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CBCT와 EXACTRAC을 이용한 Spine SBRT의 유용성 평가
최우근,박수연,박도근,송기원,Choi, Woo Keun,Park, Su Yeon,Park, Do Keun,Song, Ki Won 대한방사선치료학회 2013 대한방사선치료학회지 Vol.25 No.2
Purpose: This study is to evaluate the efficacy of the CBCT and EXACTRAC the image on the spine stereotactic body radiation treatment. Materials and Methods: The study compared the accuracy of the dose distribution for changes in the real QA phantom for The shape of the body of the phantom was performed. Novalis treatment artificially set up at the center and to the right, on the Plan 1 mm, 2 mm, 3 mm in front 1 mm, 2 mm, 3 mm and upwards 1 mm, 2 mm, 3 mm and $0.5^{\circ}$ by moving side to side Exactrac error correction and error values of CBCT and plan changes on the dose distribution were recorded and analyzed. Results: Cubic Phantom of the experimental error, the error correction Exactrac X-ray 6D Translation in the direction of the 0.18 mm, Rotation direction was $0.07^{\circ}$. Translation in the direction of the 3D CBCT 0.15 mm Rotation direction was $0.04^{\circ}$. DVH dose distribution using the results of the AP evaluate the change in the direction of change was greatest when moving. Conclusion: ExacTrac image-guided radiation therapy with a common easy and fast to get pictures from all angles, from the advantage of CBCT showed a potential alternative. But every accurate information compared with CT treatment planning and treatment of patients with more accurate than the CBCT ExacTrac the location provided. Changes in the dose distribution in the experiment results show that the treatment of spinal SBRT set up some image correction due to errors at the target and enter the spinal cord dose showed that significant differences appear. 목 적: CBCT와 EXACTRAC을 이용한 Spine 체부정위적방사선 치료 Set up 시 이미지 보정 값과 실제 오차의 차이를 측정하고, 이 오차 값이 미치는 선량분포를 계산하여 CBCT와 EXACTRAC의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: Set up 오차 보정 값과 실제 오차 비교 실험을 위해서 QA용 Cubic phantom (The EASY CUBEr, Euromechanics, Schwarzenbruck, Germany)을 이용하였고, phantom의 중심축을 인위적으로 LR 방향으로 -1 mm, -2 mm, -3 mm SI 방향으로 1 mm, 2 mm, 3 mm 그리고 AP방향으로 1 mm, 2 mm, 3 mm 이동시켰으며, 중심축을 $0.5^{\circ}$씩 좌우로 회전시켜 CBCT와 EXACTRAC의 Auto matching 보정 값과 비교 측정하였으며, 이동된 오차 값을 가정하여 Rando Phantom을 이용한 Spine SBRT 플랜에 적용하여 재계산을 시행하였다. 결 과: Set up 보정 값과 실제 오차 비교실험에서 3D CBCT의 평균값은 LR, SI, AP 방향으로 0.15 mm 회전방향으로 $0.04^{\circ}$였고 EXACTRAC의 평균값은 LR, SI, AP 방향으로 0.18 mm 회전방향으로 $0.07^{\circ}$였다. 이동 값 오차를 가정한 선량 재계산 결과, SI방향 2, 3 mm 이동 시 $V_{10}$ (종양의 용적에 10 Gy가 들어가는 선량) Volume이 각각 10.574%, 10.712%가 나타났고 LR방향 -3 mm 이동 시 12.076%로 가장 높게 나타났다. 결 론: CBCT와 EXACTRAC의 Set up 보정 값과 실제 오차는 1 mm, $0.1^{\circ}$ 미만으로 두 시스템 모두 매우 정밀한 set up 오차보정을 보였다. 그러나 선량 재계산 시 3 mm 이상의 오차가 발생한 경우, Spine SBRT 치료 시 Spinal cord에 들어가는 선량이 $V_{10}$에서 3% 이상 최대선량 13 Gy 이상 증가함으로서 치명적인 흡수선량 오류가 발생할 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 저자는 1회에 한한 Spine SBRT 치료 시 정확도 측면에서 종양의 단면 정보를 위치적으로 제공하는 CBCT가 더 유용할 것으로 사료된다.
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전자선 빔 치료 시 삼차원프린터를 이용하여 제작한 환자맞춤형 볼루스의 유용성 및 선량 정확도 평가
최우근,전준철,주상규,민병준,박수연,남희림,홍채선,김민규,구범용,임도훈,Choi, Woo Keun,Chun, Jun Chul,Ju, Sang Gyu,Min, Byung Jun,Park, Su Yeon,Nam, Hee Rim,Hong, Chae-Seon,Kim, MinKyu,Koo, Bum Yong,Lim, Do Hoon 한국의학물리학회 2016 의학물리 Vol.27 No.2
삼차원 프린터(3DP)를 이용하여 환자맞춤형 전자선 치료용 볼루스(patient specific customized bolus, PSCB)를 제작하는 절차를 고안하고 제안된 방법으로 제작한 PSCB의 선량 정확도를 평가했다. 치료계획장치에서 치료계획표적용적(PTV)에 적합한 전자선 빔과 조사면 크기를 선택하고 초기 선량계산을 수행했다. 계산된 선량분포를 기반으로 PSCB를 그리고 재계산을 수행했다. 수 차례 반복을 통해 최상의 PSCB를 설계하고 설계된 윤곽자료를 DICOMRT 프로토콜을 이용해 자체 제작한 변환프로그램으로 전송했다. PSCB의 윤곽자료는 자체 변환프로그램을 이용해 3DP에서 인식 가능한 파일(STL 포맷)로 변환한 후 3DP를 이용해 제작했다. PSCB의 유용성을 검증하기 위해 2명의 가상 환자(오목, 볼록 유형)를 생성했고 각각의 환자에 가상의 PTV와 정상장기(OAR)을 생성했다. 3D-PSCB 를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때의 선량체적히스토그램(DVH)와 선량 특성을 비교했다. 3D-PSCB 제작의 정확도를 분석하기 위해 필름 선량측정을 통해 선량 정확도를 평가했다. 치료계획 결과와 필름을 이용한 선량분포를 중첩한 후 빔 중심축에서의 심부선량곡선을 구했고 감마분석(3% 선량 오차와 3 mm 거리오차)을 수행 했다. 2명의 가상환자 모두에서 PSCB를 사용한 경우 PTV 선량은 큰 차이를 보이지 않았다. PSCB를 사용할 경우 PSCB를 사용하지 않는 경우에 비해 OAR의 최대 선량, 최소선량, 평균선량은 각각 평균 9.7%, 36.6%, 28.3% 감소했다. 처방선량의 90% 선량($V_{90%}$)을 받는 OAR의 용적은 PSCB를 적용할 경우 약 99% 낮아졌다(14.40 vs $0.1cm^3$). 또한 처방선량의 80% 선량을 받는 OAR 체적도 PSCB를 사용할 경우 약 91% 줄었다(42.6 vs $3.7cm^3$). 감마분석 결과(3%, 3 mm) 오목 및 볼록 볼루스를 적용한 경우 각각 95%, 98% 통과율(pass rate)을 보였다. 3DP를 이용해 PSCB를 제작하는 절차를 정립하고 선량적 정확도를 평가해서 임상적용이 가능한 만족할 만한 결과를 얻었다. 3DP 기술의 빠른 발전에 힘입어 PSCB의 임상적용이 좀 더 쉬워지고 적용대상이 확장될 것으로 생각된다. We develop a manufacture procedure for the production of a patient specific customized bolus (PSCB) using a 3D printer (3DP). The dosimetric accuracy of the 3D-PSCB is evaluated for electron beam therapy. In order to cover the required planning target volume (PTV), we select the proper electron beam energy and the field size through initial dose calculation using a treatment planning system. The PSCB is delineated based on the initial dose distribution. The dose calculation is repeated after applying the PSCB. We iteratively fine-tune the PSCB shape until the plan quality is sufficient to meet the required clinical criteria. Then the contour data of the PSCB is transferred to an in-house conversion software through the DICOMRT protocol. This contour data is converted into the 3DP data format, STereoLithography data format and then printed using a 3DP. Two virtual patients, having concave and convex shapes, were generated with a virtual PTV and an organ at risk (OAR). Then, two corresponding electron treatment plans with and without a PSCB were generated to evaluate the dosimetric effect of the PSCB. The dosimetric characteristics and dose volume histograms for the PTV and OAR are compared in both plans. Film dosimetry is performed to verify the dosimetric accuracy of the 3D-PSCB. The calculated planar dose distribution is compared to that measured using film dosimetry taken from the beam central axis. We compare the percent depth dose curve and gamma analysis (the dose difference is 3%, and the distance to agreement is 3 mm) results. No significant difference in the PTV dose is observed in the plan with the PSCB compared to that without the PSCB. The maximum, minimum, and mean doses of the OAR in the plan with the PSCB were significantly reduced by 9.7%, 36.6%, and 28.3%, respectively, compared to those in the plan without the PSCB. By applying the PSCB, the OAR volumes receiving 90% and 80% of the prescribed dose were reduced from $14.40cm^3$ to $0.1cm^3$ and from $42.6cm^3$ to $3.7cm^3$, respectively, in comparison to that without using the PSCB. The gamma pass rates of the concave and convex plans were 95% and 98%, respectively. A new procedure of the fabrication of a PSCB is developed using a 3DP. We confirm the usefulness and dosimetric accuracy of the 3D-PSCB for the clinical use. Thus, rapidly advancing 3DP technology is able to ease and expand clinical implementation of the PSCB.
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