• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제29권4호
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• pp.106-114
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• 2018

This study aimed to compare the performance of previous optimization algorithms against new a photon optimizer (PO) algorithm for intensity-modulated radiation therapy (IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) plans for prostate cancer. Eighteen patients with prostate cancer were retrospectively selected and planned to receive 78 Gy in 39 fractions of the planning target volume (PTV). All plans for each patient optimized with the dose volume optimizer (DVO) and progressive resolution optimizer (PRO) algorithms for IMRT and VMAT were compared against plans optimized with the PO within Eclipse version 13.7. No interactive action was performed during optimization. Dosimetric and radiobiological indices for the PTV and organs at risk were analyzed. The monitor units (MU) per plan were recorded. Based on the plan quality for the target coverage, prostate IMRT and VMAT plans using the PO showed an improvement over DVO and PRO. In addition, the PO generally showed improvement in the tumor control probability for the PTV and normal tissue control probability for the rectum. From a technical perspective, the PO generated IMRT treatment plans with fewer MUs than DVO, whereas it produced slightly more MUs in the VMAT plan, compared with PRO. The PO showed over potentiality of DVO and PRO whenever available, although it led to more MUs in VMAT than PRO. Therefore, the PO has become the preferred choice for planning prostate IMRT and VMAT at our institution.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권2호
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• pp.137-147
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• 2012

목 적: 알고리즘에 따른 치료계획의 영향을 분석하고 실제 치료계획을 수립할 때 고려사항을 적용하고, 나아가 최선의 치료계획을 수립하는 프로토콜을 제시하고자 한다. 대상 및 방법: 치료계획 시스템은 이클립스 10.0 (Eclipse 10.0, Varian, USA)이다. 선량계산의 알고리즘은 PBC (Pencil Beam Convolution)와 AAA (Anisotropic Analytical Algorithm)을 각각 적용하였고, 세기 조절 방사선 치료(IMRT)를 위한 최적화(Optimization) 알고리즘은 DVO (Dose Volume Optimizer 10.0.28), VMAT을 위한 최적화 알고리즘은 PRO II (Progressive Resolution Optimizer V 8.9.17)와 PRO III (Progressive Resolution Optimizer V 10.0.28)을 사용하였다. 실험을 위한 팬텀은 치료계획시스템에서 가상으로 만들었으며, $30{\times}30{\times}30$ cm의 규격에 밀도가 균일한 것(HU: 0)과 중간에 공기(HU: -1,000)로 가정되는 물질이 삽입한 된 비균질 팬텀으로 설정하였다. 실험은 먼저 팬텀(Phantom) 계획을 실시하여 일반적인 치료계획의 특징을 분석하고 그 내용을 토대로 실제 임상적용 할 치료계획을 수립하였다. 결 과: 균일한 밀도 팬텀에서 6 MV, 10 cm PDD (Percentage Depth Dose)는 PBC와 AAA는 모두 65.2%로 유사한 값을 나타냈지만, 비균질 팬텀에서 PDD는 저밀도 물질을 만나기 전까진 유사한 PDD 값을 보이다가 공기 영역에서 다른 선량곡선을 보여주고, 투과한 후에는 PDD 10 cm은 각각 75%, 73%이었다. 동일한 MU의 3차원 치료계획에서 보면, AAA 치료계획이 폐가 포함된 영역에서 저 선량으로 나타났다. 기관지와 폐의 영역이 포함된 경추 치료 환자의 2차원 대향 2문조사 치료계획을 15 MV을 이용하여 설계하였을 때, Conformity Index (ICRU 62)는 PBC 계산에서 0.95, AAA에서 0.93이었다. IMRT 치료계획은 DVO에서 보여지는 DVH가 선량계산 DVH와 동일하게 나타났다. 하지만 AAA으로 선량계산을 하였을 때는 DVO에서 조건을 만족하는 결과가 선량계산에서는 선량부족으로 나타났다. PRO II을 이용한 VMAT 치료계획은 최적화 할 때는 만족스런 결과를 얻었지만, 선량계산을 실시하였을 때는 저밀도 영역이 선량 부족으로 나타났다. 하지만 PRO III에서 같은 조건을 1회 더 최적화함으로써 최적화 결과와 선량계산 결과가 유사하였다. 결 론: 본 연구에서는 선량계산 알고리즘의 옳고 그름을 판단하지 않는다. 알고리즘이 나타내는 선량 분포의 특성을 분석하고, 특히 최적화가 필요한 IMRT나 VMAT 치료계획에서 최적화 알고리즘의 요인도 치료계획을 수립할 때 고려함으로써 최적의 치료계획을 위한 방법을 제시하고자 한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제30권4호
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• pp.150-154
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• 2019

The objective of this study is to monitor the radiation doses delivered to a cardiac implantable electronic device (CIED) by comparing the absorbed doses calculated by a commercial treatment planning system (TPS) to those measured by an in vivo dosimeter. Accurate monitoring of the radiation absorbed by a CIED during radiotherapy is necessary to prevent damage to the device. We conducted this study on three patients, who had the CIED inserted and were to be treated with radiotherapy. Treatment plans were generated using the Eclipse system, with a progressive resolution photon optimizer algorithm and the Acuros XB dose calculation algorithm. Measurements were performed on the patients using optically stimulated luminescence detectors placed on the skin, near the CIED. The results showed that the calculated doses from the TPS were up to 5 times lower than the measured doses. Therefore, it is recommended that in vivo dosimetry be conducted during radiotherapy for CIED patients to prevent damage to the CIED.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제16권12호
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• pp.5019-5024
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• 2015

Background: The purpose of this study was to assess the dosimetric and clinical feasibility of volumetric modulated arc based hypofractionated stereotactic radiotherapy (RapidArc) treatment for large acoustic schwannoma (AS >10cc). Materials and Methods: Ten AS patients were immobilized using BrainLab mask. They were subject to multimodality imaging (magnetic resonance and computed tomography) to contour target and organs at risk (brainstem and cochlea). Volumetric modulated arc therapy (VMAT) based stereotactic plans were optimized in Eclipse (V11) treatment planning system (TPS) using progressive resolution optimizer-III and final dose calculations were performed using analytical anisotropic algorithm with 1.5 mm grid resolution. All AS presented in this study were treated with VMAT based HSRT to a total dose of 25Gy in 5 fractions (5fractions/week). VMAT plan contains 2-4 non-coplanar arcs. Treatment planning was performed to achieve at least 99% of PTV volume (D99) receives 100% of prescription dose (25Gy), while dose to OAR's were kept below the tolerance limits. Dose-volume histograms (DVH) were analyzed to assess plan quality. Treatments were delivered using upgraded 6 MV un-flattened photon beam (FFF) from Clinac-iX machine. Extensive pretreatment quality assurance measurements were carried out to report on quality of delivery. Point dosimetry was performed using three different detectors, which includes CC13 ion-chamber, Exradin A14 ion-chamber and Exradin W1 plastic scintillator detector (PSD) which have measuring volume of $0.13cm^3$, $0.009cm^3$ and $0.002cm^3$ respectively. Results: Average PTV volume of AS was 11.3cc (${\pm}4.8$), and located in eloquent areas. VMAT plans provided complete PTV coverage with average conformity index of 1.06 (${\pm}0.05$). OAR's dose were kept below tolerance limit recommend by American Association of Physicist in Medicine task group-101(brainstem $V_{0.5cc}$ < 23Gy, cochlea maximum < 25Gy and Optic pathway <25Gy). PSD resulted in superior dosimetric accuracy compared with other two detectors (p=0.021 for PSD.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권2호
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• pp.313-320
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• 2014

목 적 : Spine SBRT 치료 시 보편적인 치료방법인 콜리메이터 각도 $30^{\circ}$와 $330^{\circ}$를 각각 사용한 2회전 치료계획 (이하 Universal MLC VMAT)과 MLC 운동 방향과 척수 또는 마미 (이하 OAR)의 장축을 일치시킨 콜리메이터 각도 $273^{\circ}$와 $350^{\circ}$를 사용한 2회전 치료계획 (이하 Coaxial MLC VMAT) 유용성을 비교, 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 Varian TBX을 이용하여, Coaxial MLC VMAT 치료 계획으로 치료 받은 spine SBRT환자 10명을 대상으로 하였다. 전산화치료계획은 Eclipse (ver 10.0.42, Varian, USA), PRO3 (Progressive Resolution Optimizer 10.0.28), AAA (Anisotropic Analytic Algorithm Ver 10.0.28) 알고리즘을 이용하였다. 치료계획은 VMAT로 겐트리 회전반경이 각각 $360^{\circ}$인 두 개의 ARC, 10MV FFF (Flattening Filter Free)를 이용하여 수립하였고, 각 ARC는 콜리메이터 각도 $273^{\circ}$, $350^{\circ}$로 설정하였다. 기존 치료계획을 바탕으로 실험군인 Universal MLC VMAT 치료계획을 수립하였다. 콜리메이터 각도를 제외한 모든 조건은 동일하게 설정하였으며, 특히 최적화 (VMAT optimization) 과정에서 무작위하게 나타나는 선량차이를 최소화하기 위해 각각 2회의 최적화, 선량 계산 과정을 거쳤다. 계산 grid 는 0.2 cm, normalization은 타겟 $V_{100%}=90%$로 설정하였다. OAR의 선량 $V_{10Gy}$, $D_{0.03cc}$, Dmean, 타겟의 H.I (Homogeneity index) 그리고 각 치료 계획의 Total MU를 평가 지표로 설정하였고, Mapcheck2 (Sun Nuclear Co., USA) 와 Mapphan (Sun Nuclear Co., USA) 그리고 SNC patient (Sun Nuclear Co., USA Ver 6.1.2.18513) 를 이용하여 Coaxial MLC VMAT 계획의 임상 적용 가능 여부 확인을 위한 IMRT verification QA (gamma test)를 실시하였다. 결 과 : 두 치료계획을 비교한 결과 OAR의 $V_{10Gy}$차이는 최대 4.1%, 최소 0.4%, 평균 1.9%로, $D_{0.03cc}$ 는 최대 83.5 cGy, 최소 2.2 cGy, 평균 33.3 cGy로 Coaxial MLC VMAT plan 이 더 낮은 것으로 나타났다. Dmean 또한 최대 34.8 cGy, 최소 -13.0 cGy, 평균 9.6 cGy로 Coaxial MLC VMAT plan 이 낮은 것으로 나타났다. H.I. 는 최대 0.04, 최소 0.01로 Coaxial MLC VMAT plan 이 평균 0.02 낮은 것으로 나타났으며, Total MU의 평균값을 비교한 결과 Coaxial MLC VMAT plan 이 평균 74.1 MU 더 낮게 나타났다. Coaxial MLC VMAT plan에 대한 IMRT verification gamma test 결과는 1 mm / 2%, pass rate 90.0% 기준을 모두 통과하였다. 결 론 : Coaxial MLC VMAT 치료계획은 Universal MLC VMAT 치료계획에 비해 대부분의 평가지표에서 유리한 것으로 나타냈으며 특히 OAR의 선량 $V_{10Gy}$을 낮추는데 있어 탁월한 것으로 사료된다. 실험결과를 바탕으로 두 치료 계획을 비교해 볼 때, 같은 MU를 사용한다면 Coaxial MLC VMAT 치료계획이 Universal MLC VMAT 치료계획에 비해 효율적이라 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권2호
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• pp.145-156
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• 2015

목 적 : 골반 림프선을 포함한 전립선암 치료 시 기존 치료방법인 직장 전체를 윤곽 그리기한 2회전 치료계획(이하 Conventional VMAT plan)과 직장의 선량을 낮추기 위하여 상부와 하부로 나누어 윤곽 그리기한 2회전 치료계획(이하 Split VMAT plan)의 유용성을 비교, 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 TrueBeam STX(Varian Medical Systems, USA)를 이용하여, Split VMAT plan으로 방사선치료를 받은 전립선암 환자 9명을 대상으로 하였다. 전산화치료계획은 Eclipse(Ver 10.0.42, Varian, USA), PRO3(Progressive Resolution Optimizer 10.0.28), AAA(Anisotropic Analytic Algorithm Ver 10.0.28) 알고리즘을 사용하였다. 전립선 PTV의 Superior 방향으로 1 cm부터 Inferior방향으로 1 cm까지를 하부 직장으로, 전체 직장에서 직장 하부를 제외한 부분을 상부 직장으로 윤곽 그리기(Contouring) 하였다. 치료계획은 콜리메이터 각도 $30^{\circ}$, $330^{\circ}$, 겐트리 회전반경이 각각 $360^{\circ}$인 두 개의 ARC, 10MV를 이용하였다. 처방 선량은 28회에 걸쳐 동시 추가 분할 선량법(Simultaneous Integrated Boost, SIB)으로 전립선에 총 선량이 각각 63~70 Gy, 골반 림프선에 총 선량이 50.4 Gy가 되도록 하였다. Split VMAT plan을 통해 도출된 전체 직장의 $D_{mean}$를 Conventional VMAT plan에서 전체 직장의 선량용적제한 값으로 설정하여 Conventional VMAT plan을 수립하였고, 그 외에 모든 조건은 동일하게 설정하였다. 모든 치료계획은 최적화 과정에서 나타나는 선량 차이의 무작위성을 최소화하기 위하여 각각 2회의 최적화와 선량 계산 과정을 거쳤으며 전립선 PTV100% = 90% 또는 95%로 Normalize 하였다. 전체 상부 하부 직장의 평균선량, 방광의 평균선량, 상부 직장의 $V_{50%}$, 각 치료 계획의 Total MU, 그리고 PTV의 H.I.(Homogeneity Index), C.I.(Conformity Index)를 평가 지표로 설정하였고, 전자영상유도장치를 이용하여 임상 적용 가능 여부 확인을 위한 IMRT verification QA(Gamma test)를 실시하였다. 결 과 : 두 치료계획의 평균선량을 비교한 결과 전체 직장은 최대 134.4 cGy, 최소 43.5 cGy, 평균 75.6 cGy로, 하부 직장은 최대 100.5 cGy, 최소 -34.6 cGy, 평균 34.3 cGy로, 상부 직장 은 최대 1113.5 cGy, 최소 87.2 cGy, 평균 550.5 cGy로, 방광은 최대 271 cGy, 최소 -55.5 cGy, 평균 117.8 cGy로 모두 Split VMAT plan이 낮은 값을 보였다. 상부 직장의 V50%도 최대 63.4%, 최소 3.2%, 평균 23.2%로 Split VMAT plan이 낮은 것으로 나타났다. Total MU는 Split VMAT plan이 최대 148, 최소 7로, 평균 77 더 많이 사용하는 것으로 나타났다. PTV에 대한 H.I.와 C.I.는 두 치료계획 모두 서로 비슷한 결과를 나타냈다. Split VMAT plan에 대한 IMRT verification QA 결과 2 mm / 2%, Gamma pass rate 90.0% 기준을 모두 통과하였다. 결 론 : 골반 림프선을 포함한 전립선암 치료 시 Split VMAT plan은 Conventional VMAT plan과 비교하여 대부분의 평가지표에서 유리한 것으로 나타냈으며 치료효율을 높이면서 특히 상부 직장 선량을 감소시켜 전체 직장 선량을 낮추는데 탁월한 효과를 나타냈기 때문에 이를 적용시켜 방사선 치료효과를 높이는 것이 중요할 것이라 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제28권2호
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• pp.171-178
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• 2016

목 적 : 직장암 방사선 치료 시 대퇴골두의 선량을 최소화하기 위해, 보편적인 치료방법인 3문 입체조형치료계획(3D Conformal radiation therapy)과 5문 입체조형치료계획 그리고 용적변조방사선치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, 이하 VMAT) 계획의 유용성을 비교, 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 21EX(Varian Medical Systems, USA)를 이용하여 치료 받은 직장암 환자 10명을 대상으로 3문, 5문 입체조형치료계획과 VMAT 전산화치료계획을 각각 세우고 이에 대한 선량분포를 비교분석하였다. 전산화 치료계획은 Eclipse(Ver 10.0.42, Varian, USA)를 이용하였으며, 선량계산을 위해 PRO3(Progressive Resolution Optimizer 10.0.28), AAA(Anisotropic Analytic Algorithm Ver 10.0.28) 알고리즘을 사용하였다. 3문 치료계획은 6MV POST field 와 15MV LT, RT field를 갠트리 각도 $0^{\circ}$, $270^{\circ}$, $90^{\circ}$로 구성하였고, 5문 치료계획은 6MV POST field와 15MV RAO, RPO, LAO, LPO field를 갠트리 각도 $0^{\circ}$, $95^{\circ}$, $45^{\circ}$, $315^{\circ}$, $265^{\circ}$ 로 환자 체표면을 감싸는 형태로 구성하였다. VMAT 치료계획은 갠트리 회전반경이 $360^{\circ}$인 1개의 ARC를 이용하여 수립하였다. 처방선량은 30회에 걸쳐 직장에 총 선량이 54Gy가 되도록 하였다. VMAT 치료계획시 최적화(Optimization) 과정에서 나타나는 선량 차이의 무작위성을 최소화하기 위하여 2회의 최적화와 선량계산과정을 거쳤으며 처방선량의 100%가 표적용적의 95%를 포함할 수 있도록 Plan normalization을 조절하였다. 각 치료 계획의 Total MU, 대퇴골두와 acetabular fossa의 최대선량, PTV의 H.I. (Homogeneity Index), C.I.(Conformity Index)를 평가 지표로 설정하였고, 전자영상유도장치를 이용하여 임상 적용 가능 여부 확인을 위한 IMRT verification Q.A. (Gamma test)를 실시하였다. 결 과 : Rt. femoral head 최대선량은 3문, 5문, VMAT 치료계획 순으로 평균 53.08 Gy, 50.27 Gy, 30.92 Gy를 나타냈다. 마찬가지로 Lt. femoral head 에서도 같은 순으로 평균 53.68 Gy, 51.01 Gy, 평균 29.23 Gy를 나타냈다. Rt. Aceta fossa 의 최대선량은 3문, 5문, VMAT 치료계획 순으로 평균 54.86 Gy, 52.40 Gy, 30.37 Gy의 값을 보였다. Lt. Aceta fossa에서 또한 같은 순으로 평균 54.90 Gy, 52.77 Gy, 평균 31.79 Gy를 나타내어, both femoral head 와 aceta fossa의 최대선량이 3문, 5문, VMAT 치료계획 순으로 높았다. PTV에 대한 H.I.는 모두 서로 비슷한 결과를 나타냈고, C.I.는 3문, 5문, VMAT 치료계획 순으로 평균 1.64, 1.48, 평균 0.99로 VMAT 치료계획이 가장 낮은 것으로 나타났다. Total MU는 VMAT 치료계획이 3문과 5문 치료계획에 비해 각각 평균 124.4MU, 299MU 더 많이 사용하는 것으로 나타났다. VMAT 치료계획에 대한 IMRT verification Q.A. 결과 2mm / 2%, Gamma pass rate 90.0% 기준을 모두 초과하여 통과하였다. 결 론 : VMAT 치료계획은 3D 치료계획과 비교하여 대부분의 평가지표에서 우수한 것으로 나타났다. 특히 대퇴골두의 선량을 크게 감소 시켰으며, 저선량 영역에서는 소장이 받는 선량이 증가 하였으나 오히려 고선량 영역에서는 우수한 선량분포를 보였다. 하지만 VMAT을 지원하지 않는 장비와 치료계획 시 추가되는 Contouring, 그리고 정도관리에 관한 수고 등의 현실적인 제약 때문에 VMAT 치료계획을 선택하기 어려운 경우가 있을 수 있다. 5문 치료계획은 기존 3문 치료계획에 비해, 추가적인 문제에 구애받지 않고 대퇴골두의 선량을 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서 각 병원 상황에 맞게 치료계획을 선택하여 방사선 치료 효과를 높인다면, 직장암 환자의 효율적인 방사선치료 및 생존 기간의 연장뿐만 아니라 삶의 질 향상에도 도움이 될 것으로 판단한다.