensitive normal tissues. However, despite these advantages, there are some limitations and factors to consider. First, there is not enough evidence, such as large-scale randomized, prospective phase III trials, for the clinical application. Secondly, additional studies are needed to establish a very limited number of treatment facilities, uncertainty about the demand for heavy particle treatment, parallel with convetional radiotherapy or indications. In addition, Bragg peak of the heavy particles can greatly reduce the dose to the normal tissues front and behind the tumor compared to the photon or protons. High precision and accuracy are needed for treatment planning and treatment, especially for lungs or livers with large respiratory movements. Currently, the introduction of the heavy particle therapy device is in progress, and therefore, it is expected that more research will be active.

• Radiation Oncology Journal
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• 제36권1호
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• pp.54-62
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• 2018

Purpose: To investigate set-up errors, suggest the adequate planning target volume (PTV) margin and image-guided radiotherapy frequency in head and neck (H&N) cancer treated with intensity-modulated radiotherapy (IMRT) assessed by kV cone-beam computed tomography (CBCT). Methods: We analyzed 360 CBCTs in 60 patients with H&N cancer treated with IMRT. The target delineation was contoured according to ICRU62. PTVs were generated by adding a 3-5 mm margin in all directions to the respective clinical target volumes. The kV CBCT images were obtained at first three days of irradiation and weekly thereafter. The overall mean displacement, range, systematic (${\Sigma}$) and random (${\sigma}$) errors were calculated. Adequate PTV margins were calculated according to the van Herk formula ($2.5{\Sigma}+0.7r$). Results: The mean of set-up errors was less than 2 mm in any direction. The overall frequency of set-up displacements greater than 3 mm was 3.9% in medial-lateral (ML) direction, 8% in superior-inferior (SI) direction, and 15.5% in anterior-posterior (AP) direction. The range of translations shifts was 0-9 mm in ML direction, 0-5 mm in SI direction and 0-10 mm in AP direction, respectively. After systematic set-up errors correction, the adequate margin to overcome the problem of set-up errors was found to be less than 3 mm. Conclusion: Image-guided kV CBCT was effective for the evaluation of set-up accuracy in H&N cancer. The kV CBCT at first three fractions and followed-by weekly appears adequate for reducing significantly set-up errors in H&N cancer treated with IMRT technique. Finally, 3-5 mm PTV margins appear adequate and safe to overcome the problem of set-up errors.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권4호
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• pp.207-211
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• 2006

kV cone-beam CT (CBCT)가 결합된 선형가속기의 등장으로 더욱 정확한 영상유도 방사선치료(Image-guided radiation therapy, IGRT)가 가능해졌다. IGRT는 영상장비를 이용해 표적의 이동을 보정할 수 있는 방사선치료기술로, CBCT를 이용한 IGRT의 경우 내부 장기의 정보를 바탕으로 병변의 이동을 정확히 알 수 있다. 내부 장기의 정보를 얻기 위해서는 방사선이 조사되기 바로 전에 환자의 CBCT 영상을 획득하여 치료계획 시 사용한 모의치료 CT영상과 정합을 수행하게 된다. 본 연구에서는 CBCT 영상의 재구성 품질에 따른 정합결과를 비교해 보았다. 6명의 환자로부터 총 56개의 CBCT 투과 정보를 획득하여 분석한 결과, 평행이동벡터의 차가 1 mm를 초과하는 경우는 단 3개에 불과하였다. 회전이동의 경우, x, y, z, 세 축을 모두 고려하였으며, 그 결과 총 168 ($56{\times}3$)개에서 단 3개만이 $1^{\circ}$ 이상의 차이를 나타냈다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.75-81
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• 2017

목 적: 전립선암 환자에 대한 비침습적이고 피폭선량에 대한 부담이 없는 초음파를 이용한 영상유도방사선치료의 Setup 오차 분석을 통해 치료의 재현성을 평가해 보고자 한다. 대상 및 방법: 치료가 종료된 전립선암 환자 26명의 1,105영상에 대하여 앞-뒤(anterior-posterior, AP), 좌-우(right-left, RL), 위-아래(superior-inferior, SI) 방향의 Setup 오차에 대해 평균, 표준편차와 3D-error을 분석하였다. 또한 오차범위 0-1 mm, 1-3 mm, 3-5 mm, 5 mm 이상에 대한 각 오차 빈도수(frequency, %) 분석을 통하여 AP, RL, SI 방향에 대한 방향성을 확인 하였다. 결 과: Setup 오차는 AP, RL, SI 방향에 대하여 평균과 표준편차는 $1.87{\pm}1.36mm$, $1.73{\pm}1.22mm$, $2.01{\pm}1.40mm$였다. 3D-error는 평균 $3.63{\pm}1.63mm$였다. 각 방향에 대한 Setup 오차값의 빈도(frequency, %)는 AP 방향에 대한 오차범위 0-1 mm에서 29 %, 1-3 mm에서 50.2 %, 3-5 mm에서 19.6 %, 5 mm 이상에서 1.3 %였다. RL 방향에 대하여 오차범위 0-1 mm에서 31.3 %, 1-3 mm에서는 52.5 %, 3-5 mm에서는 15.8 %, 5 mm 이상에서 0.5 %였다. 마지막으로 SI 방향에 대한 오차범위 0-1 mm에서 26.3 %, 1-3 mm에서 50.2 %, 3-5 mm에서 22.4 %, 5 mm 이상에서 1.1 %였다. 결 론: Setup error는 SI 방향에서 $2.01{\pm}1.40mm$로 가장 컸으며 오차 빈도는 모든 방향에서 50 % 이상 오차 범위 1-3 mm에 들어온 것으로 확인되었다. $Clarity^{TM}$ Auto scan을 이용한 초음파영상유도 방사선치료는 치료 전에 방광의 전처치 상태, target의 구조 등을 관찰이 가능하고, 치료 중 target의 움직임을 실시간으로 monitoring하여 빠른 repositioning이 가능하다. 결과적으로 초음파를 이용한 실시간 영상유도방사선치료는 치료의 재현성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제28권2호
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• pp.109-121
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• 2016

ExacTrac 6D couch를 이용한 영상유도 방사선 치료의 정확도를 검증하기 위하여 여섯 개의 방향의 오차 값을 임의로 부여하여 교정 한 후 CBCT 이미지와 비교 분석하여 ExacTrac의 정확도를 평가 하고자 하였다. Rando head Phantom의 치료좌표 값을 X, Y, Z 방향으로 이동시킨 Translationgroup과 pitch, Roll, Yaw방향으로 이동시킨 Rotationgroup으로 나누어 교정하였다. 교정 수치는 couch의 여섯 개의 방향으로 복합적으로 상호 작용하여 이동 하였다. 교정 값은 최소 1mm, 최대 23mm까지 다양하게 나타났다. 치료좌표로 수정된 Phantom를 CBCT 촬영한 이미지와 3D/3D matching 오차 값의 분석에서는 Rotation group에서 높은 오차 값이 나타났다. CBCT로 교정된 치료좌표 오차 값에 대한 선량분포의 비교에서는 정상조직에 선량 제한치 값은 처방선량에 충족되었으며 종양조직의 선량 균질성 지표인 PHI, PCI 값은 Rotation group에서 저 선량 분포영역이 다소 높음으로 나타났다. 본 연구에서는 ExacTrac 6D couch 의 정확도에 대한 평가를 CBCT를 이용하여 검증해 보았다. 단편적인 이동에 대한 오차 값은 비교적 정확한 교정 능력을 갖추고 있었지만, couch에 각이 들어가는 이동에서는 부정확한 교정 수치를 보였다. 환자의 체위가 Rotation방향으로 많은 변화가 예상되어지거나 ExacTrac 교정하였을 때 pitch, Roll, Yaw값의 오차가 크게 나타나면 CBCT 영상유도를 시행하여 정확히 치료 좌표를 교정하여 예상치 못한 부작용을 최소화해야 된다고 여겨진다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-11
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• 2015

목 적 : 방사선 치료 전 종양의 정확한 위치확인을 위한 치료 전 확인영상인 2D(AP,LAT), 3D(CBCT)의 흡수선량을 평가해보았다. 대상 및 방법 : Varian 사에서 제작한 OBI(Version1.5) System, CTDI 측정 phantom및 이온chamber, 교정된 유리선량계(GD-352M)를 이용하여 두부, 흉부, 복부의 부위별 촬영조건에 따라 Rando phantom 에 $0^{\circ}$, $90^{\circ}$, $180^{\circ}$, $270^{\circ}$, 중심부에 각각 3개씩의 유리선량계를 부착하여 Field size $26.6{\times}20$, $15{\times}15$로 나누어 측정하였다. 또한 같은 방법으로 CBCT width를 16cm, 10cm로 나누어 동일하게 측정하였다. 결 과 : 2차원영상 AP 촬영은 입사방향인 $0^{\circ}$에서 가장 크게 측정되었으며 Field size 를 $26.6{\times}20$, $15{\times}15$로 변화 시켰을 때 흡수선량은 두부에서 각각 $1.44{\pm}0.26mGy$, $1.17{\pm}0.02mGy$, 흉부는 $3.08{\pm}0.86mGy$, $0.57{\pm}0.02mGy$, 복부는 $8.19{\pm}0.54mGy$ $4.19{\pm}0.08mGy$로 Field size 축소에 따라 평균 5~12%감소하였다. Lat 촬영 시에는 각각 5~8%감소하였다. 3차원영상 CBCT 에서는 width를 16 cm, 10 cm로 변화시킴에 따라 CBDI 측정값은 두부 $4.39{\pm}0.11mGy$, $3.99{\pm}0.13mGy$, 흉부(LDCT) $34.88{\pm}0.93(10.48{\pm}0.09)mGy$, $31.01{\pm}0.3(9.30{\pm}0.09)mGy$ 복부 $35.99{\pm}1.86mGy$, $32.27{\pm}1.35mGy$로 약 8~11%감소하였다. 결 론 : 2D는 조사면 크기를 줄여 5~12%, 3D는 width를 줄여줌으로써 8~11% 환자피폭선량을 감소시킬 수 있었다. 영상선량을 줄이기 위한 방사선사의 인식의 전환이 필요하고 다수의 CBCT 촬영시 치료처방선량에 영상선량의 포함여부도 고려되어야 할 것으로 사료된다.