• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권4호
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• pp.332-339
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• 2010

본 연구에서는 콘빔 단층촬영영상(cone beam CT; CBCT) 및 다엽 콜리메이터(multileaf collimator;MLC) 로그데이터를 이용한 적응형 방사선치료기법의 체계를 구축하고, 그 과정에서의 선량 계산 오차의 양상을 팬텀을 이용하여 분석하고자 하였다. Catphan-600 (The Phantom Laboratory, USA) 팬텀을 CT와 CBCT 촬영 후 CT 영상을 이용하여 간단한 단계별조사(step-and-shoot) 방식의 세기조절방사선치료(intensity-modulated radiation therapy; IMRT) 계획을 수립하였다. 이후 빔전달 시 생성된 MLC 로그데이터(Dynalog)를 이용하여 실제 전달된 세그먼트 별 모니터단위(MU) 가중치와 MLC 엽(leaf)의 위치를 구한 후 이를 다시 Pinnacle3에 넣고 선량을 재계산하였다. 초기 치료 계획은 치료 계획용 CT 영상($CT_{plan}$) 및 CBCT 영상($CBCT_{plan}$)에 대하여 계산되었으며, 재구성된 선량 역시 치료 계획용 CT 영상($CT_{recon}$) 및 CBCT 영상($CBCT_{recon}$)에 대하여 계산되었다. 각 선량 계산을 $CT_{plan}$을 기준으로 하여 2차원 선량분포, 감마 인덱스, 선량-부피 히스토그램(dose-volume histogram; DVH)을 이용하여 분석하였다. 2차원 선량분포 및 DVH 분석 모두에서 원래의 치료 계획보다 실제 전달된 선량이 다소 많은 것으로 나타났으나 임상적인 의미는 미미했다. 감마 인덱스의 경우 CBCT에 선량을 계산했을 때 치료 계획 정보나 재구성된 선량 정보를 이용한 경우 모두 오차가 크게 발생했다. 재구성된 선량은 빔의 경계 부분에서 오차가 크게 발생하였으나 그 영향은 CT 및 CBCT 영상 간 차이에 의한 것보다 작았다. CBCT 영상에 전달된 선량을 재구성하게 되면 두 영향이 복합적으로 작용하여 오차는 더 줄어들게 되지만 $CT_{plan}$과 $CBCT_{plan}$의 차이에 비하여 $CBCT_{plan}$과 $CBCT_{recon}$ 차이는 상대적으로 작아 전달된 선량의 오차를 평가할 때 불확실성이 커졌다. 그러므로 선량 계산 오차의 양상은 셋업 오차, CBCT 영상을 이용한 선량 계산 오차 및 재구성된 선량 계산의 오차로 나누어 분석될 필요가 있을 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권3호
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• pp.111-116
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• 2016

This study is to evaluate the dosimetric impact of dosimetric leaf gap (DLG) and transmission factor (TF) at different measurement depths and field sizes for high definition multileaf collimator (HD MLC). Consequently, its clinical implication on dose calculation of treatment planning system was also investigated for pancreas stereotactic body radiation therapy (SBRT). The TF and DLG were measured at various depths (5, 8, 10, 12, and 15 cm) and field sizes ($6{\times}6$, $8{\times}8$, and $10{\times}10cm^2$) for various energies (6 MV, 6 MV FFF, 10 MV, 10 MV flattening filter free [FFF], and 15 MV). Fifteen pancreatic SBRT cases were enrolled in the study. For each case, the dose distribution was recomputed using a reconfigured beam model of which TF and DLG was the closest to the patient geometry, and then compared to the original plan using the results of dose-volume histograms (DVH). For 10 MV FFF photon beam, its maximum difference between 2 cm and 15 cm was within 0.9% and it is increased by 0.05% from $6{\times}6cm^2$ to $10{\times}10cm^2$ for depth of 15 cm. For 10 MV FFF photon beam, the difference in DLG between the depth of 5 cm and 15 cm is within 0.005 cm for all field sizes and its maximum difference between field size of $6{\times}6cm^2$ and $10{\times}10cm^2$ is 0.0025 cm at depth of 8 cm. TF and DLG values were dependent on the depth and field size. However, the dosimetric difference between the original and recomputed doses were found to be within an acceptable range (<0.5%). In conclusion, current beam modeling using single TF and DLG values is enough for accurate dose calculation.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권1호
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• pp.43-50
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• 2009

본 연구에서는 방사선수술용 4뱅크 마이크로다엽콜리메이터(micro-multileaf collimator: mMLC)인 Acculeaf (Direx, Isral)의 가동을 위하여 인수 검사를 실시하였다. mMLC의 제어에 필요한 기하학적 요소들을 결정하고 선량계산 모델에 의해 계산한 결과를 절대선량(cGy/100 MU)의 측면에서 측정과 비교하였다. 고정된 SSD (source to surface distance) 및 SCD(source to chamber distance) 조건에서 다양한 조사면과 깊이 5 cm와 10 cm에 대하여 계산값을 평가한 결과 6 MV와 15MV x-선에 대하여 대부분 1.0% 이내로 일치하였다. 반음영의 크기는 조사면에 의존하면서 6 MV에 대하여 0.29~0.43cm 범위 그리고 15 MV에 대하여 0.36~0.51 cm 범위로 평가되었다. 엽의 투과 및 누설의 측정결과 단층 엽들에 대하여 평균 6.6% (6 MV) 및 7.4% (15 MV) 그리고 겹층 엽들에 대하여 평균 약 0.5% (6 and 15 MV)로 나타났다. 인수검사를 통하여 mMLC의 선량적 특성을 확인할 수 있었으며 치료계획시스템의 오차범위를 근사적으로 평가할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제30권4호
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• pp.128-138
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• 2019

Purpose: Segmental analysis of volumetric modulated arc therapy (VMAT) is not clinically used for compositional error source evaluation. Instead, dose verification is routinely used for plan-specific quality assurance (QA). While this approach identifies the resultant error, it does not specify which machine parameter was responsible for the error. In this research study, we adopted an approach for the segmental analysis of VMAT as a part of machine QA of linear accelerator (LINAC). Methods: Two portal dose QA plans were generated for VMAT QA: a) for full arc and b) for the arc, which was segmented in 12 subsegments. We investigated the multileaf collimator (MLC) position and dosimetric accuracy in the full and segmented arc delivery schemes. A MATLAB program was used to calculate the MLC position error from the data in the dynalog file. The Gamma passing rate (GPR) and the measured to planned dose difference (DD) in each pixel of the electronic portal imaging device was the measurement for dosimetric accuracy. The eclipse treatment planning system and a MATLAB program were used to calculate the dosimetric accuracy. Results: The maximum root-mean-square error of the MLC positions were <1 mm. The GPR was within the range of 98%-99.7% and was similar in both types of VMAT delivery. In general, the DD was <5 calibration units in both full arcs. A similar DD distribution was found for continuous arc and segmented arcs sums. Exceedingly high DD were not observed in any of the arc segment delivery schemes. The LINAC performance was acceptable regarding the execution of the VMAT QA plan. Conclusions: The segmental analysis proposed in this study is expected to be useful for the prediction of the delivery of the VMAT in relation to the gantry angle. We thus recommend the use of segmental analysis of VMAT as part of the regular QA.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제44권1호
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• pp.43-52
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• 2019

Background: The mid-term performance of clinical linear accelerator (LINAC) during volumetric modulated arc therapy (VMAT) treatment period is not performed in clinical practice and usually replaced with one-time plan quality assurance (QA). In this research we aim to monitor daily reproducibility of VMAT delivery from tracking individual leaf movement error and dosimetric error to evaluate the mid-term quality of the machine used. Materials and Methods: First, multileaf collimator (MLC) information was imported into MATLAB program to determine which of the MLC leaves in the leaf bank had the maximum RMS position error (maxRMS). We estimated where the maximum positional errors (maxPE) of the chosen leaf occur along its path length and tracked its daily variations over the entire treatment period. Secondly, picture information of dosimetric error from portal dosimetry was imported into MATLAB where representative high gamma index region (HGR) was determined as HGR with length of > 1 cm and their centers were daily tracked. Results and Discussion: The maxPEs in the brain and tongue cases were distributed broader than in other cases, but all data were found located within ${\pm}0.5mm$. From first day to last day all of five cases show the similar visual pattern of HGRs and Centers of the longest HGRs remained within ${\pm}1mm$ of that in first day. These findings prove excellent mid-term performance of the LINAC used in VMAT treatments over a full course of treatment. Conclusion: Tracking the daily location changes of leaf movement and dosimetric error can be a good indicator of predicting the daily quality like stability and reproducibility of beam delivering in VMAT treatment.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제34권4호
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• pp.48-54
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• 2023

Purpose: In this study, the dosimetric characteristics of lung stereotactic body radiotherapy (SBRT) plans using the new Halcyon system were analyzed to assess its suitability. Methods: We compared the key dosimetric parameters calculated for the Halcyon SBRT plans with those of a conventional C-arm linear accelerator (LINAC) equipped with a high-definition multileaf collimator (HD-MLC)-Trilogy Tx. A total of 10 patients with non-small-cell lung cancer were selected, and all SBRT plans were generated using the RapidArc technique. Results: Trilogy Tx exhibited significant superiority over Halcyon in terms of target dose coverage (conformity index, homogeneity index, D_{0.1 cc}, and D_95%) and dose spillage (gradient). Trilogy Tx was more efficient than Halcyon in the lung SBRT beam delivery process in terms of the total number of monitor units, modulation factor, and beam-on time. However, it was feasible to achieve a dose distribution that met SBRT plan requirements using Halcyon, with no significant differences in satisfying organs at risk dose constraints between both plans. Conclusions: Results confirm that Halcyon is a viable alternative for performing lung SBRT in the absence of a LINAC equipped with HD-MLC. However, extra consideration should be taken in determining whether to use Halcyon when the planning target volume setting is enormous, as in the case of significant tumor motions.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.248-251
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• 2002

The intensity modulated radiation therapy (IMRT) with a multileaf collimator (MLC) requires the conversion of a radiation fluence map into a leaf sequence file that controls the movement of the MLC during radiation treatment of patients. Patient dose verification is clinically one of the most important parts in the treatment delivery of the radiation therapy. The three dimensional (3D) reconstruction of dose distribution delivered to the target helps to verify patient dose and to determine the physical characteristics of beams used in IMRT. A new method is presented for the pretreatment dosimetric verification of two dimensional distributions of photon intensity by means of Beam Intensity Scanner System (BISS) as a radiation detector with a custom-made software for dose calculation of fluorescence signals from scintillator. The scintillator is used to produce fluorescence from the irradiation of 6MV photons on a Varian Clinac 21EX. The BISS reproduces 3D- relative dose distribution from the digitized fluoroscopic signals obtained by digital video camera-based scintillator(DVCS) device in the IMRT. For the intensity modulated beams (IMBs), the calculations of absorbed dose are performed in absolute beam fluence profiles which are used for calculation of the patient dose distribution. The 3D-dose profiles of the IMBs with the BISS were demonstrated by relative measurements of photon beams and shown good agreement with radiographic film. The mechanical and dosimetric properties of the collimating of dynamic and/or step MLC system alter the generated intensity. This is mostly due to leaf transmission, leaf penumbra and geometry of leaves. The variations of output according to the multileaf opening during the irradiation need to be accounted for as well. These phenomena result in a fluence distribution that can be substantially different from the initial and calculative intensity modulation and therefore, should be taken into account by the treatment planning for accurate dose calculations delivered to the target volume in IMRT.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권3호
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• pp.153-159
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• 2015

본 연구에서는 동적 세기조절방사선치료에서 깊이에 따른 DLG (Dosimetric Leaf Gap)의 변화가 치료계획시스템에서의 선량계산의 정확성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 6 MV와 15 MV광자선에 대하여 동일한 SAD 조건하에 4개의 다른 깊이(2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm)에서 측정된 다엽콜리메이터의 투과계수와 DLG 값을 치료계획시스템에 적용하여 DLG 측정 과정을 모사하였을 때 계산된 투과계수와 DLG 값들을 각각의 측정값들과 비교하여 분석하였다. 이를 위하여 Millenium 120 MLC시스템이 장착 된 단일 선형가속기가 사용되었다. 각각 다른 깊이에서 측정된 DLG와 투과계수 값을 적용하였을 때 치료계획시스템을 이용한 모사에서는 투과계수의 경우 1% 이내로 계산과 측정이 일치함을 보이는 반면에 DLG 값은 15 MV 경우 5% 이내의 차이를 보이고 6 MV에서는 최대 깊이인 15 cm에서 15% 이상 차이가 보였다. 실제의 경우 15 MV 경우 15 cm 깊이까지 DLG의 변화에 의한 실험과 계산의 차이가 작은 반면 6 MV 경우, 10 cm 이상의 깊이에서는 치료계획 시스템에서 계산된 값이 측정과 크게 차이를 나타냈다. 다엽콜리메이터 투과계수를 기준 조건하에서 측정한 고정된 값을 치료계획시스템에 적용하였을 때 측정 깊이에 따른 고정된 투과계수 값과 변화된 투과계수 값의 차이는 크지는 않지만 종양이 위치하는 깊이에 따라서 선량학적 영향이 나타날 수 있으므로 깊이에 따른 다엽콜리메이터 투과계수 및 DLG 값을 각각의 치료계획에 반영하여 환자 맞춤형 치료계획이 될 수 있도록 해야 할 것이다.

• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권3호
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• pp.168-177
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• 2015

세기조절방사선치료(IMRT)는 복잡하고 정교한 방사선치료 기법을 이용한 환자 치료 시 치료계획의 정확성을 평가하기 위해 첫 치료 시작 전 품질관리를 권고하고 있다. 이 목적 실현을 위해 최근 상용화된 품질관리 소프트웨어를 이용하면 치료 전후의 정확한 방사선량의 전달을 확인할 수 있다. 이에 본 연구에서는 품질관리 시스템 내에 MLC의 선량학적엽간격(DLG)의 변화에 따른 IMRT 치료계획 경우별 계산 결과의 분석을 통해 그 효용성을 평가하고자 한다. MobiusFx에 입력할 MLC 다이나로그 파일(Dynamic MLC Log File)을 획득하기 위하여 HD120 MLC가 장착된 Novalis Tx를 이용하였다. IMRT 치료계획을 수립하기 위해 Eclipse 치료계획시스템을 사용하였으며, IBA사의 I'mRT 팬톰영상에 표적 및 장기 윤곽(다중표적, 전립선, 두경부, C-모양)을 묘사하였다. DLG에 따른 선량분포의 변화를 확인하기 위해서 MLC 다이나로그 파일을 MobiusFX 시스템에 입력하고 각 경우마다 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6 mm로 DLG를 변화시켜 선량계산의 차이를 평가하였다. 선량평가는 허용범위가 3%/3 mm인 3차원 감마지표의 통과율과 DVH 그리고 CC13 전리함에 대한 점선량을 통해 분석하였다. MobiusFx에서 4가지의 경우에 대해 각 DLG 마다의 선량분포를 비교 분석한 결과, 다중표적과 두경부는 DLG가 0.5와 0.7 mm에서 3~5%, 1.0~1.6 mm에서 3% 미만의 선량차이를 보였다. 감마 지수 통과율에서도 0.7 mm 이하의 DLG에서 다중표적 경우의 중앙표적과 상위표적은 30% 미만, PTV와 척수는 81% 미만이었으며, 다른 DLG에서는 95% 이상의 통과율을 보였다. 하위표적과 귀밑샘은 모든 DLG에서 100.0%이었다. 전립선에서 점선량은 모든 DLG에서 3% 미만의 차이를 보였으나 PTV에서 DLG 0.7 mm 이하와 1.0 mm 이상에서는 각각 95% 미만과 98% 이상의 통과율을 보였다. 직장과 방광은 모든 DLG에서 100.0%로 나타났다. C-모양에서 점선량은 1.3 mm를 제외한 모든 DLG에서 3~9%의 차이를 보이며 PTV는 1.0과 1.3 mm의 DLG에서 각각 96.7, 93.0%의 통과율을 보였으나 다른 DLG에서는 86% 미만이었다. 코어에서는 모든 DLG에서 100.0%였다. 본 연구에서는 치료계획 품질관리 시스템에서 DLG 적용 값의 차이에 따라 품질관리의 정확성에 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로 IMRT, VMAT 등 MLC의 움직임을 이용한 방사선치료법의 경우 정확한 품질관리를 위해서는 사용하고 있는 치료장비 및 치료계획시스템에 맞는 적합한 DLG 값을 상호 일치시켜 사용해야 할 것으로 판단된다.