• 대한방사선치료학회:학술대회논문집
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• 대한방사선치료학회 2005년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.13-17
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• 2005

Lung cancer 환자 중 호흡에 의한 종양의 움직임이 큰 lung lower lobe에서 stetreotactic radiosurgery(SRS)시 호흡 주기 중 종양의 움직임이 적은 호흡 주기에서만 방사선을 조사하기 위해 respiratory gating system을 사용함으로써 그 유용성에 대하여 알아보고자 한다. lung lower lobe의 SRS 환자 2명을 대강으로 하였으며, 환자의 복부에 maker block(sensor)을 부착하고 tracking camera와 real time position management(RPM)를 이용하여 호흡 주기를 측정하면서 1회 호흡주기에서 10 phases의 4D-CT를 촬영 하였다. 종양의 위치 변화가 급격하지 않은 percent($\%$)의 phases를 치료 phases로 결정하였고, 치료 phases의 CT image를 maximum intensity projection(MIP) 기법으로 재구성 후 volume contouring을 하였다. set up 의 재현성 및 GTV의 위치 변화를 확인하기 위해 치료 전과 치료 중 2회의 4D-CT 촬영을 하였다. GTV의 움직임이 가장 큰 Y(longitudinal)축에서 A환자 full($0\%\~90\%$) phases의 9.4mm가 치료 ($30\%\~60\%$) phases 에서는 2.6mm로, B환자 full($0\%\~90\%$) phases의 11.7mm가 치료($30\%\~70\%$) phases 에서는 2.3mm로 줄었다. 2회의 4D-CT 비교 결과 Set up의 X, Y, Z축 오차는 모두 3mm 이내였다. 호흡에 의한 종양의 움직임이 큰 lung lower lobe에서 SRS 시행 시 respiratory gating system의 사용은 종양의 움직임을 5mm 이내로 감소시킬 수 있어 유용하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제23권1호
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• pp.13-19
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• 2011

목 적: 체부 정위방사선치료 시 치료 효과 향상을 위해서는 병소 부위의 정확한 위치 파악과 함께 호흡에 의한 종양의 움직임을 최소화하는 것이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 기존에 자체 개발하여 사용 중인 호흡운동 감소기구를 보다 사용이 편리하고 효과적이도록 개선하여, 체부 정위방사선치료에 있어서 임상 적용의 유용성을 평가하였다. 대상 및 방법: 자체 개발하여 사용 중이던 기존 호흡운동 감소기구의 장단점을 분석하여 재현성과 사용 정확도를 개선하였다. 그리고 개선된 호흡운동 감소기구를 체부 정위방사선치료에 활용하기 위한 유용성 평가 방법으로 첫째, 8명의 폐종양 환자에 대해 들숨(inhalation)과 날숨(exhalation) 상태에서 획득한 고속(spiral) 전산화단층촬영 영상을 통해, 호흡에 따른 종양 움직임을 3차원적으로 정량 분석하였다. 둘째, 선량 평가를 위해 EBT2 필름(Gafchromic, ISP, USA)을 장착할 수 있는 폴리에틸렌 팬텀과 3차원적 종양 움직임을 재현하기 위한 2축의 직교좌표 로봇(Cartesian Robot-2Axis, FARA RCM4H, Samsung Mechatronics, Korea)을 제작하였다. 그리고 전산화단층촬영에서 획득한 결과를 바탕으로 호흡운동을 재현하여, 등선량 곡선 및 2차원 등선량 프로파일을 분석하였다. 결 과: 벨크로 벨트로 제작된 사용이 편리하고 재현성이 우수한 호흡운동 감소기구를 개발하였다. 전산화단층촬영 영상으로 분석한 폐암환자의 호흡에 따른 3차원적인 종양의 움직임은 좌우, 전후, 두미측 방향에 따라 평균 3.2 mm, 4.3 mm, 13.0 mm로 나타났다. 팬텀과 직교좌표 로봇을 이용한 호흡에 의한 선량분포 특성변화의 결과로는, 치료계획 선량보다 방사선을 적게 받은 영역은 두미측 방향으로 각각 8.0%와 16.8%, 좌우측 방향으로 각각 8.1%와 10.9%로 후미측 방향의 선량 왜곡이 가장 크게 나타났고, 길이는 평균 4.2 mm이었다. 호흡주기에 따른 선량 왜곡의 변화는 크게 나타나지 않았다. 결 론: 본 연구를 통해 장기의 움직임을 최소화할 수 있는 사용이 편리하고 효과적인 호흡운동 감소기구를 개발하였다. 개발된 기구를 사용할 경우 평균 6 mm 정도의 CTV-PTV 마진을 사용하면 호흡에 따른 과소선량(underdose)을 극복할 수 있을 것으로 결과를 통해 확인하였다. 이로서 개발된 호흡운동 감소기구는 체부 정위방사선치료에 있어서 호흡동조 방법을 병행할 수 있는, 임상 적용이 용이한 효과적인 보조기구로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

목 적 : 외부표지자 호흡움직임 측정 장치(RPM; Real-time Position Management, Varian Medical System, USA)를 이용한 간암 호흡동조 방사선치료 시 호흡신호와 방사선 조사 시간 및 실제 조사된 호흡위상을 분석하여 호흡움직임 측정 장치를 이용한 호흡동조 방사선 치료의 정확도를 평가하였다. 대상 및 방법 : 2014년 5월부터 9월까지 Novalis Tx.(Varian Medical System, USA)와 RPM을 이용하여 간암 호흡동조 방사선치료(Duty Cycle 20%, Gating window 40% ~ 60%)를 시행한 환자 총 16명의 치료 시 기록된 호흡움직임을 분석하였다. RPM에 기록된 외부표지자의 호흡움직임을 후행적 분석을 통해 호흡위상으로 재구성하였으며, 재구성된 호흡위상을 이용하여 기록된 Beam-on Time과 Duty Cycle에 대해 RPM을 사용한 호흡동조 방사선치료의 예측 정확도를 분석하고, 호흡움직임의 재현성에 따른 Duty Cycle과 예측 정확도의 상관관계를 분석하였다. 결 과 : 대상 환자 16명의 치료계획 시와 실제 치료 시 호흡주기 차이는 평균 -0.03초(범위 -0.50초 ~ 0.09초)로 분석되었으며 두 호흡간의 통계적 차이는 확인할 수 없었다(p=0.472). 치료 시 평균 호흡주기는 4.02 sec (${\pm}0.71sec$), 치료 중 호흡주기 표준편차의 평균값은 7.43%(범위 2.57% ~ 19.20%)로 분석되었다. 실제 Duty Cycle은 평균 16.05%(범위 13.78% ~ 17.41%)로 나타났고 이 중 후행적 분석을 통해 평균 56.05%(범위 39.23% ~ 75.10%)가 계획된 호흡위상(40% ~ 60%)에서 조사되었음을 확인하였다. 호흡주기의 표준편차와 Duty Cycle과 계획된 호흡위상에서 조사된 비율의 상관관계는 각각 -0.156 (p=0.282)와 -0.385 (p=0.070)으로 분석되었다. 결 론 : 본 연구는 실제 치료 중 기록된 외부표지자의 호흡움직임을 후행적으로 분석하여 치료 중 호흡움직임의 재현성 및 Duty Cycle, 계획된 호흡동조창에서의 실제 치료 비율 등을 확인하였다. 4DCT를 이용한 치료계획과의 오차를 최소화하고 효율적인 치료를 위해 호흡훈련 및 호흡신호 모니터링의 강화가 필요 할 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권1호
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• pp.1-10
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• 2017

The difference between three-dimensional (3D) and four-dimensional (4D) dose could be affected by factors such as tumor size and motion. To quantitatively analyze the effects of these factors, a phantom that can independently control each factor is required. The purpose of this study is to develop a deformable lung phantom with the above attributes and evaluate the characteristics. A phantom was designed to simulate diaphragm motion with amplitude in the range 1~7 cm and period up to ${\geq}2s$ of regular breathing. To simulate different tumors sizes, custom molds were created using a 3D printer and filled with liquid silicone. The accuracy of the phantom diaphragm motion was assessed by comparing measured motion with predicted motion. Because the phantom diaphragm motion is not identical to the tumor motion, the correlation between the diaphragm and tumor motions was calculated by a curve fitting method to emulate user-intended tumor motion. Tumors of different sizes were located at same position, and tumor set-up positions were evaluated. The accuracy of phantom diaphragm motion was better than 1 mm. The diaphragm-tumor correlation showed that the tumor motion in the superior-inferior direction increased with increasing diaphragm motion. The tumor motion was larger in the $10cm^3$ tumor than in the $90cm^3$ tumor. The range of difference between the tumor set-up positions was 0 to 0.45 cm. This phantom showed independently adjusting factors such as tumor size and motion to facilitate quantitative analysis of the dosimetric impact of respiratory motion according to these factors.

• 대한방사선치료학회지
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• 제25권1호
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• pp.49-55
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• 2013

목 적: 본원에서 시행하고 있는 호흡동조 방사선치료(Respiratory Gated Radiation Therapy, RGRT)는 RPM (Real-time Position Management) Respiratory Gating System (version 1.7.5, Varian, USA)을 이용하여 실시하고 있다. 본 연구는 호흡변화에 따른 방사선치료의 정확성을 분석하고 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 움직임을 임의로 조정할 수 있는 구동 팬텀(Motion Phantom)인 QUASAR Programmable Respiratory Motion Phantom (Moudus Medical Device Inc. CANADA)을 이용하였다. 폐암과 간암 환자 50명의 호흡을 분석하여 호흡의 변화를 관찰한 결과를 기준으로 주기 3초, 진폭 1.5 cm인 총 60초간의 기준호흡에서 매번 기저호흡(Baseline)을 기울기를 갖고 점진적으로 내려가는 경우와, 간헐적으로 기준 기저호흡 보다 더 내려가는 경우의 호흡 모양을 만들어 본원에서 사용되고 있는 Phase gating, 보통 30~70% gating 치료 방법과 동일하게 방사선을 조사하였다. 결 과: 점진적으로 매번 기저호흡이 0.01 cm, 0.03 cm, 0.05 cm씩 내려가는 호흡의 경우 모든 조건에서 방사선이 조사되었다. 간헐적으로 기저호흡이 0.2 cm, 0.4 cm, 0.6 cm, 0.8 cm 내려가는 경우도 모든 조건에서 방사선이 조사되어 RPM Respiratory Gating System에서 Phase gating 방식은 기저호흡 변화에 대하여 방사선이 모두 조사되었다. 결 론: 최적의 방사선치료를 위해 종양의 움직임을 고려하여 시행하는 호흡동조 방사선치료에서 RPM Respiratory Gating System의 Phase gating 방식은 본 연구에서와 같이 기저호흡의 변화가 호흡동조에 정확히 반영되지 않음을 알 수 있었다. 이에 호흡동조 방사선치료에는 무엇보다 환자의 호흡 관찰이 중요하다고 사료되며 호흡의 변화가 관찰되었다면 즉시 방사선치료를 멈추고 호흡을 관찰한 후 변화된 호흡상태에서 투시를 시행하여 치료부위를 다시 확인한 후에 치료를 재개하여야 한다고 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제33권4호
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• pp.136-141
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• 2022

Purpose: This study aimed to develop a breath control training system for breath-hold technique and respiratory-gated radiation therapy wherein the patients can learn breath-hold techniques in their convenient environment. Methods: The breath control training system comprises a sensor device and software. The sensor device uses a loadcell sensor and an adjustable strap around the chest to acquire respiratory signals. The device connects via Bluetooth to a computer where the software is installed. The software visualizes the respiratory signal in near real-time with a graph. The developed system can signal patients through visual (software), auditory (buzzer), and tactile (vibrator) stimulation when breath-holding starts. A motion phantom was used to test the basic functions of the developed breath control training system. The relative standard deviation of the maxima of the emulated free breathing data was calculated. Moreover, a relative standard deviation of a breath-holding region was calculated for the simulated breath-holding data. Results: The average force of the maxima was 487.71 N, and the relative standard deviation was 4.8%, while the average force of the breath hold region was 398.5 N, and the relative standard deviation was 1.8%. The data acquired through the sensor was consistent with the motion created by the motion phantom. Conclusions: We have developed a breath control training system comprising a sensor device and software that allow patients to learn breath-hold techniques in their convenient environment.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2006년도 제33회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.78-78
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• 2006

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.242-247
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• 2014

호흡연동방사선치료(respiratory-gated radiation therapy)법을 적용한 세기조절방사선치료(intensity-modulated radiation therapy, IMRT) 시 환자의 호흡에 의한 장기 움직임 크기에 따른 계산된 선량분포와 측정된 선량분포의 차이를 분석하고자 한다. 치료를 완료한 폐암과 간암 환자 4명을 선택하였다. 한 환자당 5개의 조사면 총 20개의 조사면을 갠트리 각도를 모두 $0^{\circ}$로 변경하여 치료계획시스템(Eclipse Ver. 8.1, Varian Medical Systems, Inc., USA)으로 다시 계산하였다. 치료계획과 동일한 조건으로 각 IMRT 조사면을 2차원 이온전리함배열(MatriXX, IBA Dosimetry, Germany)을 자체 제작한 호흡모 플랫폼(respiratory simulating platform)위에 놓고 0, 1.0, 2.0, 및 3.0 cm 씩 호흡 움직임을 모사하여 일반적으로 치료에 사용되는 연동창 범위인 30~70% 위상을 선택하여 호흡연동방사선치료법으로 조사하여 선량분포를 측하였다. 계산된 선량분포와 측정된 선량분포의 2차원적 비교를 위해 소프트웨어(Omni-pro I'mRT, IBA Dosimetry, Germany)를 이용하여 3 mm/3%의 기준으로 감마 지표(gamma index)로 비교하였다. 움직임이 없을 때 감마 지표의 합격률이 평균 98.63% 였으며, 움직임을 1.0, 2.0, 3.0 cm으로 모사할 경우 합격률이 각각 평균 98.59%, 97.82%, 95.84%로 낮아졌다. 따라서 실제 환자에 대해 호흡연동방사선치료법을 적용한 세기조절방사선치료 시 병소의 움직임이 2 cm가 넘을 경우 ITV (internal target volume) 여유분을 크게 설정하거나 연동창을 좁게 선택하여야한다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.63-63
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• 2003

Purpose: Planning target volume (PTV) for tumors in abdomen or thorax includes enough margin for breathing-related movement of tumor volumes during treatment. We developed a simple and handy method, which can reduce PTV margins in patients with moving tumors, respiratory motion reduction device system (RMRDs). Materials and Methods: The patients clinical database was structured for moving tumor patients and patient setup error measurement and immobilization device effects were investigated. The system is composed of the respiratory motion reduction device utilized in prone position and abdominal presser (strip device) utilized in the supine position, moving phantom and the analysis program, which enables the analysis on patients setup reproducibility. It was tested for analyzing the diaphragm movement and CT volume differences from patients with RMRDs, the magnitude of PTV margin was determined and dose volume histogram (DVH) was computed using a treatment planning software. Dose to normal tissue between patients with RMRDs and without RMRDs was analyzed by comparing the fraction of the normal liver receiving to 50% of the isocenter dose(TD50). Results: In case of utilizing RMRDs, which was personally developed in our hospital, the value was reduced to $5pm1.4 mm$, and in case of which the belt immobilization device was utilized, the value was reduced to 3$pm$0.9 mm. Also in case of which the strip device was utilized, the value was proven to reduce to $4pm.3 mm$0. As a result of analyzing the TD50 is irradiated in DVH according to the radiation treatment planning, the usage of the respiratory motion reduction device can create the reduce of 30% to the maximum. Also by obtaining the digital image, the function of comparison between the standard image, automated external contour subtraction, and etc were utilized to develop patients setup reproducibility analysis program that can evaluate the change in the patients setup. Conclusion: Internal organ motion due to breathing can be reduced using RMRDs, which is simple and easy to use in clinical setting. It can reduce the organ motion-related PTV margin, thereby decrease volume of the irradiated normal tissue.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제22권4호
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• pp.209-217
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• 2018

Purpose: The objective of this study was to obtain improved susceptibility weighted images (SWI) of the cervical spinal cord using respiratory-induced artifact compensation. Materials and Methods: The artifact from $B_0$ fluctuations by respiration could be compensated using a double navigator echo approach. The two navigators were inserted in an SWI sequence before and after the image readouts. The $B_0$ fluctuation was measured by each navigator echoes, and the inverse of the fluctuation was applied to eliminate the artifact from fluctuation. The degree of compensation was quantified using a quality index (QI) term for compensated imaging using each navigator. Also, the effect of compensation was analyzed according to the position of the spinal cord using QI values. Results: Compensation using navigator echo gave the improved visualization of SWI in cervical spinal cord compared to non-compensated images. Before compensation, images were influenced by artificial noise from motion in both the superior (QI = 0.031) and inferior (QI = 0.043) regions. In most parts of the superior regions, the second navigator resulted in better quality (QI = 0.024, P < 0.01) compared to the first navigator, but in the inferior regions the first navigator showed better quality (QI = 0.033, P < 0.01) after correction. Conclusion: Motion compensation using a double navigator method can increase the improvement of the SWI in the cervical spinal cord. The proposed method makes SWI a useful tool for the diagnosis of spinal cord injury by reducing respiratory-induced artifact.