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        방사선 치료 계획 시 O-MAR (Metal Artifact Reduction for Orthopedic Implants) 적용의 유용성 평가

        원희수(Huisu Won),홍주완(Joowan Hong),김선영(Sunyoung Kim),최재혁(Jaehyock Choi),조재환(Jaehwan Cho),양한준(Hanjoon Yang),이진(Jin Lee),이선엽(Sunyeob Lee),박철수(Cheolsoo Park) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.5

        본 연구에서 Phantom에 고 밀도 물질이 삽입 된 CT 영상을 재구성 하여 방사선 치료 계획 시 선량 분포에 대한 평가를 하고자 하였다. Gammex 467 Tissue Characterization Phantom을 사용하여 인체 조직과 유사한 영상을 획득하였고 Titanium을 삽입하여 금속물로 인한 인공허상을 발생시켜 영상을 획득하였다. 획득한 영상은 Metal Artifact Reduction for Orthopedic Implants (O-MAR)를 이용하여 영상을 재구성 하였고 전산화 치료계획 시스템을 이용하여 체적을 분석 하고 선량 분포를 추출하였다. MapCHECK™을 이용하여 선형가속기의 광자선 선량 분포를 측정하여 계획한 선량 분포와 비교 분석 하였다. 비교 분석 결과 Titanium으로 인한 인공허상이 발생 되었을 때 O-MAR를 적용한 체적은 BR-12 Breast는 16.8 % 그리고 LV 1 Liver는 40.2 % 증가하였고 선량 분포는 O-MAR를 적용하기 전의 선량 분포 보다 1.4 에서 1.6 % 높게 나타났다. 결론적으로 금속물로 발생된 인공허상 O-MAR를 적용하여 가능한 제거하고 치료계획에 이용해야 오류를 줄일 수 있을 것으로 사료된다. The aim of this study is evaluation of dose distribution on radiation therapy planning system with the CT image of high-density material inserted phantom. Gammex 467 Tissue Characterization Phantom is used to acquire an image similar to the human tissues and insert a Titanium to generate metal artifact. The acquired images were reconstructed with Metal Artifact Reduction for Orthopedic Implants (O-MAR). By using the treatment planning system, the volume was analyzed and dose distribution was extracted. Photon dose distribution in linear accelerator was measured by the MapCHECK™ and compared with planned and measured dose distributions. In result of the comparative analysis, when artifact is generated by Titanium, The volume applied O-MAR was increased 6.8% to BR-12 Breast and 40.2% to LV 1 Liver. After O-MAR was used, Dose distribution was higher 1.4 to 1.6% than before. Consequently, The artifact caused by metal objects should be removed if possible, and after that used in the radiotherapy treatment plan can be considered to reduce errors.

      • Flattening filter-free beam을 이용한 방사선 치료 기법의 특성 및 환자의 시간적.경제적 유용성 평가

        구장현,원희수,홍주완,장남준,박진홍,Goo, Jang Hyeon,Won, Hui Su,Hong, Joo Wan,Chang, Nam Jun,Park, Jin Hong 대한방사선치료학회 2014 대한방사선치료학회지 Vol.26 No.2

        목 적 : Flattening filter-free (3F) beam과 flattening filter (2F) beam을 이용한 치료기법에 따른 특성 비교와 환자 측면의 시간적 경제적 유용성을 비교 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : Alderson rando phantom의 전산화단층촬영 영상을 획득하여 가상의 전립선을 설정한 후 세기변조 방사선치료, 용적변조 회전방사선치료 그리고 체부정위적 방사선치료에 3F와 2F beam을 각각 적용하여 총 6개의 전산화치료계획을 수립하였다. 선량률은 3F beam을 이용한 치료기법에 1200 MU/min을 설정하였고, 2F beam의 경우 600 MU/min을 적용하였다. 3F와 2F beam을 이용한 치료기법의 특성 비교를 위하여 총 monitor unit (MU)값을 비교하였고 치료시간의 비교를 위하여 beam on time (BOT)과 gantry rotation time (GRT)을 측정하였으며, 3F와 2F beam에 의한 각 치료기법에서 발생되는 광중성자 측정을 위하여 Surveillance And Measurement (SAM) 940을 사용하였다. 또한, 환자의 총 내원기간과 자기부담금을 계산하였다. 결 과 : 총 MU값은 세기변조 방사선치료에서 3F beam을 이용하였을 때 2F beam을 이용한 경우보다 최대 34.0% 증가하였고 BOT, GRT 그리고 광중성자 측정값은 체부정위적 방사선치료에 3F beam을 적용하였을 때 2F beam보다 각각 최대 39.8, 38.6, 48.1% 감소하였다. 환자의 총 내원기간과 자기부담금은 3F와 2F beam의 이용에 따른 차이는 없었으며, 치료기법 중 체부정위적 방사선치료가 10일과 169,560원으로 가장 적게 나타났다. 결 론 : 본 연구 결과, 3F beam의 고 선량률을 이용한 치료기법은 2F beam과 비교하여 총 MU값은 증가하였으나 BOT, GRT 그리고 광중성자 측정값이 모두 감소하였다. 이처럼 3F beam의 고 선량률을 사용하는 치료기법은 intra-fraction setup error 및 2차 방사선 유발암 발생률을 줄이는 효과를 기대할 수 있으나, 동일한 치료기법 내에서 3F와 2F beam 사용에 따른 환자에게 특별한 시간적 경제적인 이점은 없었다. Purpose : The aim of this study was to appraise properties for radiation therapy techniques and effectiveness of time and economy to a patient in the case of applying flattening filter-free (3F) and flattening filter (2F) beam to the radiation therapy. Materials and Methods : Alderson rando phantom was scanned for computed tomography image. Treatment plans for intensity modulated radiation therapy (IMRT), volumetric modulated arc therapy (VMAT) and stereotactic body radiation therapy (SBRT) with 3F and 2F beam were designed for prostate cancer. To evaluate the differences between the 3F and 2F beam, total monitor units (MUs), beam on time (BOT) and gantry rotation time (GRT) were used and measured with $TrueBeam^{TM}$ STx and Surveillance And Measurement (SAM) 940 detector was used for photoneutron emitted by using 3F and 2F. To assess temporal and economical aspect for a patient, total treatment periods and medical fees were estimated. Results : In using 3F beam, total MUs in IMRT plan increased the highest up to 34.0% and in the test of BOT, GRT and photoneutron, the values in SBRT plan decreased the lowest 39.8, 38.6 and 48.1%, respectively. In the temporal and economical aspect, there were no differences between 3F and 2F beam in all of plans and the results showed that 10 days and 169,560 won was lowest in SBRT plan. Conclusion : According as the results, total MUs increased by using 3F beam than 2F beam but BOT, GRT and photoneutron decreased. From above the results, using 3F beam can decrease intra-fraction setup error and risk of radiation-induced secondary malignancy. But, using 3F beam did not make the benefits of temporal and economical aspect for a patient with the radiation therapy.

      • Comparison of Volumes between Four-Dimensional Computed Tomography and Cone-Beam Computed Tomography Images using Dynamic Phantom

        김성은,원희수,홍주완,장남준,정우현,최병돈,Kim, Seong-Eun,Won, Hui-Su,Hong, Joo-Wan,Chang, Nam-Jun,Jung, Woo-Hyun,Choi, Byeong-Don Korean Society for Radiation Therapy 2016 대한방사선치료학회지 Vol.28 No.2

        목 적 : Computerized imaging reference systems 동적팬텀을이용한 cone-beamcomputed tomography(CBCT) 영상과 four-dimensionalcomputed tomography(4DCT) 영상의 체적을 비교분석 하고자 한다. 대상 및 방법 : 동적팬텀 내에 직경 1, 2, 3 cm 노드를 각각 삽입하고, CT simulator와 TruebeamSTx X-ray Imaging system을 이용하여 4DCT 영상과 CBCT 영상을 얻었다. 4DCT 영상은 maximum intensity projection(MIP), minimum intensity projection(MinIP), 그리고 average intensity projection(AVG)영상으로 재구성 하고 노드의 체적은 Eclipse system의 CT ranger tool로 CT number를 설정하여 측정하였다. 결 과 : CBCT를 기준으로 노드1, 2, 3 cm의 체적을 비교하였을 때 4DCT의 MIP는 0.54~2.33, 5.16~8.06, 9.03~20.11 ml, MinIP는 0.00~1.48, 0.00~8.47, 1.42~24.85 ml, AVG는 0.00~1.17, 0.00~2.19, 0.04~3.35 ml의 차이를 보였다. 결 론 : 노드의 체적을 비교한 결과 CBCT 영상은 4DCT의 AVG 영상과 유사한 것으로 확인되었다. Purpose : The aim of this study was to compare the differences between the volumes acquired with four-dimensional computed tomography (4DCT)images with a reconstruction image-filtering algorithm and cone-beam computed tomography (CBCT) images with dynamic phantom. Materials and Methods : The 4DCT images were obtained from the computerized imaging reference systems (CIRS) phantom using a computed tomography (CT) simulator. We analyzed the volumes for maximum intensity projection (MIP), minimum intensity projection (MinIP) and average intensity projection (AVG) of the images obtained with the 4DCT scanner against those acquired from CBCT images with CT ranger tools. Results : Difference in volume for node of 1, 2 and 3 cm between CBCT and 4DCT was 0.54~2.33, 5.16~8.06, 9.03~20.11 ml in MIP, respectively, 0.00~1.48, 0.00~8.47, 1.42~24.85 ml in MinIP, respectively and 0.00~1.17, 0.00~2.19, 0.04~3.35 ml in AVG, respectively. Conclusion : After a comparative analysis of the volumes for each nodal size, it was apparent that the CBCT images were similar to the AVG images acquired using 4DCT.

      • 두경부암 세기변조방사선치료 계획 시 선량율 변화가 이하선에 미치는 영향

        홍주완,정윤주,원희수,장남준,최지훈,석진용,Hong, Joo-Wan,Jeong, Yun-Ju,Won, Hui-Su,Chang, Nam-Jun,Choi, Ji-Hun,Seok, Jin-Yong 대한방사선치료학회 2010 대한방사선치료학회지 Vol.22 No.2

        Purpose: There are various beam parameter in intensity modulated radiation therapy (IMRT). The aim of this study is to investigate how various dose rate affect the parotid in treatment plan of IMRT. Materials and Methods: The study was performed on 10 nasopharyngeal carcinoma patients who have undergone IMRT. CT images were scanned 3 mm of thickness in the same condition and the treatment plan was performed by Eclipse (Ver.7.1, Varian, Palo Alto, USA). The parameters for planning used 6 MV energy and 8 beams under the same dose volume constraint. The variation of dose rates were used 300, 400, 500 MU/min. The mean dose of both parotid was accessed from the calculated planning among the 10 patients. The mean dose of parotid was verificated by 2D diode array (Mapcheck from Sun Nuclear Corporation, Melbourne, Florida). Also, Total monitor unit (MU) and beam-on time was analysed. Results: According to the dose rate, the mean dose of parotid was increased by 0.8%, 2.0% each, when dose rate was changed from 300 MU/min to 400, 500 MU/min, moreover Total MU was increased by 5.4% and 10.6% each. There was also a dose upward trend in the dose measurement of parotid by 2D diode array. However, beam - on time difference of 1~2 minutes was no signigicant in the dose rate increases. Conclusion: From this study, when the dose rates increase, there was a signigicant increase of Total MU and the parotid dose accordingly, however the shortened treatment time was not significant. Hence, it is considered that there is a significant decrease of late side effect in parotid radiation therapy, if the precise dose rate in IMRT is used.

      • KCI등재후보

        양성자 치료에서 생체 내 선량측정 검출기(In-vivo dosimety)의 정확성과 유용성에 관한 연구

        김선영,최재혁,원희수,홍주완,조재환,이선엽,박철수 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.4

        본 연구는 양성자 치료를 시행하고 있는 수모세포종 환자의 양성자 치료 시 환자들의 Skin에서 홍반이나 피부염이 발생하는 경우가 빈번하여 Phantom에서 실제 환자와 동일한 치료계획 후 생체 내 선량측정 검출기(In-vivo dosimetry)로 사용되는 열 형광선량계(Thermo-luminescence Dosimeter, TLD)와 EBT3 Film으로 실제선량을 조사 측정한다. 측정된 선량값을 치료계획 된 피부선량과 비교 분석하여 양성자 치료 시 임상적으로 피부선량 측정 사용에 유용성이 있는지 알아보고자 한다. Phantom을 수모세포종의 전뇌척수치료(Cranio-spinal irradiation, CSI) Set-up position으로 위치하여 Brain에서부터 Pelvis까지 CT촬영하고 양성자 치료계획 후 치료실에서 디지털 영상 포지셔닝 시스템(Digital Imaging Positioning System, DIPS)을 이용하여 정확하게 치료 Isocenter지점을 맞춘다. 양성자 빔이 들어가는 5부위의 치료 Isocenter 지점과 CT촬영 시 Phantom에 표시한 Marker 2부위, 모두 7지점에 미리 교정을 마친 열 형광선량계와 EBT3 Film을 교차해가면서 위치하여 붙이고 치료 계획된 양성자 빔을 각각 10회씩 조사한다. 10회 반복 측정하여 얻은 값을 평균산출하여 치료계획 시스템 에서 측정된 Skin Dose와 비교 분석한 결과, 측정위치의 어려움이 있는 정확한 측정이 결여된 한 지점을 제외한 나머지 6지점의 측정 선량값은 열 형광선량계와 EBT3 Film 모두 절대 선량값과 ±2%이내의 분포를 보였다. 결론적으로, 본 연구에서는 국내 최초의 양성자 치료에서 Enterance skin dose 측정을 위한 In-vivo dosimetry로 열 형광선량계와 EBT3 Film의 임상적인 유용성을 확인하였다. In this study, the authors attempted to measure the skin dose by irradiating the actual dose on to the TLD(Thermo-Luminescence Dosimeter) and EBT3 Film used as the In-vivo dosimetry after planning the same treatment as the actual patient on a Phantom, because the erythema or dermatitis is frequently occurred on the patients’ skin at the time of the proton therapy of medulloblastoma patient receiving the proton therapy. They intended to know whether there is the usefulness for the dosimetry of skin by the comparative analysis of the measured dose values with the treatment planned skin dose. The CT scan from the Brain to the Pelvis was done by placing a phantom on the CSI(Cranio-spinal irradiation) Set-up position of Medulloblastoma, and the treatment Isocenter point was aligned by using DIPS(Digital Image Positioning System) in the treatment room after planning a proton therapy. The treatment Isocenter point of 5 areas that the proton beam was entered into them, and Markers of 2 areas shown in the Phantom during CT scans, that is, in all 7 points, TLD and EBT3 Film pre-calibrated are alternatively attached, and the proton beam that the treatment was planned, was irradiated by 10 times, respectively. As a result of the comparative analysis of the average value calculated from the result values obtained by the repeated measurement of 10 times with the Skin Dose measured in the treatment planning system, the measured dose values of 6 points, except for one point that the accurate measurement was lacked due to the measurement position with a difficulty showed the distribution of the absolute dose value ± 2% in both TLD and EBT Film. In conclusion, in this study, the clinical usefulness of the TLD and EBT3 Film for the Enterance skin dose measurement in the first proton therapy in Korea was confirmed.

      • 두경부암 세기변조방사선치료 계획 시 부분적 고에너지 광자선 사용에 따른 치료계획 평가

        장남준,석진용,원희수,홍주완,최지훈,박진홍,Chang, Nam Joon,Seok, Jin Yong,Won, Hui Su,Hong, Joo Wan,Choi, Ji Hun,Park, Jin Hong 대한방사선치료학회 2013 대한방사선치료학회지 Vol.25 No.1

        목 적: 체내에서 광자선은 에너지에 따라 다른 선량분포 특성을 보이기 때문에 치료계획 시 적절한 에너지 선택이 중요하다. 두경부암 세기변조방사선치료(intensity modulated radiation therapy, IMRT)는 주로 저에너지 광자선을 사용하는데, 본 연구에서는 후사방향 조사면에 부분적으로 고에너지 광자선을 사용하였을 때 치료계획에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 두경부암 세기변조방사선치료를 시행한 10명(nasopharyngeal carcinoma 5, tonsilar carcinoma 5)의 환자를 대상으로 하였다. 동일한 조건하에 환자의 CT영상을 3 mm 두께로 획득하고 치료계획시스템은 Eclipse (Ver 7.1, Varian, Palo Alto, USA)를 사용하였다. 환자마다 8개 조사면으로 6 MV 에너지를 사용한 치료계획(low energy plan, LEP)과 상대적으로 투과 깊이가 깊은 후사방향의 2개 조사면에서 15 MV 에너지를 사용한 치료계획(partially used high energy plan, PHEP)을 각각 수립하였으며, 다른 치료계획조건들과 plan normalization은 동일하게 적용하였다. 수립된 치료계획을 평가하기 위해서 계획표적체적(planning target volume, PTV)의 coverage, conformity index (CI), homogeneity index (HI)를 비교하였고 양측 이하선의 $D_{mean}$, $D_{50%}$와 뇌척수의 $D_{max}$, $D_{1%}$ 그리고 integral dose (ID)를 비교하였다. 특히, 후경부의 정상조직선량을 비교하기 위해 posterior-normal tissue volume (P-NTV)을 설정하고 dose volume histogram (DVH)을 통해서 $D_{mean}$, $V_{20Gy}$, $V_{25Gy}$를 평가하였으며, 또한 총 monitor unit (MU)의 변화를 비교하였다. 결 과: LEP와 PHEP 사이에서 PTV의 coverage 그리고 CI의 차이는 크지 않았고, HI는 변화없이 전체적으로 동일하게 나타났다. 뇌척수의 선량변화는 크지 않았지만 양측 이하선의 $D_{mean}$, $D_{50%}$ 그리고 ID는 PHEP에서 각각 0.6%, 0.7%, 1.1% 감소하였다. P-NTV의 $D_{mean}$, $V_{20Gy}$, $V_{25Gy}$는 PHEP에서 각각 1.6%, 1.8%, 2.9% 감소하였고, 총 MU도 평균 1.8% 감소하였다. 결 론: 본 연구결과 후사방향에서 부분적으로 고에너지를 사용한 치료계획에서 일부 결정장기(organ at risk, OAR)와 정상조직의 선량, 그리고 총 MU를 감소시키는 효과가 있었다. 이런 효과가 환자에게 임상적으로 얼마나 이로운지는 명확하지 않지만, 두경부암 세기변조방사선치료 계획 시 부분적으로 고에너지 광자선을 사용하는 것은 치료계획의 전반적인 질을 개선하는 데 유용 할 것으로 본다. Purpose: A selection of proper energy in treatment planning is very important because of having different dose distribution in body as photon energy. In generally, the low energy photon has been used in intensity-modulated radiation therapy (IMRT) for head and neck (H&N) cancer. The aim of this study was to evaluate the effect of partially used high energy photon at posterior oblique fields on IMRT plan for H&N cancer. Materials and Methods: The study was carried out on 10 patients (nasopharyngeal cancer 5, tonsilar cancer 5) treated with IMRT in Seoul National University Bundang Hospital. CT images were acquired 3 mm of thickness in the same condition and the treatment plan was performed by Eclipse (Ver.7.1, Varian, Palo Alto, USA). Two plans were generated under same planing objectives, dose volume constraints, and eight fields setting: (1) The low energy plan (LEP) created using 6 MV beam alone, (2) the partially used high energy plan (PHEP) created partially using 15 MV beam at two posterior oblique fields with deeper penetration depths, while 6 MV beam was used at the rest of fields. The plans for LEP and PHEP were compared in terms of coverage, conformity index (CI) and homogeneity index (HI) for planning target volume (PTV). For organs at risk (OARs), $D_{mean}$ and $D_{50%}$ were analyzed on both parotid glands and $D_{max}$, $D_{1%}$ for spinal cord were analyzed. Integral dose (ID) and total monitor unit (MU) were compared as addition parameters. For the comparing dose to normal tissue of posterior neck, the posterior-normal tissue volume (P-NTV) was set on the patients respectively. The $D_{mean}$, $V_{20Gy}$ and $V_{25Gy}$ for P-NTV were evaluated by using dose volume histogram (DVH). Results: The dose distributions were similar with regard to coverage, CI and HI for PTV between the LEP and PHEP. No evident difference was observed in the spinal cord. However, the $D_{mean}$, $D_{50%}$ for both parotid gland were slightly reduced by 0.6%, 0.7% in PHEP. The ID was reduced by 1.1% in PHEP, and total MU for PHEP was 1.8% lower than that for LEP. In the P-NTV, the $D_{mean}$, $V_{20Gy}$ and $V_{25Gy}$ of the PHEP were 1.6%, 1.8% and 2.9% lower than those of LEP. Conclusion: Dose to some OARs and a normal tissue, total monitor unit were reduced in IMRT plan with partially used high energy photon. Although these reduction are unclear how have a clinical benefit to patient, application of the partially used high energy photon could improve the overall plan quality of IMRT for head and neck cancer.

      • 쇄골상부림프절을 포함한 유방암 방사선 치료 시 접합부 선량에 관한 고찰

        정우현,홍주완,원희수,장남준,최병돈,Jung, Woo Hyun,Hong, Joo Wan,Won, Hui Su,Chang, Nam Jun,Choi, Byeong Don 대한방사선치료학회 2017 대한방사선치료학회지 Vol.29 No.2

        목 적: 쇄골상부림프절(Supraclavicular Lymph Nodes, SCL)을 포함한 유방암 방사선 치료 시 조사야에 인접한 다엽 콜리메이터(Multileaf Collimator, MLC)가 접합부 선량에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 접선 조사 기법을 이용하여 SCL을 포함한 유방암 방사선 치료 환자 30명을 대상으로 120-leaf Millennium MLC가 장착된 21EX-S의 6 MV 광자선 에너지를 사용하였다. 치료계획은 유방조직과 SCL 조사야 접합부에 MLC가 모두 위치한 Plan1, 유방조직과 SCL 조사야에 MLC가 각각 위치한 Plan2, Plan3, 그리고 MLC를 모두 Retract 한 Plan4로 하였으며, SCL 조사야는 모든 계획에서 콜리메이터 각도를 $0^{\circ}$, $270^{\circ}$로 나누어 수립하였다. 치료계획에 대한 평가는 접합부 3 cm 깊이 선량(D3 cm)의 평균값으로 비교하였고, Map-CHECK을 이용하여 각 치료계획별 접합부 선량을 측정하였다. 결 과: 치료계획 비교 결과, D3cm의 평균값은 SCL 콜리메이터 $0^{\circ}$에서 4131.1, 4215.9, 4351.4, 4423.0 cGy였고, $270^{\circ}$에서 4044.3, 4246.7, 4291.1, 4441.2 cGy로 나타났다. 콜리메이터 각도에 따른 평균 선량 변화는 SCL 조사야에 MCL가 위치한 Plan1, Plan3 이 MLC가 Retract된 나머지에 비해 크게 나타났다. 그리고 접합부 선량 측정값 또한 치료계획과 같은 경향을 보였다. 결 론: 본 연구를 통해 SCL을 포함한 유방암 방사선 치료계획 시, MLC를 접합부로부터 5 mm Retract 시켜줌으로써 MLC가 접합부 선량에 미치는 영향을 줄일 수 있을 것으로 사료된다. Purpose: A purpose of this study was to compare dose of junction between breast and SCL fields in radiation therapy by MLC located at the junction. Materials and Methods: With 6 MV of 21EX-S equipped with 120-leaf Millennium MLC, treatment plans were designed with 30 patients who underwent radiation therapy using TFT. Plan 1 where the MLC was all used at the junction. In plan 2 and plan 3, MCLs were retracted 5 mm from breast and SCL, respectively. Plan 4 with all of MLC retracted at the junction were designed. In all of the plans, collimator angle for SCL field was divided into $0^{\circ}$ and $270^{\circ}$. To verify junction dose, the dose at 3cm depth of junction was compared with average value by MapCHECK. Results: In case of the SCL field with $0^{\circ}$ collimator angle, average value of D3cm was 4131.1, 4215.9, 4351.4, and 4423.0 cGy. In case of the SCL field with $270^{\circ}$ collimator angle, average value of D3cm was 4044.3, 4246.7, 4291.1, and 4441.2 cGy. In plan1 and 3, change in average dose depending on collimator angle was changed more significantly than paln2 and 4. Dose measured at 3cm depth of junction was similar to treatment plan. Conclusion: In radiation therapy plan for breast cancer with SCL, retracting MLCs from junction between breast and SCL fields will lead to decrease effect of dose of the junction.

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