The Effect of Hyperthermia Combined with Radiation on Crypts of the Mouse Jejunum

배훈식(Hoon Sik Bae),박찬일(Charn Il Park),김정진(Jung Jin Kim) 대한방사선종양학회 1987 Radiation Oncology Journal Vol.5 No.1

마우스의 공장에 국소 온열요법을 시행하여 온열요법 단독에 의한 공장 소낭선의 수를 측정하고 마우스에 전신 방사선조사 후 마우스 공장에 국소 온열요법을 시행하여 소낭선의 수를 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 온열요법 단독 시행시에 관찰된 마우스 공장의 생존 소낭선의 수는 41℃에서 142±4(Mean±SD)개, 42℃에서 140±3개로 정상 대조군의 144±4개에 비해 큰 차이는 없었으나 43℃에서는 130±3개로 뚜렷한 감소를 보여 온열요법 단독시행시 43℃군에서 가온에 의한 세포유해효과가 나타났다. 2. 43℃의 온열요법을 시행한 군에서 생존 소낭선의 비대칭적으로 분포하였으며 장간막에 근접할수록 생존 소낭선의 수가 많아 혈류에 의한 열방출효과는 장간막에 근접할수록 더 현저함을 알 수 있었다. 3. 방사선조사 후 온열요법을 시행하였을 때 생존 소낭선의 근간세포의 생존곡선은 방사선조사만을 시행한 대조군에 비해 경사도의 변화는 거의 없이 좌측으로 이동하여 생존곡선의 견부가 감소됨을 알 수 있었고 이동정도는 온도가 증가할수록 심하였다. TER은 41℃때 1.02, 42℃때 1.10, 그리고 43℃때 1.39이었다. 이상의 결과로 보아 온열요법과 방사선조사의 병용방법은 가온온도가 43℃ 이상이어야 열증 강효과가 뚜렷함을 보여주고 있으나 임상에서 온열요법과 방사선 조사의 병용시 두 가지 방법의 시행순서, 시간간격, 가온시간 등은 앞으로 연구해야 할 과제이다. The effect of local hyperthermia of 41 to 43℃ for 30 minutes on radiosensitivity of normal tissue was studied utilizing jejunal crypt microcolony assay. Hyperthermia of this range enhanced the radiation effect and the effect was mainly additive without significant effect on the slopes of cell survival curves. At the isoeffect level of 20 microcolony formation, the thermal enhancement ratio was 1.02, 1.10 and 1.39 for 41˚, 42˚ and 43℃, respectively. The distribution of microcolony formation along the circumference of jejunum was not uniform, having more colonies around the mesenteric border, and this suggests the effect of uneven cooling by blood circulation.

Combined Treatment of Residual, Recurrent and Unresectable Gastric Cancer

배훈식(Hoon Sik Bae) 대한방사선종양학회 1990 Radiation Oncology Journal Vol.8 No.1

1989년 보건사회부 통계에 의하면 1988년도 한국 성인 남녀의 제일 많은 암 사망원인은 위암으로 밝혀졌다. 위암의 최신의 치료방법은 조기발견에 의한 근치절제술이지만 수술 후 잔존위암, 재발성 위암 및 절제 불가능한 위암의 치료는 난점으로 지적되어 있다. 저자는 1985년 11월부터 1988년 12월까지 메리놀병원 치료방사선과에서 치료를 받았던 36예중 분석이 가능한 25예를 대상으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 방사선치료, 복합 항암제 치료, 및 온열치료의 병용요법은 비교적 안전하였으며 병용요법의 독성에 의한 사망은 없었다. 2. 병용요법에 의한 객관적 반응의 결과는 종괴축소로 판별하였으며 종괴절제술을 시행하였던 3예를 제외한 22예에서 측정이 가능하였다. 종괴의 완전 소실을 보인 예는 없었으며 11예(50%)에서 50%이상의 종괴 축소를 보였다. 그러나 주관적 반응으로 증상의 소실 속은 완화를 보인 예는 18예(82%)이었다. 3. 총 방사선조사 선량과 온열치료시 도달된 최고 온도는 종양반응의 예후 예측안지로 확인되었다. 4000 cGy 이상 조사된 14예중 9예(64%)에서 부분 반응을 보였으나 4000 cGy 미만의 4예중 1예(25%)에서 부분반응을 보였다. 온열치료시 도달되 초고 온도가 41C 미만인 8예중 2예(25%),41C 이상인 12예중 8예(67%)에서 부분반응을 보였다. 4. 25예중 3예(14%)는 현재 생존하고 이중 1예는 절제 불가능했던 위암 환자로 5980 cGy 방사선치료만 받았던 예로 현재 35개월째 생존하고 있으나 최근 원발 병소의 진행과 원격 전이가 관찰되었다. 나머지 2예는 근치절제술 후 전단면에서 침윤이 관찰되었던 예로 1예는 방사선치료와 온열치료, 1예는 복함 항암제치료는 시행받았으며 전자는 35개월, 후자는 24개월째 무병 상태로 생존하고 이다. 반응 정도에 따른 정중 생존기간은 무반응군은 4.6개월 반응군은 11.5개월이었다. A series of 25 patients with residual, recurrent, and unresectable gastric cancer received various combination of surgery, radiotherapy (RT), chemotherapy (CT), and hyperthermia (HT). Thay were placed Into 7 categories: 1) CT and HT-14 patients; 2) RT and HT-15 patients: 3) surgery, RT and HT-2 patients; 4) surgery, RT, HT and CT-1 patient; 5) RT, HT and CT-1 patient; 6)RT and CT-1, patient; n RT alone-1 patient. Three patients had curative resection. 21 patients received irradiation with tightly contoured portals to spare as much small bowel, kidney and marrow as possible. Hyperthermia was applied regionally once or twice a week for 23 patients using 8 MHz radiofrequency capacitive heating device (Thermotron RF-8). HT was given approximately 30 min after RT. 7 patients were treated with CT: 4 patients received HT and concomitant Mitomycin-C; 3 patients received HT and sequential 5-FU+Adriamycin + Mitomycin-C. There was not any treatment related deaths. There was. also no evidence of treatment related problems with live" kidney. stomach. or spinal cord except only, one case of transient diabetic ketoacidosis. The tumor response was evaluable In 22 patients. None achieved complete remission, 11 (50%) achieved partial remission. The response rate was correlated with total radiation dose and achieved maximum temperature. 9 of 14 (64%) received more than 4000 cGy showed partial remission: especially, all 3 patients received more than 5500 cGy achieved partial response. 8 of the 12 patients (67%) who achieved maximal temperature more than 4ft showed partial response in comparing with 25% (2 of 8 patients. below 41C). The numbers of HT, however, was not correlated with the response. 3 of the 25 patients (12%) remain alive. The one Who was surgically unresectable and underwent irradiation alone Is In progress~on of the disease with distant metastases. The remaining two patients with curative resection are alive with free of disease, 24 and 35 months, reapectively. The median survival by response are 11.5 months in responders and 4.6 months In non-responders.

External Radiation Therapy Combined with Hyperthermia in the Carcinoma of Extrahepatic Biliary System

배훈식(Hoon Sik Bae) 대한방사선종양학회 1992 Radiation Oncology Journal Vol.10 No.1

From January 1986 to September 1990, 7 patients with carcinoma of the extrahepatic biliary system received external radiation therapy combined with hyperthermia. Of the 3 patients with extrahepatic bile duct cancer, two were primary cholangiocarcinoma and one was metastatic peripancreatic carcinoma. Of the 4 patients with carchinoma of the gallbladder, two were locoregionally advanced and unresectable carcinoma and the remaining two were local-regional recurrence after cholecystectomy, They were all pathologically proven adenocarcinoma. The radiation dose received ranged from 3000 cGy/2weeks to 5040cGy/7 weeks. The hyperthermia was done once or twice a week and 4 to 12 sessions in total. The tumor response was confirmed by T-tube cholangiography. percutaneous transhepatic cholangiography and CT scan. 6 out of 7 (86%) showed partial regression of the tumor. The median survival time was 7 months (range 4~11 months). 6 out of 7 patients were dead: one died of septicemia, 4 of primary disease, one of distant metastases. Only one out of 7 patients is still alive but new metastatic lesion was found. There was not any treatment related deaths. there was also no evidence of treatment related problems with liver, stomach and duodenum, although the observation period was short. 1986년 1월부터 1990년 9월까지 7예의 간외담도계 암 환자를 대상으로 외부 방사선치료와 온열치료를 병행하였다. 7예중 3예는 간외담도암으로 이중 2예는 원발성 담도암이었고 1예는 위암에서 담도주위로 전이된 암이었다. 7예중 나머지 4예는 담낭암으로 이중 2예는 담낭 절제후 국소적으로 재발된 암이었고 나머지 2예는 원발성 담낭암이었다. 그리고 7예는 모두 선암으로 확인 되었다. 조사된 방사선의 양은 3000 cGy/2주 조사한 1예를 제외하고 6예에서는 4500~5040cGY/6~7주 조사되었다. 온열치료는 모든 환자에서 방사선 치료후 30분 이내에 시행되었으며 방사선치료 기간동안 주 1회 내지 2회씩 총 4회에서 12회까지 시행되었다. 치료효과의 판정은 T-관 담도촬영술, PTC, 그리고 CT등의 소견으로 하였으며 7예중 6예(86%)에서 부분관해를 보였으며 완전관해는 없었다. 7예중 6예는 4개월에서 11개월 이내 사망하였으며 나머지 1예는 현재 11개월째 생존하고 있으나 치료부위 밖에서 국소전이가 관찰되었다. 그리고 7예환자의 정중생존기간은 7개월이었다. 사망환자 6예의 사망원인으로는 원발성 담도암환자 1예에서 폐혈증, 전이성 담도암환자에서 원격전이, 나머지 4예에서는 원발병소의 진행이 확인되었다. 관찰기간이 짧았으나 모든 환자에서 치료에 잘 적응하였으며 간, 십이지장, 위내의 합병증은 없었고 전이성 담도암 환자에서 일과성 카보닐산혈증이 관찰되었다.

III기 비소세포성 폐암의 방사선치료 성적

최상규,오도훈,배훈식,Choi, Sang-Gyu,Oh, Do-Hoon,Bae, Hoon-Sik 대한방사선종양학회 1995 Radiation Oncology Journal Vol.13 No.4

목적 : III기 비소세포성 폐암으로 근치적 방사선치료를 받은 환자의 생존율과 예후인자를 알아보기 위하여 본 연구를 시행하였다. 방법 : 1991년 1월부터 1993년 12월까지 비소세포성 폐암으로 강동성심병원 치료방사선과에서 45 Gy 이상의 근치적 방사선치료를 시행 받았던 35명의 환자에 대한 치료 결과를 후향적으로 분석하였다. 병기별 환자의 분포는 IIIA 15 명, IIIB 20 명이었다. 방사선 치료는 6 MV X-선을 이용하여 일일선량 1.8 Gy-2 Gy씩 주 5 회 조사하여 48.4-66.6 Gy (중앙값 61.2 Gy)까지 치료하였다. 9명의 환자에서 유도화학요법, 1명의 환자에서 동시화학요법이 시행되었고 대부분이 FIP(5-FU, ifosfamide, cisplatin) 복합화학요법을 시행받았다. 결과 : 전체 환자의 중앙생존기간은 6개월이었으며 1년 생존율은 23.3%, 2년 생존율은 6.7%이었고 병기에 따른 중앙생존기간은 IIIA 8개월, IIIB 5.5개월 이었다. 항암화학요법을 시행한 10명의 중앙생존기간은 11개월, 1년 생존율은 60%이었고 방사선 단독 치료의 경우는 중앙 생존기간이 5개월, 1년 생존율이 9%로 통계학적으로 유의한 차이가 있었다 (p=0.03). 생존율에 영향을 미치는 예후 인자는 총 방사선량, 치료 1개월 후의 반응, 치료후의 전신상태이었으며 연령, 성별, 치료전 전신상태, 체중 감소의 유무, 원발병소의 위치, 병리조직학적 분류, 림프절 병기 등은 생존율에 영향을 주지 않았다. 결론 : III기 비소세포성 폐암 환자에서 전통적인 방사선치료로는 장기 생존을 기대하기 어려우며 항암화학요법, 수술을 병합하는 다원적 치료 또는 변형분할조사 등의 보다 적극적인 치료가 필요할 것으로 생각된다. Purpose : To evaluate the survival and prognostic factors in patients with stage III non-small cell lung cancer treated with curative radiotherapy alone or combined with chemotherapy Materials and Methods : A retrospective analysis was undertaken of 35 patients who had locally advanced non-small-cell lung cancer and treated with curative radiotherapy in Department of Therapeutic Radiology, Kangdong Sacred Heart Hospital, from January 1991 through December 1993. According to AJCC staging, 15 patients were stage IIIA, and 20 were stage IIIB. Radiotherapy was delivered with 1 8-2 Gy per fraction/day. 5 days per week using 6 MV X-ray, to a total dose ranging from 48.8 Gy to 66.6 Gy (median, 61.2 Gy) in 4 to 9 weeks. Ten patients received neoadjuvant or concurrent chemotherapy with FIP (5-FU, ifosfamide, and cisplatin) or FP (5-FU and cisplatin) Results : For all Patients, median survival was 6 months. 1-year and 2-year survival rates were 23.3% and 6.7%, respectively The median survival was 8 months in stage IIIA and 5.5 months in stage IIIB. In patients treated with radiation therapy alone, median survival was 5 months and 1-year survival rate was 9%. In patients who received chemotherapy, median survival was 11 months and 1-year survival rate was 60%. The difference of survival between these two groups was statistically significant (p=0.03). Total radiation dose, degree of response, and Post-treatment ECOG score were also significantly associated with survival. But it was not affected by age, sex, pretreatment ECOG score, presence or absence of weight loss, tumor location. pathologic type, N stage, and degree of response to treatment. Conclusion : Conventional radiotherapy alone is unlikely to achieve long term survival in patients with stage III NSCLC. Radiotherapy with altered fractionation schedule or multimodality treatment combined with surgery and/or chemotherapy should be considered if feasible.

디지털화재구성사진(Digitally Reconstructed Radiograph)을 이용한 정위방사선수술 및 치료의 치료위치 확인

조병철,오도훈,배훈식,Cho, Byung-Chul,Oh, Do-Hoon,Bae, Hoon-Sik 대한방사선종양학회 1999 Radiation Oncology Journal Vol.17 No.1

목적 : 정위방사선치료에서 디지털화재구성사진(Digitally Reconstructed Radiograph, DRR)과 조사문사진을 비교함으로써 환자의 치료위치를 직접 확인할 수 있는 방법을 개발킨 1명의 하고자 한다. 대상 및 방법 : 분할정위방사선치료를 위해 thermoplastic mask 틀에 고정시환자를 대상으로 4회 촬영한 전후 방향(AP) 및 측면 방향(lateral)에 대한 조사문사진과 DRR을 비교하였다. 치료위치 setup 후에, 혈관조영용 표적조준기와 같은 fiducial marker가 부착된 표적조준기를 정위수술용 틀에 부착한 후 치료용 원형 콜리메이터의 설치 전과 후에 겹조사 방식으로 촬영하여 전후방향 및 측면 방향의 조사문사진을 얻었다. 병변 및 중요 장기와 fiducial marker의 위치를 합성시킨 DRR 영상을 만들어 조사문사진과 동일한 확대율 및 크기로 투명 필름에 인쇄하여 비교하였다. 이로부터 DRR과 조사문사진상에 표시된 해부학적 구조와 치료중심점의 거리 오차(전체 치료 오차), 해부학적 구조와 fiducial marker간의 오차(환자고정 오차), 그리고 치료중심점과 fiducial marker간의 오차(치료조준 오차)를 각각 구하였다. 결과 : 치료조준 오차는 각각 1.5$\pm$0.3mm(AP), 0.9$\pm$0.3mm(lateral) 이었고, 환자고정 오차는 1.9$\pm$0.5mm(AP), 1.9$\pm$0.4mm(lateral), 그리고 전체 치료 오차는 AP 상에서 1.6$\pm$0.9mm, lateral 상에서 1.3$\pm$0.4mm 이었다. 또한 AP와 lateral 오차로 인해 발생될 수 있는 3차원 공간상의 최대 가능 오차($\sqrt{(\DeltaAP)^{2}+ (\Delta$Lat)^{2}$)는 치료조준 오차가 1.7$\pm$0.4mm, 환자고정 오차가 2.6$\pm$0.6mm, 그리고 전체 치료 오차는 $2.3\pm0.7mm$로 나타났다. 결론 : DRR 영상을 재구성하는 프로그램을 개발하였으며, DRR 영상을 조사문사진과 비교함으로써 정위방사선치료에서 직접적인 치료위치 확인이 가능하였다. Purpose :To develop a method for verifying a treatment setup in stereotactic radiotherapy by ma- tching portal images to DRRs. Materials and Methods : Four pairs of orthogonal portal images of one patient immobilized by a thermoplastic mask frame for fractionated stereotactic radiotherapy were compared with DRRs. Portal images are obtained in AP (anteriorfposterior) and lateral directions with a target localizer box containing fiducial markers attached to a stereotactic frame. DRRs superimposed over a planned iso-center and fiducial markers are printed out on transparent films. And then, they were overlaid over onhogonal penal images by matching anatomical structures. From three different kind of objects (isgcenter, fiducial markers, anatomical structure) on DRRs and portal images, the displacement error between anatomical structure and isocenters (overall setup error), the displacement error between anatomical structure and fiducial markers (irnrnobiliBation error), and the displacement error between fiducial markers and isocenters (localization error) were measured. Results : Localization error were 1.5$\pm$0.3 mm (AP), 0.9$\pm$0.3 mm (lateral), and immobilization errors were 1.9$\pm$0.5 mm (AP), 1.9$\pm$0.4 mm (lateral). In addition, overall setup errors were 1.0$\pm$0.9 mm (AP), 1.3$\pm$0.4 mm (lateral). From these orthogonal displacement errors, maximum 3D displacement errors($\sqrt{(\DeltaAP)^{2}+(\DeltaLat)^{2}$)) were found to be 1.7$\pm$0.4 mm for localization, 2.0$\pm$0.6 mm for immobilization, and 2.3$\pm$0.7 mm for overall treatment setup. Conclusion : By comparing orthogonal portal images with DRRs, we find out that it is possible to verify treatment setup directly in stereotactic radiotherapy.

The Effect of Aquaplast on Surface Dose of Photon Beam

오도훈(Do Hoon Oh),배훈식(Hoon Sik Bae) 대한방사선종양학회 1995 Radiation Oncology Journal Vol.13 No.1

목적 : 두경부종양 환자의 방사선치료시 두경부의 고정에 흔히 이용되는 Aquaplast가 광자선의 표면선량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 이 실험을 시행하였다. 재료 및 방법 : 6MV X-선(Siemens Mevatron 6740)의 표면선량과 선량증가영역의 선량을 PTW Frieburg 제작의 Markus chamber와 Capintec Model WK 92 Electronmeter를 이용하여 측정하였다. 25X25X5cm³ 크기 아클릴판의 중앙에 고정된 전리함을 25X25X5cm³ 크기의 폴리스티렌 팬톰 위에 올려 놓고 표면선량을 측정한 후 적당한 두께의 폴리스티렌 팬톰판을 올려가면서 선량증가영역의 선량을 측정하였다. 1.6mm 두께의 Aquaplast(WFR Aquaplast Corp. 제작)를 원형 그대로, 그리고 실제 환자의 고정시에 비슷한 정도로 변형시킨 상태로 전리함 위에 올려 놓은 후 각각 같은 방법으로 선량을 측정하였다. 또 트레이를 장착한 후 변형된 Aquaplast가 있는 상태에서와 없는 상태에서 각각 표면선량을 측정하였다. 모든 측정은 SSD 100cm에서 시행하였으며 5X5cm², 10X10cm² and 15X15cm²의 세가지 크기의 조사면에 대하여 각각 측정하였다. 표면선량과 선량증가영역의 선량 백분율은 Markus chamber의 과반응을 고정하기 위하여 Gerbi와 Khan이 제시한 식을 이용하여 구하였다. 결과 : 5X5cm², 10X10cm² and 15X15cm²의 조사면에서 표면선량은 각각 7.9%, 13.6%, 18.7% 이었고 원형 그대로의 Aquaplast가 있을 경우 표면선량은 각각 38.4%, 43.6%, 47.4%이었으며 변형된 Aquaplast가 있을 경우의 표면선량은 각각 31.2%, 36.1%, 40.5% 이었다. 최대선량점 이상의 깊이에서는 거의 비슷한 선량 백분율을 보였다. 트레이는 조사면의 크기가 증가함에 따라 Aquaplast가 없을 경우 0.2%, 1.7%, 3.0%의 표면선량 증가에 기여하였으며 변형된 Aquaplast가 있을 경우 0.2%, 1.9%, 3.7%의 표면선량 증가를 보였다. 결론 : Aquaplast를 사용하지 않았을 경우에 비하여 Aquaplast를 원형 그대로 사용하였을 경우 약 30% 실제 환자의 고정시와 비슷한 정도로 변형하였을 경우 약 22%의 표면선량 증가를 가져왔으며 최대선량점 깊이 이상에서의 선량 백분율에는 거의 영향을 미치지 않았다. 실제 환자에서의 Aquaplast의 사용은 피부 및 선량증가영역의 선량을 약간 증가시키지만 임상적으로 크게 문제가 되지는 않을 것으로 생각된다. Purpose : To evaluate the effect on surface dose due to Aquaplast used for immobilizing the patients with head and neck cancers in photon beam radiotherapy. Materials and Methods : To assess surface and buildup region dose for 6MV X-ray from linear accelerator(Siemens Mevatron 6740) we measured percent ionization value with the Markus chamber medel 30-329 manufactured by PTW Frieburg and Capintec electrometer model WK92. For measurement of surface ionization value the chamber was embedded in 25X25X3cm³ acrylinc phantom and set on 25X25X5cm³ polystyrene phantom to allow adequate scattering. The measurements of percent depth ionization were made by placing the polystyrene layers of appropriate thickness over the chamber. The measurements were taken at 100cm SSD for 5X5cm², 10X10cm² and 15X15cm² field sizes, respectively. Placing the layer of Aquaplast over the chamber the same procedures were repeated. We evaluated two types of Aquaplast: 1.6mm layer of original Aquaplast(manufactured by WFR Aquaplast Corp.) and transformed Aquaplast similar to moulded one for immobilizing the patients practically. We also measured surface ionization values with blocking tray in presence or absence of transformed Aquaplast. In calculating percent depth dose we used the formula suggested by Gerbi and Khan to correct overresponse of the Markus chamber. Results : The surface doses for open fields of 5X5cm², 10X10cm² and 15X15cm² were 7.9%, 13.6%, and 18.7% respectively. The original Aquaplast increased the surface doses upto 38.4%, 43.6% and 47.4% respectively. For transformed Aquaplast, they were 31.2%, 36.1% and 40.5% respectively. There were little differences in percent depth dose values beyond the depth of Dmax. Increasing field size, the blocking tray caused increase of the surface dose by 0.2%, 1.7%, 3.0% without Aquaplast, 0.2%, 1.9%, 3.7% with transformed Aquaplast respectively. Conclusion : The original and transformed Aquaplast increased the surface dose moderately. The percent depth doses beyond Dmax, however, werer not affected by Aquaplast. In conclusion, although the use of Aquaplast in practice may cause some increase of skin and buildup region dose, reduction of skin-sparing effect will not be so significant clinically.

디지털 재구성 방사선영상과 온보드 영상장치를 이용한 2D-2D 정합 시 디지털 재구성 방사선영상의 질이 정합 정확도에 미치는 영향 분석

정광호,조병철,강세권,김경주,배훈식,서태석,Cheong Kwang-Ho,Cho Byung-Chul,Kaug Sei-Kwon,Kim Kyoung-Joo,Bae Hoon-Sik,Suh Tae-Suk 한국의학물리학회 2006 의학물리 Vol.17 No.2

본 연구에서는 환자 치료 전 셋업 확인을 위해 디지털 재구성 방사선영상(digitally reconstructed radiographs, DRR)을 참조영상으로 하여 온보드 영상 장치로부터 획득된 kV X선 영상과의 2차원 정합을 수행하였을 경우 DRR 영상의 질에 따라 환자 셋업 오차 보정의 정확도가 어떻게 달라지는가를 확인하였다. 방사선치료계획 장치로는 Pinnacle3와 Eclipse를 이용하였으며 참조 영상으로는 팬텀 및 환자를 각각 다른 슬라이스 두께로 부위별로 CT 촬영한 영상으로부터 재구성된 DRR 영상을 이용하였다. DRR 영상 및 프로파일 비교에서는 CT 슬라이스 두께가 증가함에 따라 이를 이용한 DRR 영상의 질이 저하됨을 확인할 수 있었지만 2차원 정합 결과 유사한 오차 값을 보여주어 DRR 영상의 질이 큰 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있었다. 슬라이스 두께에 따른 2차원 정합 결과의 차이가 크지는 않지만 일반적인 환자 치료계획 및 2차원 정합을 위해 슬라이스 두께 3 mm 이하의 CT 영상 획득이 필요할 것으로 생각한다. We evaluated the accuracy of a patient setup error correction due to reference image quality for a 2D-2D matching process. Digitally reconstructed radiographs (DRRs) generated by use of the Pinnacle3 and the Eclipse for various regions of a humanoid phantom and a patient for different CT slice thickness were employed as a reference images and kV X-ray Images from the On-Board Imager were registered to the reference DRRs. In comparison of the DRRs and profiles, DRR image quality was getting worse with an increase of CT image slice thickness. However there were only slight differences of setup errors evaluation between matching results for good and poor reference DRRs. Although DRR image quality did not strongly affect to the 2D-2D matching accuracy, there are still potential errors for matching procedure, therefore we recommend that DRR images are needed to be generated with less than 3mm slice thickness for 2D-2D matching.

Dose Verification Study of Brachytherapy Plans Using Monte Carlo Methods and CT Images

정광호,이미연,강세권,배훈식,박소아,김경주,황태진,오도훈,Cheong, Kwang-Ho,Lee, Me-Yeon,Kang, Sei-Kwon,Bae, Hoon-Sik,Park, So-Ah,Kim, Kyoung-Joo,Hwang, Tae-Jin,Oh, Do-Hoon Korean Society of Medical Physics 2010 의학물리 Vol.21 No.3

대다수의 근접치료용 방사선치료계획장치는 AAPM TG-43의 계산식에 기반을 둔 선량계산 알고리듬을 적용하고 있으나 이는 조직의 비균질성을 적절히 고려하지 못한다. 본 연구에서는 몬테칼로 방법을 이용하여 강내고선량근접치료계획을 검증하는 체계를 구축하고자 하였으며, 특히 환자의 CT 영상을 이용하여 물질정보로 변환한 후 직접 몬테칼로 계산을 수행하는 방법의 타당성에 초점을 맞추었다. 판형 팬텀 및 자궁경부암 환자의 CT 영상을 Plato (Nucletron, Netherlands) 치료계획장치를 이용하여 근접치료계획을 수행한 후 여기서 얻어진 인자들을 이용하여 EGSnrc 기반의 DOSXYZnrc 코드로 몬테칼로 계산을 수행하였으며, EBT 필름측정 결과와 비교하였다. DOSXYZnrc 코드의 선원 모델링 특성 상 후장전 장치의 $^{192}Ir$ 선원들을 직육면체 형태로 근사화하여 모델링하였으며 계산 시 체적소의 크기는 $2{\times}2{\times}2\;mm^3$로 하였다. 균질 매질 내에서는 TG-43 기반의 선량계산 결과와 몬테칼로 선량계산 결과가 잘 일치함을 확인할 수 있었으나 고밀도 물질이 포함된 비균질 매질 내에서는 오차가 커졌다. 환자의 경우 A점 및 B점의 오차는 3% 이내, 평균선량 오차는 5% 정도였다. 그러나 기존 선량계산 알고리듬의 경우 고밀도 물질의 영향을 적절히 고려하지 못하여 표적의 선량을 과대평가하여 실제로는 더 적은 선량이 들어갈 우려가 있다. 본 연구에서 제안된 선량계산 검증체계는 타당하며 선량 계산 결과도 실제와 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 또한 기존의 선량계산 알고리듬으로 계산된 치료계획결과를 확인할 경우에는 주의가 필요하며, 몬테칼로 방법과 같은 독립적인 검증 시스템이 유용할 것이다. Most brachytherapy treatment planning systems employ a dosimetry formalism based on the AAPM TG-43 report which does not appropriately consider tissue heterogeneity. In this study we aimed to set up a simple Monte Carlo-based intracavitary high-dose-rate brachytherapy (IC-HDRB) plan verification platform, focusing particularly on the robustness of the direct Monte Carlo dose calculation using material and density information derived from CT images. CT images of slab phantoms and a uterine cervical cancer patient were used for brachytherapy plans based on the Plato (Nucletron, Netherlands) brachytherapy planning system. Monte Carlo simulations were implemented using the parameters from the Plato system and compared with the EBT film dosimetry and conventional dose computations. EGSnrc based DOSXYZnrc code was used for Monte Carlo simulations. Each $^{192}Ir$ source of the afterloader was approximately modeled as a parallel-piped shape inside the converted CT data set whose voxel size was $2{\times}2{\times}2\;mm^3$. Bracytherapy dose calculations based on the TG-43 showed good agreement with the Monte Carlo results in a homogeneous media whose density was close to water, but there were significant errors in high-density materials. For a patient case, A and B point dose differences were less than 3%, while the mean dose discrepancy was as much as 5%. Conventional dose computation methods might underdose the targets by not accounting for the effects of high-density materials. The proposed platform was shown to be feasible and to have good dose calculation accuracy. One should be careful when confirming the plan using a conventional brachytherapy dose computation method, and moreover, an independent dose verification system as developed in this study might be helpful.

갠트리 회전에 의한 온-보드 영상장치 회전중심점의 정도관리 프로그램 개발

정광호,조병철,강세권,김경주,배훈식,서태석,Cheong, Kwang-Ho,Cho, Byung-Chul,Kang, Sei-Kwon,Kim, Kyoung-Joo,Bae, Hoon-Sik,Suh, Tae-Suk 한국의학물리학회 2006 의학물리 Vol.17 No.4

본 연구에서는 방사선치료용 선형가속기의 갠트리 회전에 따른 온-보드 영상장치(on-board imager, OBI)의 회전중심점의 위치 정확도 확인을 위해 제조사에서 제공된 고객인수시험절차서(customer accetpance procedure, CAP)상에서 명시된 방법을 비롯하여 OBI 선원 위치 $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$에서 획득된 영상, 갠트리 각도 $10^{\circ}$ 간격으로 촬영된 영상, 콘빔 CT 재구성을 위한 미처리 투사영상 등에 디지털 영상처리 기법을 적용하여 자동으로 오차를 계산하는 새로 제안된 세 가지의 방법들을 각기 적용하여 그 오차를 평가하고 각 방법의 효용성에 대하여 검증하였다. 갠트리 회전에 따른 OBI 회전중심점의 오차 변화 양상 확인을 위해서는 $10^{\circ}$ 간격으로 영상 촬영 후 5차 다항식을 이용하여 조정함수(fitted function)를 구하는 방법이 적절하지만 정도관리 목적으로 최대 오차만을 구하고자 할 경우에는 $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$ 등 네 방향에서 촬영된 영상을 이용하여 계산하는 것으로도 충분하였다. 각 방법을 적용하여 오차를 구한 결과 OBI 선원의 위치가 $90^{\circ}$부터 $180^{\circ}$ 사이일 경우 가장 크게 나타났으며 최대값은 0.44 mm였다. 또한 기간에 따른 OBI 회전중심점의 변화 양상은 최대 0.6 mm 이내로 안정적으로 유지되고 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제안된 방법이 주기적인 정도관리에 적용된다면 간단하면서도 비교적 정확하게 평가를 수행할 수 있을 것으로 기대된다. Positional accuracy of the on-board imager (OBI) isocenter with gantry rotation was presented in this paper. Three different type of automatic evaluation methods of discrepancies between therapeutic and OBI isocenter using digital image processing techniques as well as a procedure stated in the customer acceptance procedure (CAP) were applied to check OBI isocenter migration trends. Two kinds of kV x-ray image set obtained at OBI source angle of $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$ and every $10^{\circ}$ and raw projection data for cone-beam CT reconstruction were used for each evaluation method. Efficiencies of the methods were also estimated. If a user needs to obtain an isocenter variation map with full gantry rotation, a method taking OBI image for every $10^{\circ}$ and fitting with 5th order polynomial was appropriate. However for a mere quality assurance (QA) purpose of OBI isocenter accuracy, it was adequate to use only four OBI Images taken at the OBI source angle of $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ}\;and\;270^{\circ}$. Maximal discrepancy was 0.44 mm which was observed between the OBI source angle of $90^{\circ}\;and\;180^{\circ}$ OBI isocenter accuracy was maintained below 0.5 mm for a year. Proposed QA program may be helpful to Implement a reasonable routine QA of the OBI isocenter accuracy without great efforts.

kV X선 영상, 전자조사문 영상, 디지털화재구성 영상 간 기하학적 일치성 평가

정광호,김경주,조병철,강세권,주라형,배훈식,서태석,Cheong, Kwang-Ho,Kim, Kyoung-Joo,Cho, Byung-Chul,Kang, Sei-Kwon,Juh, Ra-Hyeong,Bae, Hoon-Sik,Suh, Tae-Suk 한국의학물리학회 2007 의학물리 Vol.18 No.3

본 연구에서는 온보드 영상장치(On-Board Imager; OBI, Varian Medical Systems, USA)의 kV X선 영상 및 전자조사문 영상(Electric portal image), 디지털화재구성 영상(Digitally reconstructed radiographic image) 내 관심지점에서의 기하학적 일치성 여부를 평가하고자 하였다. 이를 위해 상용화된 IMRT 팬텀(Wellhofer, Germany)에 포함된 부품의 윗면 및 왼쪽면에 각 3개씩 총 6개의 볼베어링을 부착하여 위치 확인용 팬텀을 제작하였다. 각 영상의 획득을 위해 팬텀을 전자조사문 영상을 이용하여 각 방향에서 정확하게 중심이 일치하도록 셋업한 후 직교하는 kV X선 영상 및 전자조사문 영상을 획득하여 각 볼베어링의 절대 위치를 비교하였다. 또한 2차원-2차원 정합 후 보정 결과의 정확성 평가를 위하여 팬텀의 중심을 정확히 회전중심점에 일치시킨 후 갠트리 각도 $315^{\circ}$에서 획득된 전자조사문 영상을 기준 영상으로 한 뒤 카우치를 각 방향으로 $-5{\sim}5\;mm$ 임의로 이동한 후 OBI에서 지원하는 2차원-2차원 정합 기능을 이용하여 셋업 오차를 보정하도록 하였다. 이후 다시 갠트리 각도 $315^{\circ}$에서 전자조사문 영상을 획득한 후 기준 전자조사문 영상과 비교하였으며 이 과정을 10회 반복하였다. 연구 결과 kV X선 영상과 전자조사문 영상, 디지털화재구성 영상 간 볼베어링 중심의 위치는 1 mm 이내에서 일치하였으며 실제 위치와도 1 mm 이내에서 일치하였다. 또한 기준 전자조사문 영상과 2차원-2차원 정합 후 획득된 전자조사문 영상 내 각 볼베어링의 위치들도 1 mm 이내에서 일치하였다. 본 연구를 통해 OBI의 kV X선 영상이 기하학적으로도 전자조사문 영상과 동일함을 확인할 수 있었다 In this study we estimated a geometric correlation among digitally reconstructed radiographic image (DRRI), kV x-ray image (kVXI) from the On-Board Imager (OBI) and electric portal image (EPI). To verify geometric correspondence of DRRI, kVXI and EPI, specially designed phantom with indexed 6 ball bearings (BBs) were employed. After accurate setup of the phantom on a treatment couch using orthogonal EPIs, we acquired set of orthogonal kVXIs and EPIs then compared the absolute positions of the center of the BBs calculated at each phantom plane for kVXI and EPI respectively. We also checked matching result for obliquely incident beam (gantry angle of $315^{\circ}$) after 2D-2D matching provided by OBI application. A reference EPI obtained after initial setup of the phantom was compared with 10 series of EPIs acquired after each 2D-2D matching. Imaginary setup errors were generated from -5 mm to 5 mm at each couch motion direction. Calculated positions of all center positions of the BBs at three different images were agreed with the actual points within a millimeter and each other. Calculated center positions of the BBs from the reference and obtained EPIs after 2D-2D matching agreed within a millimeter. We could tentatively conclude that the OBI system was mechanically quite reliable for image guided radiation therapy (IGRT) purpose.