두경부암 환자에 대한 선량체적 히스토그램에 따른 토모치료외 선형가속기기반 세기변조방사선치료의 정량적 비교

김동욱,윤명근,박성용,이세병,신동호,이두현,곽정원,박소아,임영경,김진성,신정욱,조관호,Kim, Dong-Wook,Yoon, Myong-Geun,Park, Sung-Yong,Lee, Se-Byeong,Shin, Dong-Ho,Lee, Doo-Hyeon,Kwak, Jung-Won,Park, So-Ah,Lim, Young-Kyung,Kim, Jin-Sung,Sh 한국의학물리학회 2008 의학물리 Vol.19 No.2

토모치료기는 선형가속기에서 사용되는 세기 변조방사선치료와 Mega-voltage Computed Tomography (MVCT) 3차원 영상정보에 의한 영상유도방사선치료(Image Guide Radiation Therapy, IGRT)가 가능하고 나선식 빔 조사를 통해 표적과 정상조직에 효율적으로 선량(dose)을 집중하고 분산할 수 있다는 장점을 가진다. 이에 본 논문에서는 2006년 9월부터 운용을 시작한 국립암센터의 토모치료기를 이용하여 10명의 두경부암 환자를 대상으로 토모치료계획과 선형가속기기반 세기변조방사선치료계획의 선량분포를 비교하였으며 또한, 영상유도 방사선치료장치가 구비되지 못하여 환자의 위치보정이 부정확한 구형 세기변조방사선치료기에 대해 표적의 움직임에 따라 균일성(Homogeneity)과 정상조직부작용율(Normal Tissue Complication Probability, NTCP)이 상대적으로 어떻게 변화하는지 연구하였다. 이 연구를 위하여 토모치료기의 치료계획용 시스템인 Hi-Art (Hi-Art2_2_4 2.2.4.15, TomoTherapy Incorporated, 1240 Doming Way, Madison, WI S3717-1954, USA)와 선형가속기기반 세기변조방사선치료계획용 시스템인 CadPlan (CadPlan R.6.4.7, Varian Medical System Inc. 3100 Hansen Way, Palo Alto, CA 94304-1129, USA)을 이용한 역치료계획(inverse Planning)이 수행되었으며 치료계획은 각각의 환자에 대해 같은 표적과 최적화조건을 가지도록 고려되었다. 총 10명의 환자를 대상으로 한 연구결과, 환자의 신체내 외부가 완전히 고정되어 있는 이상적인 경우에 대해서 토모치료기를 이용한 치료계획이 선형가속기에 의한 세기 변조 방식보다 표적에 대해 보다 높고 일정한 선량분포를 주면서도 주변 장기의 선량이 선량체적 히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)에서 오히려 감소함을 보여 주었다 또한 토모치료기의 MVCT를 이용하여 한 달간 토모 환자의 표적위치변화를 측정하였고, 이를 토대로 평균 표적위치변화를 고려하였을 경우 선형가속기기반 세기변조방사선치료계획인 CadPlan에서 표적의 등가균질선량(Equivalant Uniform Dose, EUD)이 감소하고 정상조직의 부작용율의 발생가능성이 상대적으로 증가함을 발견하였다. TomoTherapy has a merit to treat cancer with Intensity modulated radiation and combines precise 3-D imaging from computerized tomography (CT scanning) with highly targeted radiation beams and rotating beamlets. In this paper, we comparing the dose distribution between TomoTherapy and linear accelerator based intensity modulated radiotherapy (IMRT) for 10 Head & Neck patients using TomoTherapy which is newly installed and operated at National Cancer Center since Sept. 2006. Furthermore, we estimate how the homogeneity and Normal Tissue Complication Probability (NTCP) are changed by motion of target. Inverse planning was carried out using CadPlan planning system (CadPlan R.6.4.7, Varian Medical System Inc. 3100 Hansen Way, Palo Alto, CA 94304-1129, USA). For each patient, an inverse IMRT plan was also made using TomoTherapy Hi-Art System (Hi-Art2_2_4 2.2.4.15, TomoTherapy Incorporated, 1240 Deming Way, Madson, WI 53717-1954, USA) and using the same targets and optimization goals. All TomoTherapy plans compared favorably with the IMRT plans regarding sparing of the organs at risk and keeping an equivalent target dose homogeneity. Our results suggest that TomoTherapy is able to reduce the normal tissue complication probability (NTCP) further, keeping a similar target dose homogeneity.

A Simple Scoring Method to Calculate the Homogeneity and Coverage Indices of Dose Volume Histogram

윤명근,박성용,신동호,박중헌,이세병,김대용,김주영,조관호,Yoon Myong-Geun,Park Sung-Yong,Shin Dong-Ho,Park Jung-Hun,Lee Se-Byeong,Kim Dae-Yong,Kim Joo-Young,Cho Kwan-Ho Korean Society of Medical Physics 2006 의학물리 Vol.17 No.1

본 연구의 목적은 세기변조 방사선 치료법(IMRT)에 의해 만들어진 DVH를 이용하여 선량의 균등률(homogeneity) 및 덮임률(coverage) 지수를 구하는 간편한 방법을 제시하는 데 있다. 새로 개발된 지수들은 DVH 곡선을 수학적으로 계단 함수에 fitting 함으로써 구해졌다. 새로 제안된 지수 l는 종양에 대한 선량의 덮임률을 잘 나타내고 있으며 이 지수가 작으면 작을수록 더 좋은 덮임률을 보여주고 있다. 또한 종양의 균등률 지수로 제안된 n 지수는 기존에 사용되고 있는 균등률 지수들보다 좀 더 정확하게 선량의 균등성을 나태내고 있음을 확인하였다. 이들 지수를 이용하여 치료계획에 바탕이 되는 토대를 제시하였으며 여기에서 제안된 지수들이 선량의 균등성과 덮임성에 대해 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여주고 있다. The goal of this study was to develop new indices for effectively evaluating the dose coverage and homogeneity based on the target-volume dose-volume histogram (TV-DVH) of intensity-modulated radio-therapy treatment plans. A new coverage Index and a new homogeneity index were developed by integrating a modified TV-DVH and by fitting a TV-DVH with a modified step function, respectively. The coverage index, named the l-index, indicates whether the dose coverage for the target volume is adequate based on user-defined criteria. A lower l-index indicates higher dose coverage of the tumor volume. The index for assessing dose homogeneity in a target volume, named the n-index, is more accurate than the conventional method in evaluating the dose homogeneity in a tumor volume. The baseline treatment plan for a target volume coverage and homogeneity is discussed. The proposed simple indices have been demonstrated to be effective in evaluating the dose coverage and homogeneity for TV-DVHs.

세기변조방사선치료의 정도관리를 위한 두경부 팬톰 제작에 관한 연구

신동호,박성용,김주영,이세병,조정근,김대용,조관호,Shin Dongho,Park Sung-Yong,Kim Joo Young,Lee Se Byeong,Cho Jung Keun,Kim Dae Yong,Cho Kwan Ho 한국의학물리학회 2005 의학물리 Vol.16 No.1

m3 (BrainLAB Inc., Germany)를 이용한 두경부 IMRT의 정도관리에서 테이블과 갠트리의 위치에 따라 테이블에 의한 선량감쇠가 일어나 정확한 처방 선량을 측정할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 두경부 종양의 세기변조방사선치료를 위해 Brain Lab사의 환자테이블 mount를 이용해 설치할 수 있는 원통형 두경부 팬톰을 제작하였다. 이를 이용하여 환자테이블에 의한 선량 감쇠를 측정하고 실제 임상에 적용함으로써 테이블에 의한 선량 감쇠로 인한 선량분포의 차이를 확인할 수 있었다. 측정결과 환자테이블에 의한 점 선량의 감쇠가 최대 약 35%가 났으며 실제 환자 치료계획에 대한 정도관리에서의 절대점 선량의 경우 5.4%의 선량차이를 나타냈다. For the QA of IMRT treatment of head and neck cancer by using M3 (BrainLAB Inc. Germany), it is not easy to measure delivery dose exactly because the dose attenuation appears by the couch according to the position of table and gantry. In order to solve this problem, we fabricated head and neck phantom which would be implemented on the couch mount of Brain Lab Inc. We investigated dose attenuation by the couch and found the difference of dose distribution by the couch, in the applying this phantom to the clinic. After measurement, we found that point dose attenuation was 35% at maximum and dose difference was 5.4% for a point dose measurement of actual patient quality assurance plan.

이차원 양성자 선량 분포 확인을 위한 즉발감마선 이차원분포 측정 장치 개발

박종훈,이한림,김찬형,김성훈,김성훈,이세병,Park, Jong Hoon,Lee, Han Rim,Kim, Chan Hyeong,Kim, Sung Hun,Kim, Seonghoon,Lee, Se Byeong 한국의학물리학회 2015 의학물리 Vol.26 No.1

양성자 치료 시 양성자 빔을 사용하여 정밀한 치료를 수행하고 환자의 안전을 제고하기 위해서는 인체 내 양성자 빔의 선량 분포를 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 이전 연구에서 1차원 배열형 검출기를 종형으로 배치하여 빔 진행방향으로 이동시켜가면서 2차원적인 즉발감마선 분포를 측정하여 양성자 선량 분포와 유사한 분포를 갖는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 즉발감마선 이차원분포를 실시간으로 측정하기 위해 이차원 평행다공형 집속 장치, 이차원 배열의 NaI(Tl) 섬광체와 MA-PMT로 이루어진 즉발감마선 이차원분포 측정 장치를 개발하였다. 개발한 즉 발감마선 이차원분포 측정 장치의 성능을 평가한 결과 $^{22}Na$ 감마선원의 에너지 분해능은 $10.9%{\pm}0.23p%$ (0.511 MeV)와 $6.4%{\pm}0.24p%$ (1.275 MeV)로 평가되었으며, $^{137}Cs$은 $9.8%{\pm}0.18p%$ (0.662 MeV)로 평가되었다. 고에너지 Am-Be 선원의 double escape 피크인 3.416 MeV의 에너지 분해능은 $11.4%{\pm}3.6p%$로 평가되었다. 본 측정 장치를 이용하여 45 MeV 양성자 빔을 PMMA에 조사하여 발생한 즉발감마선 이차원분포를 측정한 결과 0.5 nA의 세기의 양성자 빔에서 $9{\times}10^9$ 양성자 조사 시 양성자 선량 분포와 유사한 즉발감마선 이차원분포를 측정할 수 있음을 확인하였다. 추가로 측정한 즉발감마선 이차원분포의 프로파일 분포를 이용하여 양성자 빔의 비정을 평가해 본 결과 $17.0{\pm}0.4mm$로 평가되었고, 실제 비정인 17.4 mm과 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. In proton therapy, verification of proton dose distribution is important to treat cancer precisely and to enhance patients' safety. To verify proton dose distribution, in a previous study, our team incorporated a vertically-aligned one-dimensional array detection system. We measured 2D prompt-gamma distribution moving the developed detection system in the longitudinal direction and verified similarity between 2D prompt-gamma distribution and 2D proton dose distribution. In the present, we have developed two-dimension prompt-gamma measurement system consisted of a 2D parallel-hole collimator, 2D array-type NaI(Tl) scintillators, and multi-anode PMT (MA-PMT) to measure 2D prompt-gamma distribution in real time. The developed measurement system was tested with $^{22}Na$ (0.511 and 1.275 MeV) and $^{137}Cs$ (0.662 MeV) gamma sources, and the energy resolutions of 0.511, 0.662 and 1.275 MeV were $10.9%{\pm}0.23p%$, $9.8%{\pm}0.18p%$ and $6.4%{\pm}0.24p%$, respectively. Further, the energy resolution of the high gamma energy (3.416 MeV) of double escape peak from Am-Be source was $11.4%{\pm}3.6p%$. To estimate the performance of the developed measurement system, we measured 2D prompt-gamma distribution generated by PMMA phantom irradiated with 45 MeV proton beam of 0.5 nA. As a result of comparing a EBT film result, 2D prompt-gamma distribution measured for $9{\times}10^9$ protons is similar to 2D proton dose distribution. In addition, the 45 MeV estimated beam range by profile distribution of 2D prompt gamma distribution was $17.0{\pm}0.4mm$ and was intimately related with the proton beam range of 17.4 mm.

Automated Determination of Prostate Depth for Planning in Proton Beam Treatment

정민호,윤명근,김진성,신동호,박성용,이세병,Cheong, Min-Ho,Yoon, Myong-Geun,Kim, Jin-Sung,Shin, Dong-Ho,Park, Sung-Yong,Lee, Se-Byeong Korean Society of Medical Physics 2009 의학물리 Vol.20 No.3

전립선암의 위치는 방사선 치료도중 변하는 경우가 많으며 이는 종양선량을 낮추고 정상조직선량이 높아질 수 있다. 이 논문의 목적은 방사선 치료중에 전립선암의 위치 및 깊이 변화를 자동적으로 감지하는 시스템을 개발하고 이를 적용해 환자의 국부에 조사되는 방사선량의 변화를 최소화 하는 데 있다. 이 연구에서는 10명의 환자로부터 38장의 영상자료를 통해 수행되었으며 전립선암에 부착된 금-표지자를 이용해 종양의 질량중심을 구하고 이를 기반으로 종양의 위치변화를 감지하였다. 전립선암의 평균적인 위치변화는 좌우와 위아래로 각각 0.9 mm와 2.3 mm이었으며 최고 위치변화는 각 각 3.3 mm와 7.2 mm였다. 일상적으로 전립선암의 양성자치료에 많이 사용되는 마주보는 두 개의 양성자빔(bilateral beam configuration) 조건에서 좌우의 위치변화는 깊이 변화를 의미하며 이는 약 0.7 mm에서 3.3 mm까지 변화하고 있음을 알 수 있었다. 실험결과 종양의 깊이 변화가 1 mm, 2 mm 그리고 3 mm 보다 많이 차이 나는 경우가 각각 42.1%, 26.3% 그리고 2.6%로 나타났다. 이러한 결과를 토대로 봤을 때 양성자치료에서 자동적으로 종양의 깊이 변화를 분석하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있었으며 이를 이용한다면 종양선량을 높이고 정상조직선량을 낮추어 치료효과를 높일 수 있다. Depth of prostate volume from the skin can vary due to intra-fractional and inter-fractional movements, which may result in dose reduction to the target volume. Therefore we evaluated the feasibility of automated depth determination-based adaptive proton therapy to minimize the effect of inter-fractional movements of the prostate. Based on the center of mass method, using three fiducial gold markers in the prostate target volume, we determined the differences between the planning and treatment stages in prostate target location. Thirty-eight images from 10 patients were used to assess the automated depth determination method, which was also compared with manually determined depth values. The mean differences in prostate target location for the left to right (LR) and superior to inferior (SI) directions were 0.9 mm and 2.3 mm, respectively, while the maximum discrepancies in location in individual patients were 3.3 mm and 7.2 mm, respectively. In the bilateral beam configuration, the difference in the LR direction represents the target depth changes from 0.7 mm to 3.3 mm in this study. We found that 42.1%, 26.3% and 2.6% of thirty-eight inspections showed greater than 1 mm, 2 mm and 3 mm depth differences, respectively, between the planning and treatment stages. Adaptive planning based on automated depth determination may be a solution for inter-fractional movements of the prostate in proton therapy since small depth changes of the target can significantly reduce target dose during proton treatment of prostate cancer patients.

A Monte Carlo Simulation Study of a Therapeutic Proton Beam Delivery System Using the Geant4 Code

신정욱,심현하,곽정원,김동욱,박성용,조관호,이세병,Shin, Jungwook,Shim, Hyunha,Kwak, Jungwon,Kim, Dongwook,Park, Sungyong,Cho, Kwan Ho,Lee, Se Byeong Korean Society of Medical Physics 2007 의학물리 Vol.18 No.4

국립암센터에 설치된 양성자 치료기의 빔 전달 시스템에 대하여 Geant4 코드를 이용하여 몬테카를로 전산모사를 수행하였고, 선량검증 도구로써의 이용 가능성에 대하여 연구하였다. 몬테카를로 기술을 기반으로 하는 선량계산은 물질내의 선량분포를 이해하는 데 가장 정확한 방법으로 알려져 있다 외부조사 방사선치료에 있어서 이 방법의 장점을 극대화 하기 위해서는, 빔이 지나가는 곳에 놓여진 노즐 구성요소들의 정확한 모델링과 더불어 초기빔 특성파악은 무엇보다 중요하다. 국립암센터에 설치된 양성자 치료기는 총 3가지 형태-double/single scattering, uniform scanning and pencil-beam scanning-로 치료빔을 조사할 수 있으며, 본 연구진은 Geant4.8.2 코드를 기반으로 double/single scattering 모드를 구성하는 모든 노즐구성요소들에 대하여 모델링 하였다. 특정 치료감이에 대하여 실험치와 일치하는 전산모사의 결과를 얻었다 본 기관에 설치된 양성자치료기에 대한 몬테카를로 전산모사에 대한 기반을 성공적으로 구축하였고, 치료빔에 대하여 정밀한 선량측정에 이용할 수 있다. 치료빔의 전 에너지 영역에 걸쳐 추가적인 커미셔닝을 수행할 것이다. We studied a Monte Carlo simulation of the proton beam delivery system at the National Cancer Center (NCC) using the Geant4 Monte Carlo toolkit and tested its feasibility as a dose verification framework. The Monte Carlo technique for dose calculation methodology has been recognized as the most accurate way for understanding the dose distribution in given materials. In order to take advantage of this methodology for application to external-beam radiotherapy, a precise modeling of the nozzle elements along with the beam delivery path and correct initial beam characteristics are mandatory. Among three different treatment modes, double/single-scattering, uniform scanning and pencil beam scanning, we have modeled and simulated the double-scattering mode for the nozzle elements, including all components and varying the time and space with the Geant4.8.2 Monte Carlo code. We have obtained simulation data that showed an excellent correlation to the measured dose distributions at a specific treatment depth. We successfully set up the Monte Carlo simulation platform for the NCC proton therapy facility. It can be adapted to the precise dosimetry for therapeutic proton beam use at the NCC. Additional Monte Carlo work for the full proton beam energy range can be performed.

CCD기반의 방사선치료 중 실시간 자동 환자 위치보정 시스템 개발: 타당성 연구

신동호,정광주,김미영,손재만,윤명근,임영경,이세병,Shin, Dongho,Chung, Kwangzoo,Kim, Meyoung,Son, Jaeman,Yoon, Myonggeun,Lim, Young Kyung,Lee, Se Byeong 한국의학물리학회 2013 의학물리 Vol.24 No.3

방사선 치료 시 방사선이 조사되는 동안 환자의 움직임을 모니터링하는 것은 치료의 성공을 결정 하는 중요한 요인이다. 따라서 방사선이 조사되는 동안 환자의 움직임을 실시간으로 감시하고 움직인 치료위치를 자동으로 보정 할 수 있는 시스템을 개발 하였다. 원점을 중심으로 직교하게 위치한 2개의 CCD 카메라를 이용하여 3차원적 환자의 위치를 확인 하고, 틀 맞춘 상호교차 비교법(normalized cross-correlation method)을 이용한 영상 본 맞춤(image pattern matching) 방법을 이용한 환자위치 모니터링 시스템을 개발하였다. CCD카메라로부터 촬영된 영상을 컴퓨터로 전달하여 위치 변화를 정량적으로 분석 하여 빔 켜고 끔(beam on and off)를 위한 방아쇠신호(trigger signal)를 발생시키고, 이동치료대(moving couch)의 모터를 제어할 수 있는 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 0.5 mm 이하의 분해능으로 환자의 위치를 자동으로 보정할 수 있었다. Upon radiation treatment, it is the important factor to monitor the patient's motion during radiation irradiated, since it can determine whether the treatment is successful. Thus, we have developed the system in which the patient's motion is monitored in real time and moving treatment position can be automatically corrected during radiation irradiation. We have developed the patient's position monitoring system in which the patient's position is three dimensionally identified by using two CCD cameras which are orthogonal located around the isocenter. This system uses the image pattern matching technique using a normalized cross-correlation method. We have developed the system in which trigger signal for beam on and off is generated by quantitatively analyzing the changes in a treatment position through delivery of the images taken from CCD cameras to the computer and the motor of moving couch can be controlled. This system was able to automatically correct a patient's position with the resolution of 0.5 mm or less.

다중 슬릿 즉발감마선 카메라를 위한 이중모드 신호처리 모듈 개발

박종훈,이한림,김성훈,김찬형,신동호,이세병,정종휘,Park, Jong Hoon,Lee, Han Rim,Kim, Sung Hun,Kim, Chan Hyeong,Shin, Dong Ho,Lee, Se Byeong,Jeong, Jonh Hwi 한국의학물리학회 2016 의학물리 Vol.27 No.1

양성자 치료 시 양성자 빔의 특성을 이용하여 치료 부위에 국부적인 선량을 부여하고 정상조직에 불필요한 선량을 줄이기 위해서는 인체 내 양성자 빔의 비정을 실시간으로 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 24개의 섬광검출기 배열 및 24채널의 신호 처리 시스템으로 구성된 즉발감마선 카메라 모듈을 개발하고 있다. 본 연구에서는 다채널의 섬광 검출기 신호를 처리하기 위하여 이중모드 다채널 신호 처리 모듈을 개발하여 그 성능을 평가해보았다. 성능을 평가한 결과 에너지 교정 모드를 통해 다채널의 섬광검출기에 대하여 동시에 에너지 교정이 가능함을 확인하였고, 이를 통하여 정확하게 3 MeV에 해당하는 측정 하한 값을 결정할 수 있었다. 고속 데이터 획득 모드를 통해 45 MeV 양성자 빔에서 발생한 즉발감마선 분포를 측정한 결과 $3{\times}10^9$개의 양성자 빔에서도 양성자 선량 분포와 유사한 결과를 얻을 수 있었고, 빔 비정을 평가한 결과 $17.13{\pm}0.76mm$로 EBT film을 통하여 측정한 비정인 16.15 mm와 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. In proton therapy, in vivo proton beam range verification is very important to deliver conformal dose to the target volume and minimize unnecessary dose to normal tissue. For this purpose, a multi-slit prompt-gamma camera module made of 24 scintillation detectors and 24-channel signal processing system is under development. In the present study, we have developed and tested a dual-mode signal processing system, which can operate in the energy calibration mode and the fast data acquisition mode, to process the signals from the 24 scintillation detectors. As a result of performance test, using the energy calibration mode, we were able to perform energy calibration for the 24 scintillation detectors at the same time and determine the discrimination levels for the detector channels. Further, using the fast data acquisition mode, we were able to measure a prompt-gamma distribution induced by a 45 MeV proton beam. The measured prompt gamma distribution was found similar to the proton dose distribution at the distal fall-off region, and the estimated beam range was $17.13{\pm}0.76mm$, which is close to the proton beam range of 16.15 mm measured by an EBT film.

원격 품질 보증 시스템을 사용한 세기변조 방사선치료의 예비 모니터링 결과

한영이(Youngyih Han),신은혁(Eun Hyuk Shin),임천일(Chunil Lim),강세권(Se-Kwon Kang),박성호(Sung Ho Park),라정은(Jeong-Eun Lah),서태석(Tae-Suk Suh),윤명근(Myonggeun Yoon),이세병(Se Byeong Lee),주상규(Sang Gyu Ju),안용찬(Yong Chan Ahn) 대한방사선종양학회 2007 Radiation Oncology Journal Vol.25 No.4

목 적: 국내에서 시행되고 있는 세기변조 방사선 치료(IMRT)의 품질 향상을 위하여, 우편으로 시행하는 원격 품질 보증 시스템을 개발하고, 이 시스템의 정확성 확인에 이어서, 국내 의료기관에서 타당성을 검증한다. 대상 및 방법: 원격 품질 보증 시스템은 두경부 팬톰과 IMRT 의 치료계획 지침을 포함하는 사용자 설명서로 구성되어 있다. 두경부 용 팬톰은 내부에 CT 영상에서 분별이 가능한 모사 치료표적(target)과 3개의 위험장기(좌, 우 이하선, 척추)를 포함하고 있으며, 각 모사 장기의 중심에서 열형광 소자(TLD)를 삽입하여 흡수 선량을 측정하도록 구성되어있다. 또한 2차원상의 선량분포를 확인 가능하도록 Gafchromic@EBT 필름을 2개의 평면에 삽입하도록 고안하였다. 고안된 팬톰과 사용자 설명서를 국내의 4개 기관에 보내어, 팬톰에 대한 IMRT 치료계획을 수행하고 치료를 시행하였다. 치료계획 시 예측된 치료표적과 위험장기 내의 각 TLD에서 예측되는 절대 선량과 TLD의 측정값을 비교하였고, 횡단면에서 면의 중심을 지나는 2개의 직교하는 수평선과 수직선상에서 예측되는 상대적인 선량분포 값과 실제 측정값을 비교하였다. 결 과: 치료 표적에서의 선량측정 값은 모두 치료계획시의 예측값과 3% 오차 안에서 일치하였으나(평균오차,1.5%), 좌우 이하선에 해당하는 위험장기에서는 최소 3.3% 최대 19.8%의 차이를 보였다. 척추에 해당하는 위험장기에서의 오차의 범위는 0.7∼14.8%였다. 2차원 선량분포는 3개 기관에 대한 자료를 분석하였는데, 직선상에서 예측 값과 5% 이상의 차이를 보이는 비율이 수평선상에서는 7∼27%, 수직선상에서는 7∼14%였다. 결 론: 본 연구에서 개발한 IMRT치료의 원격 품질보증 시스템과 사용자 설명서는 국내 시행이 가능한 상태로 판단된다. 그러나, 시행 시에 치료표적에서의 오차는 크지 않을 것으로 예상이 되지만, 위험장기에서의 오차는 클 것으로 예상되며, 이에 대한 방안이 마련돼야 할 것이며, 또한 임상의 중요성과 연관해 의미 있는 2차원 선량분포의 기준 마련이 요구된다. Purpose: In order to enhance the quality of IMRT as employed in Korea, we developed a remote monitoring system. The feasibility of the system was evaluated by conducting a pilot study. Materials and Methods: The remote monitoring system consisted of a head and neck phantom and a user manual. The phantom contains a target and three OARs (organs at risk) that can be detected on CT images. TLD capsules were inserted at the center of the target and at the OARs. Two film slits for GafchromicEBT film were located on the axial and saggital planes. The user manual contained an IMRT planning guide and instructions for IMRT planning and the delivery process. After the manual and phantom were sent to four institutions, IMRT was planed and delivered. Predicted doses were compared with measured doses. Dose distribution along the two straight lines that intersected at the center of the axial film was measured and compared with the profiles predicted by the plan. Results: The measurements at the target agreed with the predicted dose within a 3% deviation. Doses at the OARs that represented the thyroid glands showed larger deviations (minimum 3.3% and maximum 19.8%). The deviation at OARs that represented the spiral cord was 0.7∼14.8%. The percentage of dose distributions that showed more than a 5% of deviation on the lines was 7∼27% and 7∼14% along the horizontal and vertical lines, respectively. Conculsion: Remote monitoring of IMRT using the developed system was feasible. With remote monitoring, the deviation at the target is expected to be small while the deviation at the OARs can be very large. Therefore, a method that is able to investigate the cause of a large deviation needs to be developed. In addition, a more clinically relevant measure for the two-dimensional dose comparison and pass/fail criteria need to be further developed.

Dosimetric Influence of Implanted Gold Markers in Proton Therapy for Prostate Cancer

곽정원,신정욱,김진성,박성용,신동호,윤명근,박소아,김동욱,임영경,이세병,Kwak, Jung-Won,Shin, Jung-Wook,Kim, Jin-Sung,Park, Sung-Yong,Shin, Dong-Ho,Yoon, Myong-Geun,Park, So-Ah,Kim, Dong-Wook,Lim, Young-Gyeung,Lee, Se-Byeong Korean Society of Medical Physics 2010 의학물리 Vol.21 No.3

본 연구에서는 양성자 치료에서 치료부위에 금 마커를 삽입하였을 때 양성자 빔의 선량과 그 분포에 미치는 영향을 평가하였다. 1.2 mm 직경에 3 mm 길이의 원통형 금 마커가 사용되었고 양성자 빔의 여러 위치에서 각각의 선량에 미치는 영향을 조사하였다. 3차원 moving 팬텀과 유효 반경이 0.5 mm인 정위적 방사선 치료용 다이로드 검출기를 이용하여 금마커의 방사선 선량으로의 영향을 결정하였다. Gafchromic film을 이용한 필름에 의한 선량 평가도 시행하였다. 그리고 선량-체적관계 히스토그램을 통한 분석을 위하여 GEANT4 전산 모의 도구 모음을 이용한 전산모의를 실시하였다. 마커의 움직임에 대한 영향성을 평가하기 위하여 직장 풍선을 적용하고 금 마커를 삽입한 10명의 환자에 대한 MV 영상을 이용하였다. 하나의 금 마커에 의하여 처방선량의 95% 이하가 들어간 체적은 0.15 cc로 작지만 그 체적은 치료부위 안쪽에 위치하고 평행이동에 대하여 발려져서 없어지지 않았다. 금 마커의 위치와 양성자 빔의 상태에 따라서 선량분포에 각각 다른 영향을 미치고 이는 임상치료에서 충분히 고려되어야 할 것으로 사료된다. This study examined the dosimetric influence of implanted gold markers in proton therapy and the effects of their positions in the spread-out Bragg peak (SOBP) proton beam. The implanted cylindrical gold markers were 3 mm long and 1.2 mm in diameter. The dosimetric influence of the gold markers was determined with markers at various locations in a proton-beam field. Spatial dose distributions were measured using a three-dimensional moving water phantom and a stereotactic diode detector with an effective diameter of 0.5 mm. Also, a film dosimetry was performed using Gafchromic External Beam Treatment (EBT) film. The GEANT4 simulation toolkit was used for Monte-Carlo simulations to confirm the measurements and to construct the dose-volume histogram with implanting markers. Motion data were obtained from the portal images of 10 patients to investigate the effect of organ motions on the dosimetric influence of markers in the presence of a rectal balloon. The underdosed volume due to a single gold marker, in which the dose was less than 95% of a prescribed amount, was 0.15 cc. The underdosed volume due to the presence of a gold marker is much smaller than the target volume. However, the underdosed volume is inside the gross tumor volume and is not smeared out due to translational prostate motions. The positions of gold markers and the conditions of the proton-beam field give different impacts on the dose distribution of a target with implanted gold markers, and should be considered in all clinical proton-based therapies.