동적 팬톰을 이용한 사이버나이프 호흡동기 추적장치의 위치 정확성 평가

서재혁,강영남,장지선,신헌주,정지영,최병옥,최일봉,이동준,권수일,임종수,Seo, Jae-Hyuk,Kang, Young-Nam,Jang, Ji-Sun,Shin, Hun-Joo,Jung, Ji-Young,Choi, Byong-Ock,Choi, Ihl-Bohng,Lee, Dong-Joon,Kwon, Soo-Il,Lim, Jong-Soo 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.4

본 연구에서는 정위방사선수술시 움직이는 목표점에 대한 사이버나이프 호흡동기추적장치의 위치 정확성 및 유용성을 평가하고자 한다. 본 연구를 위해 움직이는 목표점을 재현할 수 있는 동적팬톰을 사용하였으며 움직이는 목표점 추적을 위하여 사이버나이프의 호흡동기추적장치인 $Synchrony^{TM}$ 시스템을 사용하였다. 움직이는 목표점의 치료계획을 위하여 4D CT를 이용한 영상획득을 하였고 움직이는 목표점에서의 선량분포와 점선량 측정을 위하여 gafchromic EBT 필름과 0.62 cc 이온 전리함을 사용하였다. 호흡동기추적장치의 정확성을 평가하기 위하여 팬톰의 목표점을 움직였을 때와 정지 상태일 때 목표점에서의 선량분포(처방선량기준 선량분포의 80%)를 비교하였으며 목표점에서의 점선량을 측정하였다. 위치추적장치와 호흡동기추적장치 상호간의 동기화에 의한 정확성은 동기화 되지 않을 경우 평균 $11.5{\pm}3.09\;mm$였으며 동기화 되었을 경우 $0.14{\pm}0.08\;mm$의 차이를 나타내었다. 목표점 정지상태시의 영상과 4D CT를 이용한 움직이는 목표점에 대한 영상을 이용하여 치료계획상의 정확성은 평균 $0.18{\pm}0.06\;mm$의 차이를 나타내었다. 또한 호흡동기추적장치의 정확성은 1 mm 이하로 나타났다. 호흡동기추적장치의 유효성을 확인하기 위하여 움직이는 목표점에 대하여 호흡동기추적장치를 중지하여 측정한 결과 평균 $17.39{\pm}0.14\;mm$였으며 가동하였을 때 $1.37{\pm}0.11\;mm$로 나타났다. 목표점에서의 선량값을 비교한 결과 목표점이 정지상태일 때 $0.68{\pm}0.38%$, 호흡동기추적장치를 이용한 움직이는 목표점에서는 $1.31{\pm}0.81%$의 차이를 나타내었다. 위치추적장치와 호흡동기추적장치 상호간의 동기화에 의한 정확성 확인에서 장치사이에서 동기화가 매우 정확하게 수행됨을 확인하였다. 본 연구의 결과 움직이는 목표점에 대한 정위방사선수술시 호흡동기추적장치를 필수적으로 사용해야하며 본 연구에서 사용된 사이버나이프의 호흡동기추적장치인 Synchrony 시스템의 유용성과 정확성을 평가한 결과 매우 정확함을 확인하였다. In this study, we evaluated accuracy and usefulness of CyberKnife Respiratory Tracking System ($Synchrony^{TM}$, Accuray, USA) about a moving during stereotactic radiosurgery. For this study, we used moving phantom that can move the target. We also used Respiratory Tracking System called Synchrony of the Cyberknife in order to track the moving target. For treatment planning of the moving target, we obtained an image using 4D-CT. To measure dose distribution and point dose at the moving target, ion chamber (0.62 cc) and gafchromic EBT film were used. We compared dose distribution (80% isodose line of prescription dose) of static target to that of moving target in order to evaluate the accuracy of Respiratory Tracking System. We also measured the point dose at the target. The mean difference of synchronization for TLS (target localization system) and Synchrony were $11.5{\pm}3.09\;mm$ for desynchronization and $0.14{\pm}0.08\;mm$ for synchronization. The mean difference between static target plan and moving target plan using 4D CT images was $0.18{\pm}0.06\;mm$. And, the accuracy of Respiratory Tracking System was less 1 mm. Estimation of usefulness in Respiratory Tracking System was $17.39{\pm}0.14\;mm$ for inactivity and $1.37{\pm}0.11\;mm$ for activity. The mean difference of absolute dose was $0.68{\pm}0.38%$ in static target and $1.31{\pm}0.81%$ in moving target. As a conclusion, when we treat about the moving target, we consider that it is important to use 4D-CT and the Respiratory Tracking System. In this study, we confirmed the accuracy and usefulness of Respiratory Tracking System in the Cyberknife.

이중으로 집중된 동적 미세 다엽콜리메이터의 선량학적 특성 평가

김애란,서재혁,신헌주,박형욱,이기웅,이재춘,김신욱,김지나,박혜리,이희관,강영남,Kim, Ae Ran,Seo, Jae-Hyuk,Shin, Hun-Joo,Park, Hyeong Wook,Lee, Ki Woong,Lee, Jae Choon,Kim, Shin-Wook,Kim, Ji Na,Park, Hyeli,Lee, Heui-Kwan,Kang, Young-Nam Korean Society of Medical Physics 2015 의학물리 Vol.26 No.4

이중으로 집중된 미세 다엽콜리메이터(Double-focused micro Multileaf Collimator: ${\mu}MLC$)는 보통의 다엽콜리메이터(Multileaf Collimator: MLC)에 비하여 조사면 가장자리 부분의 선량을 급격하게 줄여준다. 이러한 특성 때문에, 미세 다엽 콜리메이터는 정위적 방사선 수술과 치료(Stereotactic Radio-Surgery/RadioTtherapy, SRS/SRT)에 사용되어 왔다. 우리는 Elekta Synergy 선형가속기에 이중으로 집중된 동적 미세 다엽콜리메이터(Double-focused Dynamic micro-Multileaf Collimator: DMLC)를 부착하여 선량학적 특성을 평가하였다. 본 연구에서는, 필름(GafChromic EBT2 film), EDGE 다이오드 검출기, 3차원 물 팬텀을 이용하였다. 깊이선량백분율(Percent Depth Dose, PDD), 엽 투과도(leaf leakage), 반그림자(Penumbra)를 측정하였고, 모든 데이터들은 6MV 광자선으로 측정하였다. 그 결과, DMLC가 1% 이내의 투과도를 갖는것을 확인할 수 있었다. DMLC는 이중으로 집중 되는 구조를 가졌기 때문에 반 그림자가 조사야 크기에 대하여 독립적인 것을 확인하였다. 본 연구에서는 DMLC의 선량학적 특성을 바탕으로, Elekta Synergy에 부착된 DMLC의 적용 가능성을 증명하였다. Double-focused micro-Multileaf Collimator (${\mu}MLC$) is able to create radiation fields having sharper dose gradients at the field edges than common MLC. Therefore, ${\mu}MLC$ has been used for the stereotactic radiosurgery (SRS) and Stereotactic Radiotherapy (SRT). We evaluated the dosimetric characteristics of a doublefocused Dynamic-${\mu}MLC$ (DMLC) attached to the Elekta Synergy linear accelerator. For this study, the dosimetric parameters including, Percent Depth Dose (PDD), Leaf leakage and penumbra, have been measured by using of the radiochromic films (GafChromic EBT2), EDGE diode detector and three-dimensional water phantom. All datas were measured on 6 MV x-ray. As a result, The DMLC shows transmission below to 1% and because of double-focused construction of the DMLC, the penumbras of fields with DMLC are independent from the field sizes. In this paper, the resulting dosimetric evaluations proved the applicability of the DMLC attached to the Elekta Synergy linear accelerator.

소조사면에서의 불균질 물질 보정 계산의 평가

신헌주,강영남,장지선,서재혁,정지영,최병옥,최일봉,이동준,권수일,Shin, Hun-Joo,Kang, Young-Nam,Jang, Ji-Sun,Seo, Jae-Hyuk,Jung, Ji-Young,Choi, Byung-Ock,Choi, Ihl-Bohng,Lee, Dong-Joon,Kwon, Soo-Il 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.4

정위방사선수술시 소조사면에서의 불균질 물질에 따른 보정 계수를 구하고, 치료계획 시스템의 선량계산 값과 실제 조사된 선량값을 비교, 분석하여 불균질 물질 보정에 의한 선량계산의 정확성을 평가한다. 본 실험을 위하여 12가지 종류의 불균질 물질과 필름 및 이온 전리함을 장착할 수 있는 팬톰(Inhomogeneity Correction Phantom, ICP)을 제작하였다. 각각의 불균질 물질의 전자밀도값을 치료계획 시스템에 입력하여 치료계획을 수립하고, 선량분포와 임의의 위치에서의 절대선량 측정을 위해 EBT 필름과 0.125 cc 이온전리함을 이용하였으며 불균질 물질 보정 계수 적용과 비적용에 따른 치료계획의 차이와 필름에 조사된 선량값 및 이온 전리함의 절대 선량값의 차이를 분석하였다. 불균질 물질 보정 계수의 적용과 비적용시 각각의 치료계획과 측정값을 비교, 분석한 결과 평균 1.63%, 10.05%이었고, 각 경우의 측정값을 비교한 결과 평균 10.09%이었다. 또한, 임의의 위치에서의 절대선량값을 비교한 결과 불균질 물질 보정 계수의 비적용시에는 평균 2.90%, 적용시에는 평균 0.43%의 차이를 보였다. 본 실험 결과 직경 1 cm의 목표점에 방사선을 조사하였을 때 불균질 물질 보정 계수 적용 전의 선량분포 및 임의의 위치에서의 절대 선량이 적용시보다 큰 차이를 나타냈으며, 본 실험에서 사용된 소조사면의 치료계획시스템은 불균질 물질 보정이 정확하게 수행되는 것을 확인하였다. 결론적으로 1% 이하의 정확도를 가지고 시행하는 소조사면에서의 정위방사선수술의 경우 불균질 물질에 대한 보정이 일반적인 조사면에서의 적용 보다 더 정확하게 수립이 되어야 한다. In this study, we estimated inhomogeneity correction factor in small field. And, we evaluated accuracy of treatment planning and measurement data which applied inhomogeneity correction factor or not. We developed the Inhomogeneity Correction Phantom (ICP) for insertion of inhomogeneity materials. The inhomogeneity materials were 12 types in each different electron density. This phantom is able to adapt the EBT film and 0.125 cc ion chamber for measurement of dose distribution and point dose. We evaluated comparison of planning and measurement data using ICP. When we applied to inhomogeneity correction factor or not, the average difference was 1.63% and 10.05% in each plan and film measurement data. And, the average difference of dose distribution was 10.09% in each measurement film. And the average difference of point dose was 0.43% and 2.09% in each plan and measurement data. In conclusion, if we did not apply the inhomogeneity correction factor in small field, it shows more great difference in measurement data. The planning system using this study shows good result for correction of inhomogeneity materials. In radiosurgery using small field, we should be correct the inhomogeneity correction factor, more exactly.

The Feasibility Study of MRI-based Radiotherapy Treatment Planning Using Look Up Table

김신욱,신헌주,이영규,서재혁,이기웅,박형욱,이재춘,김애란,김지나,김명호,계철승,장홍석,강영남,Kim, Shin-Wook,Shin, Hun-Joo,Lee, Young-Kyu,Seo, Jae-Hyuk,Lee, Gi-Woong,Park, Hyeong-Wook,Lee, Jae-Choon,Kim, Ae-Ran,Kim, Ji-Na,Kim, Myong-Ho,Kay, C Korean Society of Medical Physics 2013 의학물리 Vol.24 No.4

뇌병변 등의 방사선 치료에 있어 CT (Computed Tomography) 영상만을 이용한 종양 체적(Tumor volume) 윤곽의 정확한 설정은 CT 영상의 부족한 연부조직 대조도 특성에 의하여 한계를 가진다. 따라서 자기공명영상(Magnetic Resonance Images, MRI)이 보다 정확한 목표 체적의 윤곽을 그려내기 위해 광범위 하게 사용되고 있다. 치료계획을 위해 획득한 자기공명영상에 진단단계에서 얻어진 CT영상의 전자밀도를 융합하는 방법과 자기공명 영상으로부터 만들어진 가상의 CT를 이용하는 방법 등이 자기공명 영상장치를 기반으로 한 방사선 치료 계획의 선량계산을 위하여 소개되어 왔다. 본 연구는 MRI기반의 선량계산의 가능성을 확인 해보기 위해 15명 환자의 진단 MR 영상을 통하여 Look Up Table (LUT)을 만들어 MRI 기반 선량계산과 기존의 CT 기반 선량계산을 비교 검증 하였다. 여기서 lMRI는 획득한 MR 영상에 LUT를 이용한 전자밀도 보정을 한 것이며 wMRI는 획득한 MR영상을 물 밀도로 동일화 시킨 것이다. 6 MV anterial 방향의 조사가 CT, lMRI, wMRI에 적용되어 치료계획으로 비교되었으며 또한 환자의 병변위치에 따라 2문 조사에서 5문 조사의 치료계획이 비교되었다. CT기반 치료계획을 기준으로 하여 등선량 분포와 DVH의 차이는 wMRI 보다 lMRI에서 더 적었으며 최대선량 차이가 91 cGy vs. 57 cGy, 평균선량이 74 cGy vs. 42 cGy, 최소선량 차이가 94 cGy vs. 53 cGy로 측정되어 각각의 선량 평가 면에서 그 차이가 wMRI보다 lMRI에서 더 적었다. 이러한 결과는 wMRI의 경우 공동내 선량계산에서 CT기반 선량계산과 차이가 나기 때문이다. 따라서 본 연구의 결과는 lMRI 기반 선량계산의 가능성이 있음을 보여준다. In the intracranial regions, an accurate delineation of the target volume has been difficult with only the CT data due to poor soft tissue contrast of CT images. Therefore, the magnetic resonance images (MRI) for the delineation of the target volumes were widely used. To calculate dose distributions with MRI-based RTP, the electron density (ED) mapping concept from the diagnostic CT images and the pseudo CT concept from the MRI were introduced. In this study, the look up table (LUT) from the fifteen patients' diagnostic brain MRI images was created to verify the feasibility of MRI-based RTP. The dose distributions from the MRI-based calculations were compared to the original CT-based calculation. One MRI set has ED information from LUT (lMRI). Another set was generated with voxel values assigned with a homogeneous density of water (wMRI). A simple plan with a single anterior 6MV one portal was applied to the CT, lMRI, and wMRI. Depending on the patient's target geometry for the 3D conformal plan, 6MV photon beams and from two to five gantry portals were used. The differences of the dose distribution and DVH between the lMRI based and CT-based plan were smaller than the wMRI-based plan. The dose difference of wMRI vs. lMRI was measured as 91 cGy vs. 57 cGy at maximum dose, 74 cGt vs. 42 cGy at mean dose, and 94 cGy vs. 53 at minimum dose. The differences of maximum dose, minimum dose, and mean dose of the wMRI-based plan were lower than the lMRI-based plan, because the air cavity was not calculated in the wMRI-based plan. These results prove the feasibility of the lMRI-based planning for brain tumor radiation therapy.

알시안블루와 형광나노자성입자가 염색된 토끼의 림프내 프리모관의 자성특성 연구

신준영(Jun-Young Shin),최상헌(Sang-Heon Choi),최다운(Da-Woon Choi),안예진(Ye-Jin An),서재혁(Jae-Hyuk Seo),최종구(Jong-Gu Choi),이상석(Sang-Suk Lee) 한국자기학회 2018 韓國磁氣學會誌 Vol.28 No.3

For displaying the connectome of primo vasculature system (so called kyungrak circulatory system) of rabbit, the steady mixture solution of alcian blue with the fluid of fluorescent nano-magnetic particles was injected the lymph node in the neighbor the vena cava of a rabbit. After the mixed staining fluid had been injected into the lymph node, the color of the primo vessel inside the lymph vessel presented to a dark-green-blue one. We confirmed the presence of primo vessel floating inside the lymph vessel and observed the magnetic properties by using the periodic motion of the primo vessel according to the horizontal movement of a permanent magnet in vitro status. The attractive curvature of one isolated primo vessel depended on the intensity of magnetic field passed through inside of primo vessel that had adsorbed the alcian blue and fluorescent nano-magnetic particles.