국내 선형가속기의 포괄적인 품질관리체계에 대한 제언

최상현,박동욱,김금배,김동욱,이재기,신동오,Choi, Sang Hyoun,Park, Dong-wook,Kim, Kum Bae,Kim, Dong Wook,Lee, Jaiki,Shin, Dong Oh 한국의학물리학회 2015 의학물리 Vol.26 No.4

미국의학물리학회는 포괄적인 방사선치료기기의 품질관리를 위한 작업그룹(Task Group: TG) 40 보고서를 1994년 발표한 이후로 세기조절방사선치료, 정위적방사선치료, 및 영상유도방사선치료 등의 고정밀 방사선치료를 포함한 선형가속기에 대한 품질관리를 권고하기 위해 2010년에 AAPM TG-142를 발간하였다. 그리고 최근 국내에서도 최신 치료기법에 대한 품질관리의 필요성에 따라 원자력안전위원회는 원자력안전위원회고시 제2015-005호 "의료분야의 방사선안전관리에 관한 기술기준"을 발표하였다. 원자력안전위원회고시에는 각 의료기관에서 품질관리전문인력을 두어 품질관리 조직 및 직무, 품질관리에 필요한 장비, 품질관리 방법/주기/관리오차 및 관리오차 초과 시 조치방법 등에 대한 내용이 포함된 품질관리절차서를 수립하고 품질관리를 수행하도록 규정되어 있다. 이에 따라 의료기관에서는 3차원 입체조형방사선치료, 세기조절방사선치료, 정위적방사선치료 등과 같은 방사선치료유형별(Non-IMRT, IMRT, SRS/SBRT)로 방사선치료기기에 맞는 품질관리 항목, 주기 및 관리오차를 설정하고, 적절한 품질관리 장비 등을 사용하여 기관의 실정에 맞게 품질관리를 수행하여야 한다. 그러나 국내에는 선형가속기의 체계적인 품질관리를 구축할 수 있는 지침서나 학회 보고서 등이 미비하여 현재 각 의료기관별로 각기 다른 품질관리의 항목, 주기 및 관리오차를 설정하여 품질관리를 수행하고 있는 실정이다. 그러므로 본 논문에서는 방사선치료의 안전성 및 정확성을 확보하기 위해 원자력안전위원회 고시 및 TG-142에 기반한 국내 실정에 적합한 선형가속기에 대한 품질관리체계 구축 방안 등을 제안하였다. 제안된 선형가속기에 대한 품질관리 체계는 다른 고정밀 방사선치료기기 등의 품질관리 체계 구축에도 도움이 될 것으로 사료된다. American Association of Physicists in Medicine (AAPM) Published Task Group 40 report which includes recommendations for comprehensive quality assurance (QA) for medical linear accelerator in 1994 and TG-142 report for recommendation for QA which includes procedures such as intensity-modulated radiotherapy (IMRT), stereotactic radiosurgery (SRS) and stereotactic body radiation therapy (SBRT) in 2010. Recently, Nuclear Safety and Security Commission (NSSC) published NSSC notification no. 2015-005 which is "Technological standards for radiation safety of medical field". This notification regulate to establish guidelines for quality assurance which includes organization and job, devices, methods/frequency/tolerances and action levels for QA, and to implement quality assurance in each medical institution. For this reason, all of these facilities using medical machine for patient treatment should establish items, frequencies and tolerances for proper QA for medical treatment machine that use the techniques such as non-IMRT, IMRT and SRS/SBRT, and perform quality assurance. For domestic, however, there are lack of guidelines and reports of Korean Society of Medical Physicists (KSMP) for reference to establish systematic QA report in medical institutes. This report, therefore, suggested comprehensive quality assurance system such as the scheme of quality assurance system, which is considered for domestic conditions, based the notification of NSSC and AAPM TG-142 reports. We think that the quality assurance system suggested for medical linear accelerator also help establishing QA system for another high-precision radiation treatment machines.

6 MV 광자빔에 대한 MicroLion 액체이온함의 특성 연구

최상현,허현도,김성훈,지영훈,김금배,김우철,김헌정,신동오,김찬형,Choi, Sang-Hyoun,Huh, Hyun-Do,Kim, Seong-Hoon,Ji, Young-Hoon,Kim, Kum-Bae,Kim, Woo-Chul,Kim, Hun-Jeong,Shin, Dong-Oh,Kim, Chan-Hyeong 한국의학물리학회 2011 의학물리 Vol.22 No.4

최근 PTW사에서는 물등가물질로 구성되어 있고, 측정체적(sensitive volume, $0.002cm^3$)이 매우 작은 MicroLion 액체이온함을 내놓았다. 본 연구의 목적은 외부방사선 치료용 광자빔에 대해 MicroLion 액체이온함의 선량선형성, 선량률의존성, 공간분해능, 그리고 출력인수와 같은 선량측정학적 특성을 조사하는 것이다. 이 결과를 Semiflex 이온함($0.125cm^3$), Pinpoint 이온함($0.015cm^3$), 다이오드 검출기($0.0025mm^3$)의 결과와 비교분석하여 소조사면 측정에 적절한지를 평가하고 자 하였다. Varian clinac 2300 C/D의 6 MV 광자빔에서 측정하였으며, MP3 물팬톰(PTW, Freiburg)을 이용하였다. 공간분해능은 반음영(penumbra)을 측정하여 평가하였으며, $0.5{\times}0.5cm^2$에서 $10{\times}10cm^2$까지 다양한 조사면에 대하여 측정하였다. 출력인수는 $0.5{\times}0.5cm^2$에서 $40{\times}40cm^2$에 대하여 측정하였다. 선량에 따른 MicroLion 액체이온함의 측정값은 선형적인 비례성을 보였다. 그러나 선량률은 100 MU/min와 600 MU/min에 의한 측정값의 차이가 최대 5%의 차이를 보였으며, 선량율이 커질수록 출력선량이 작아지는 결과를 보였다. 공간분해능의 경우 조사면 $0.5{\times}0.5cm^2$에서 $10{\times}10cm^2$까지의 측방선량분포 비교에서 Semiflex 이온함을 제외한 다른 모든 검출기들의 경우 2% 이내에서 일치하였다. 출력선량은 $2{\times}2cm^2$에서 $10{\times}10cm^2$ 조사면에서 Semiflex 검출기 대비 모든 검출기가 2% 이내에서 잘 일치하였다. 연구 결과 MicroLion 액체이온함은 물등가물질로 이루어져 있으며, 감응 면적이 매우 작기 때문에 소조사면에서 매우 유용할 것으로 사료된다. Recently PTW developed a MicroLion liquid ionization chamber which is water_equivalent and has a small sensitive volume of $0.002cm^3$. The aim of this work is to investigate such dosimetric characteristics as dose linearity, dose rate dependency, spatial resolution, and output factors of the chamber for the external radiotherapy photon beam. The results were compared to those of Semiflex chamber, Pinpoint chamber and Diode chamber with the sensitive volumes of $0.125cm^3$, $0.03cm^3$ and $0.0025cm^3$, respectively and evaluated to be suitable for small fields. This study was performed in the 6MV photon energy from a Varian 2300 C/D linac accelerator and the MP3 water phantom (PTW, Freiburg) was used. Penumbras in the varios field sizes ranged from $0.5{\times}0.5cm^2$ to $10{\times}10cm^2$ were used to evaluate the spatial resolution. Output factors were measured in the field sizes of $0.5{\times}0.5$ to $40{\times}40cm^2$. Readings of the chamber was linearly proportional to dose. Dose rate dependency was measured from 100 MU/min to 600 MU/min, showed a maximum difference of 5.0%, and outputs decreased with dose rates. The spatial resolutions determined with comparing profiles for the field sizes of $0.5{\times}0.5cm^2$ to $10{\times}10cm^2$ agreed between every detector except the Semiflex chamber to within 2%. Outputs of detectors were compared to that of Semiflex chamber and showed good agreements within 2% for every chamber. This study shows that MicroLion chamber characterized by a high signal-to-noise ratio and water equivalence could be suitable for the small field dosimetry.

Co-60 빔에서 액체 전리함의 이온 수집 효율 결정 연구

최상현,김찬형,Choi, Sang Hyoun,Kim, Chan Hyeong 한국의학물리학회 2014 의학물리 Vol.25 No.1

액체 전리함은 공동 전리함과 달리 감응매질이 물 등가물질로 이루어져 있어서, 감도가 매우 높아서 충분히 작게 만들 수 있기 때문에 기준 조사면 뿐만 아니라 소조사면의 선량 평가에 유용하다는 장점이 있지만, 이온 재결합 손실 계산에 있어 초기 재결합과 일반 재결합을 모두 고려해야 하므로, 사용상에 어려움이 따른다. 본 연구에서는 연속 빔인 코발트 60 빔에서 PTW사의 microLion 액체 전리함을 이용하여 Greening 이론식과 이선량률법 및 다른 실험을 이용하여 수집효율을 구하고, 비교하는 연구를 수행하였다. 이는 코발트 장비인 Theratron 780과 물팬톰을 이용하여 수행하였으며, 선량률에 따른 microLion 전리함의 전하량을 측정하기 위해 0.6 cc 공동 전리함을 같은 조건에서 동시에 측정하였다. 이때 선량률의 범위는 0.125~0.746 Gy/min이였으며, 각 선량률에서 +400, +600 및 +800 전압에 대하여 액체 전리함을 이용하여 전하량을 측정하였다. 측정된 데이터를 이용하여 세 가지 방법에 따라 계산된 수집효율은 대체로 1% 이내로 일치하였다. 특히 본 연구에서 실험을 통해 구한 수집효율은 가장 낮은 두 선량률을 제외하고는 0.3% 이내로 잘 일치함을 보였다. 이선량률법의 경우 Greening 이론식과 비교하여 대체로 1% 이내의 차이를 보였지만, 두 선량률의 차이가 적을 때 대략 4% 가까운 차이를 보임을 확인하였다. TRS-398 물흡수선량 프로토콜에서 권고하는 표면과 선원간의 거리가 80 cm이고, 깊이 5 cm에서 Greening 이론법과 이선량률법, 본 연구에서 실험을 통해 얻은 방법에 의한 이온 재결합 보정계수는 각각 1.0233, 1.0239, 1.0316으로, 이 조건에서 대략 3%의 이온 재결합에 의한 손실이 발생함을 확인하였다. 본 연구에서 실험을 통해 이온 재결합 손실을 계산하는 방법은 다른 두 선량률에서 액체 전리함의 보정된 전하량을 이용하여 손쉽게 결정할 수 있기 때문에 연속 빔에서 선량 평가 시에 매우 유용하게 사용될 수 있으리라 판단된다. Liquid ionization chamber is filled with liquid equivalent material unlike air filled ionization chamber. The high density material allow very small-volume chamber to be constructed that still have a sufficiently high sensitivity. However liquid ionization chamber should be considered for both initial recombination and general recombination. We, therefore, studied using the Co-60 beam as the continuous beam and the microLion chamber (PTW) for comparing the ion collection efficiency by Greening theory, two-dose rate method and our experiment method. The measurements were carried out using Theratron 780 as the cobalt machine and water phantom and 0.6 cc Farmer type ionization chamber was used with microLion chamber in same condition for measuring the charge of microLion chamber according to the dose rates. Dose rate was in 0.125~0.746 Gy/min and voltages applied to the microLion chamber were +400, +600 and +800 V. As the result, the collection efficiency by three method was generally less than 1%. In particular, our experimental collection efficiency was in good agreement within 0.3% with Greening theory except the lowest two dose rates. The collection efficiency by two-dose rate method also agreed with Greening theory generally less than 1%, but the difference was about 4% when the difference of two dose rates were lower. The ion recombination correction factors by Greening theory, two-dose rate method and our experiment were 1.0233, 1.0239 and 1.0316, respectively, in SSD 80 cm, depth 5 cm recommended by TRS-398 protocol. Therefore we confirmed that the loss by ion recombination was about 3% in this condition. We think that our experiment method for ion recombination correction will be useful tool for radiation dosimetry in continuous beam.

체적변조회전치료에서 Hybrid Optimized VMAT Phantom (HOVP)을 이용한 실시간 환자 맞춤형 정도관리를 위한 예비연구

허현도,최상현,김우철,김헌정,김금배,김성훈,조삼주,민철기,조광환,이상훈,이석,심장보,신동오,지영훈,Huh, Hyun-Do,Choi, Sang-Hyoun,Kim, Woo-Chul,Kim, Hun-Jeong,Kim, Kum-Bae,Kim, Seong-Hoon,Cho, Sam-Ju,Min, Chul-Kee,Cho, Kwang-Hwan,Lee, Sang-Hoon 한국의학물리학회 2011 의학물리 Vol.22 No.4

다엽콜리메이터, 겐트리회전, 선량율 등에서 형성되는 플루언스 맵을 이용하여 환자 맞춤형 치료 선량검증이 가능한지 알아보았다. 플루언스 맵은 2D 배열 검출기로 측정하였고, 동일 치료계획을 팬톰 내에서 이온전리함, 필름, 유리선량계 등을 이용하여 측정 비교하였다. 목표점에서 체적감마인자(volume gamma index, 3%, 3 mm)기준에 통과율은 $85.22%{\pm}1.7$(RT_target), $89.96%{\pm}2.15$였고, G4는 $95.14%{\pm}1.18$이었다. 선량 전달 오차는 선량이 급격히 변화는 영역(G1, G2, G3)과 주요장기(G4)에서 각각 $11.72%{\pm}0.531$, $-11.47%{\pm}0.991$, $7.81%{\pm}0.857$, $-4.14%{\pm}0.761$이었다. 이온전리함 측정값의 상대오차는 각각 평균 $-1.02%{\pm}0.222$ (Rt_target), $0.96%{\pm}0.294$ (Lt_target)이었다. 필름의 감마인자(3%, 3 mm) 기준 평균 통과율은 $92.59%{\pm}3.312$이었다. 유리선량계 상대 오차는 8.3% (G1), -5.4% (G2), 7.2% (G3), 6.1% (G4)이었다. 체적변조회전방사선 치료(VMAT)시 실시간 플루언스 맵 측정을 통한 실시간 환자 맞춤형 선량 검증이 가능할 것으로 사료되었다. The purpose of this was to investigate the measurement of fluence dose map for the specific patient quality assurance. The measurement of fluence map was performed using 2D matrixx detector. The absorbed dose was measured by a glass detector, Gafchromic film and ion chamber in Hybrid Optimized VMAT Phantom (HOVP). For 2D Matrixx, the results of comparison were average passing rate $85.22%{\pm}1.7$ (RT_Target), $89.96%{\pm}2.15$ (LT_Target) and $95.14%{\pm}1.18$ (G4). The dose difference was $11.72%{\pm}0.531$, $-11.47%{\pm}0.991$, $7.81%{\pm}0.857$, $-4.14%{\pm}0.761$ at the G1, G2, G3, G4. In HOVP, the results of comparison for film were average passing rate (3%, 3 mm) $93.64%{\pm}3.87$, $90.82%{\pm}0.99$. We were measured an absolute dose in steep gradient area G1, G2, G3, G4 using the glass detector. The difference between the measurement and calculation are 8.3% (G1), -5.4% (G2), 6.1% (G3), 7.2% (G4). The using an Ion-chamber were an average relative dose error $-1.02%{\pm}0.222$ (Rt_target), $0.96%{\pm}0.294$ (Lt_target). Though we need a more study using a transmission detector. However, a measurement of real-time fluence map will be predicting a dose for real-time specific patient quality assurance in volume modulated arc therapy.

Co-60 감마선을 이용한 광자극발광선량계의 재현성, 선형성, 선량의존성에 대한 특성평가

한수철,최상현,박승우,김철항,정해조,김미숙,유형준,김찬형,지영훈,이철영,김금배,Han, Su Chul,Choi, Sang Hyoun,Park, Seungwoo,Kim, Chul Hang,Jung, Haijo,Kim, Mi-Sook,Yoo, Hyung Jun,Kim, Chan Hyeong,Ji, Young Hoon,Yi, Chul Young,Kim, Kum 한국의학물리학회 2014 의학물리 Vol.25 No.1

We aimed to evaluate the dosimetric characteristics of reproducibility, linearity and dose dependence of optical stimulated luminance dosimeter (OSLD) in the Co-60 Gamma-rays and to analyze with a precedent study in field of the diagnostic radiography and radiotherapy. The reproducibility was 0.76% of the coefficient of variation, the homogeneity was within 1.5% of the coefficient of variation and OSLD had supra-linear response more than 3 Gy. So the correlation between dose and count was fitted by quadratic function. The count depletion by repeated reading was 0.04% per reading regardless of the irradiated dose. And the half time of decay curve according to the irradiated dose was 0.68 min. with 1 Gy, 1.04 min. with 5 Gy, and 1.10 min. with 10 Gy, respectively. In case of annealing for 30 min, the removal rate was 88% with 1 Gy, 90% with 5 Gy, and 92% with 10 Gy, respectively and 99% in case of annealing time for 4 hour. It is feasible to use OSLDs for dose evaluation in Co-60 Gamma-rays when considering the uncertainty on the procedure according to the irradiated dose. 본 연구는 Co-60 감마선에서 광자극발광선량계(OSLD)의 재현성, 선형성 그리고 선량 의존성에 대한 특성평가를 수행하였으며, 기존의 방사선 치료 및 진단에서의 특성연구결과와 비교분석 하였다. 재현성에 대한 평가는 0.76%이며, 배치의 균질성은 1.5% 이내였다. 광자극발광선량계의 선형성 평가에서 3 Gy 이상의 선량에서는 상선형성이 나타나므로 조사된 선량과 카운트 값의 관계를 2차 함수에 적합하여 관계 모델을 만들었다. 반복적인 판독 횟수에 따른 카운트 값의 감소비율은 선량에 관계없이 1회당 0.04% 감소하였다. 방사선 조사 후 광자극발광선량계의 판독시간에 따른 카운트 값의 감쇠 곡선에서 반감기는 선량에 따라 0.68분(1 Gy), 1.04분(5 Gy), 1.10분(10 Gy)이였다. 소자를 30분간 광학적 어닐링 하였을 때 선량에 따라 지워진 정도는 88% (1 Gy), 90% (5 Gy), 92% (10 Gy)가 지워졌으며, 4시간 동안 어닐링 하였을 경우 선량에 관계없이 99%가 지워지는 것을 확인하였다. 광자극발광선량계를 사용하는 과정 사이에서 나타나는 불확도를 조사된 선량에 따라 고려한다면 Co-60 감마선에서 광자극발광선량계를 이용한 정확한 선량 평가가 가능할 것이다.

사이버나이프에서 폐종양 추적 시스템의 정확도 분석

허현도,최상현,김우철,김헌정,김성훈,조삼주,민철기,조광환,이상훈,최진호,임상욱,신동오,Huh, Hyun-Do,Choi, Sang-Hyoun,Kim, Woo-Chul,Kim, Hun-Jeong,Kim, Seong-Hoon,Cho, Sam-Ju,Min, Chul-Ki,Cho, Kwang-Hwan,Lee, Sang-Hoon,Choi, Jin-Ho,Lim, San 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.3

사이버나이프 로봇 방사선 수술 시스템은 환자를 치료하는 동안 환자의 내부 기준 마커를 이용하여 종양의 위치를 실시간으로 추적 할 수 있는 시스템이다. 최근 폐종양 치료의 경우 기준 마커의 삽입 없이 폐종양의 밀도 차이를 이용하여 실시간 종양 추적을 할 수 있는 폐종양추적시스템이 개발되어 치료에 적용되고 있다. 최근 개발되어 국내 최초 도입된 폐종양 추적치료시스템의 위치 추적 정확도의 분석은 동적흉부 팬톰과 GafChromic film을 이용하였다. 폐종양추적시스템을 이용하여 종양의 위치 추적 정확도는 평균 오차 $0.85{\pm}0.22$ mm로 분석되었다. 기준마커 삽입 없이 폐종양추적시스템을 이용하여 폐종양 치료에 매우 유용한 것으로 판단되었다. To track moving tumor in real time, CyberKnife system imports a technique of the synchrony respiratory tracking system. The fiducial marker which are detectable in X-ray images were demand in CyberKnife Robotic radiosurgery system. It issued as reference markers to locate and track tumor location during patient alignment and treatment delivery. Fiducial marker implantation is an invasive surgical operation that carries a relatively high risk of pneumothorax. Most recently, it was developed a direct lung tumor registration method that does not require the use of fiducials. The purpose of this study is to measure the accuracy of target applying X-sight lung tracking using the Gafchromic film in dynamic moving thorax phantom. The X-sight Lung Tracking quality assurance motion phantom simulates simple respiratory motion of a lung tumor and provides Gafchromic dosimetry film-based test capability at locations inside the phantom corresponding to a typical lung tumor. The total average error for the X-sight Lung Tracking System with a moving target was $0.85{\pm}0.22$ mm. The results were considered reliable and applicable for lung tumor treatment in CyberKnife radiosurgery system. Clinically, breathing patterns of patients may vary during radiation therapy. Therefore, additional studies with a set real patient data are necessary to evaluate the target accuracy for the X-sight Lung Tracking system.

Study of Failure Mode and Effect Analysis in Brachytherapy

Soon Sung Lee(이순성),Dong Wook Park(박동욱),Dong Oh Shin(신동오),Dong Wook Kim(김동욱),Kum Bae Kim(김금배),Yoon-Jin Oh(오윤진),Juhye Kim(김주혜),Na Hye Kwon(권나혜),Kyeong Min Kim(김경민),Sang Hyoun Choi(최상현) 한국방사선학회 2017 한국방사선학회 논문지 Vol.11 No.7

근접방사선치료는 일반적으로 외부방사선치료와 병행하여 수행되고 치료단계가 매우 복잡하며 이로 인해 방사선 사고가 발생될 수 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 근접방사선치료에 사고유형과 영향 분석(Failure mode and effects analysis, FMEA) 방법을 적용하여 프로세스 맵을 구성하고 이를 기반으로 각 치료단계에 대한 위해도를 산출하였다. 프로세스 맵은 “외래 및 진료”와 “근접방사선 모의치료”, “CT 모의 치료”, “근접방사선치료계획”, “방사선치료”로 총 5단계로 구성하였으며, 각 치료단계를 세분화하여 세부단계를 작성하였다. 위해도를 산출하기 위해 의사와 의학물리사, 선량설계사, 방사선사, 간호사가 참여하여 세부단계마다 발생빈도와 심각도, 불검출도를 평가하였다. 전반적으로 프로세스 맵은 각 치료단계마다 환자 신원 확인 절차가 우선적으로 수행되며, 이는 다른 환자로 오인하여 서로 다른 치료계획이 수립되어 방사선사고가 발생될 우려가 있다. 프로세스 맵을 기반으로 작성한 세부단계에 대해 위해도를 평가한 결과, 전반적으로 “외래 및 진료”와 “근접방사선치료계획” 과정이 높은 위해도로 평가되었다. 직종마다 평가한 위해도는 서로 다른 경향을 보였으며, 간호사는 방사선치료를 제외한 모든 과정이 55점 이상의 위해도를 보였으며, “근접방사선 모의치료” 과정이 88.8점으로 가장 높았다. 방사선치료를 수행하는 의료기관마다 치 료단계가 다소 차이가 있으므로 해당 기관에 대한 프로세스 맵을 작성하고 위해도를 산출하여 중점관리 항목을 집중적으로 리스크 관리가 수행되어야 할 것으로 생각된다. Brachytherapy is generally performed in conjunction with external radiation therapy, and the treatment course is very complicated, which can lead to radiation accidents. In order to solve this problem, we designed the process map by applying the failure mode and effects analysis (FMEA) method to the Brachytherapy and scored the risk priority number (RPN) for each treatment course based on this process map. The process map consisted of five steps, Patient consulting , “Brachytherapy simulation , CT simulation , Brachytherapy treatment planning and Treatment . In order to calculate the RPN, doctor, medical physicist, dose planners, therapist, and nurse participated in the study and evaluated occurrence, severity, and lack of detectability at each detail step. Overall, the process map is preceded by a patient identification procedure at each treatment stage, which can be mistaken for another patient, and a different treatment plan may be established to cause a radiation accident. As a result of evaluating the RPN for the detailed steps based on the process map, overall Patient consulting and Brachytherapy treatment planning step were evaluated as high risk. The nurses showed a tendency to be different from each other, and the nurses had a risk of 55 points or more for all the procedures except Treatment , and the Brachytherapy simulation step was the highest with 88.8 points. Since the treatment stage differs somewhat for each medical institution performing radiotherapy, it is thought that the risk management should be performed intensively by preparing the process map for each institution and calculating the risk RPN.

다엽콜리메이터의 선량학적엽간격에 따른 치료계획 정도관리시스템의 효용성 평가

이순성,최상현,민철기,김우철,지영훈,박승우,정해조,김미숙,유형준,김금배,Lee, Soon Sung,Choi, Sang Hyoun,Min, Chul Kee,Kim, Woo Chul,Ji, Young Hoon,Park, Seungwoo,Jung, Haijo,Kim, Mi-Sook,Yoo, Hyung Jun,Kim, Kum Bae 한국의학물리학회 2015 의학물리 Vol.26 No.3

세기조절방사선치료(IMRT)는 복잡하고 정교한 방사선치료 기법을 이용한 환자 치료 시 치료계획의 정확성을 평가하기 위해 첫 치료 시작 전 품질관리를 권고하고 있다. 이 목적 실현을 위해 최근 상용화된 품질관리 소프트웨어를 이용하면 치료 전후의 정확한 방사선량의 전달을 확인할 수 있다. 이에 본 연구에서는 품질관리 시스템 내에 MLC의 선량학적엽간격(DLG)의 변화에 따른 IMRT 치료계획 경우별 계산 결과의 분석을 통해 그 효용성을 평가하고자 한다. MobiusFx에 입력할 MLC 다이나로그 파일(Dynamic MLC Log File)을 획득하기 위하여 HD120 MLC가 장착된 Novalis Tx를 이용하였다. IMRT 치료계획을 수립하기 위해 Eclipse 치료계획시스템을 사용하였으며, IBA사의 I'mRT 팬톰영상에 표적 및 장기 윤곽(다중표적, 전립선, 두경부, C-모양)을 묘사하였다. DLG에 따른 선량분포의 변화를 확인하기 위해서 MLC 다이나로그 파일을 MobiusFX 시스템에 입력하고 각 경우마다 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6 mm로 DLG를 변화시켜 선량계산의 차이를 평가하였다. 선량평가는 허용범위가 3%/3 mm인 3차원 감마지표의 통과율과 DVH 그리고 CC13 전리함에 대한 점선량을 통해 분석하였다. MobiusFx에서 4가지의 경우에 대해 각 DLG 마다의 선량분포를 비교 분석한 결과, 다중표적과 두경부는 DLG가 0.5와 0.7 mm에서 3~5%, 1.0~1.6 mm에서 3% 미만의 선량차이를 보였다. 감마 지수 통과율에서도 0.7 mm 이하의 DLG에서 다중표적 경우의 중앙표적과 상위표적은 30% 미만, PTV와 척수는 81% 미만이었으며, 다른 DLG에서는 95% 이상의 통과율을 보였다. 하위표적과 귀밑샘은 모든 DLG에서 100.0%이었다. 전립선에서 점선량은 모든 DLG에서 3% 미만의 차이를 보였으나 PTV에서 DLG 0.7 mm 이하와 1.0 mm 이상에서는 각각 95% 미만과 98% 이상의 통과율을 보였다. 직장과 방광은 모든 DLG에서 100.0%로 나타났다. C-모양에서 점선량은 1.3 mm를 제외한 모든 DLG에서 3~9%의 차이를 보이며 PTV는 1.0과 1.3 mm의 DLG에서 각각 96.7, 93.0%의 통과율을 보였으나 다른 DLG에서는 86% 미만이었다. 코어에서는 모든 DLG에서 100.0%였다. 본 연구에서는 치료계획 품질관리 시스템에서 DLG 적용 값의 차이에 따라 품질관리의 정확성에 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로 IMRT, VMAT 등 MLC의 움직임을 이용한 방사선치료법의 경우 정확한 품질관리를 위해서는 사용하고 있는 치료장비 및 치료계획시스템에 맞는 적합한 DLG 값을 상호 일치시켜 사용해야 할 것으로 판단된다. For evaluating the treatment planning accurately, the quality assurance for treatment planning is recommended when patients were treated with IMRT which is complex and delicate. To realize this purpose, treatment plan quality assurance software can be used to verify the delivered dose accurately before and after of treatment. The purpose of this study is to evaluate the accuracy of treatment plan quality assurance software for each IMRT plan according to MLC DLG (dosimetric leaf gap). Novalis Tx with a built-in HD120 MLC was used in this study to acquire the MLC dynalog file be imported in MobiusFx. To establish IMRT plan, Eclipse RTP system was used and target and organ structures (multi-target, mock prostate, mock head/neck, C-shape case) were contoured in I'mRT phantom. To verify the difference of dose distribution according to DLG, MLC dynalog files were imported to MobiusFx software and changed the DLG (0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6 mm) values in MobiusFx. For evaluation dose, dose distribution was evaluated by using 3D gamma index for the gamma criteria 3% and distance to agreement 3 mm, and the point dose was acquired by using the CC13 ionization chamber in isocenter of I'mRT phantom. In the result for point dose, the mock head/neck and multi-target had difference about 4% and 3% in DLG 0.5 and 0.7 mm respectively, and the other DLGs had difference less than 3%. The gamma index passing-rate of mock head/neck were below 81% for PTV and cord, and multi-target were below 30% for center and superior target in DLGs 0.5, 0.7 mm, however, inferior target of multi-target case and parotid of mock head/neck case had 100.0% passing rate in all DLGs. The point dose of mock prostate showed difference below 3.0% in all DLGs, however, the passing rate of PTV were below 95% in 0.5, 0.7 mm DLGs, and the other DLGs were above 98%. The rectum and bladder had 100.0% passing rate in all DLGs. As the difference of point dose in C-shape were 3~9% except for 1.3 mm DLG, the passing rate of PTV in 1.0 1.3 mm were 96.7, 93.0% respectively. However, passing rate of the other DLGs were below 86% and core was 100.0% passing rate in all DLGs. In this study, we verified that the accuracy of treatment planning QA system can be affected by DLG values. For precise quality assurance for treatment technique using the MLC motion like IMRT and VMAT, we should use appropriate DLG value in linear accelerator and RTP system.

Analysis of Dose Distribution on Critical Organs for Radiosurgery with CyberKnife Real-Time Tumor Tracking System

허현도,최상현,김우철,김헌정,김성훈,지영훈,김금배,이상훈,최진호,이레나,신동오,Huh, Hyun-Do,Choi, Sang-Hyoun,Kim, Woo-Chul,Kim, Hun-Jeong,Kim, Seong-Hoon,Ji, Young-Hoon,Kim, Kum-Bae,Lee, Sang-Hoon,Choi, Jin-Ho,Lee, Re-Na,Shin, Dong-Oh Korean Society of Medical Physics 2009 의학물리 Vol.20 No.1

본 연구에서는 복부 전용 팬톰을 이용하여 폐 종양을 모델로 실시간 종양 추적 치료 시 종양에 대한 선량 분포와 종양 부근에 인접하여 상대적으로 움직임이 작은 주요장기인 척추의 선량 분포를 3차원과 4차원 전산화 치료계획을 통하여 나타난 선량분포에 대하여 Gafchromic 필름을 이용하여 선량을 비교평가 하였다. 비교 결과 종양의 선량 분포는 감마 지표 3%, 1 mm를 기준으로 일치도가 3차원 및 4차원에서 각각 90.6%, 97.64%이었고, 척추에서는 감마 지표 3%, 2 mm를 기준으로 3차원 및 4차원에서 각각 57.13%, 90.4%로 나타났다. 종양 및 척추에서 4차원 전산화치료계획 계산값은 측정값과 비교할 경우 근소한 차이를 보였으나 3차원 전산화 치료계획 시 종양에 근접하여 움직임이 작은 척추에서는 계산값과 측정값의 차이가 크게 나타났다. 따라서 사이버나이프와 같은 장비를 이용하여 호흡에 따라 움직이는 종양을 대상으로 실시간 종양추적 치료 시 4차원 전산화 치료계획이 반드시 필요하다고 사료된다. We measured the dose distribution for spinal cord and tumor using Gafchromic film, applying 3D and 4D-Treatment Planning for lung tumor within the phantom. A measured dose distribution was compared with a calculated dose distribution generated from 3D radiation treatment planning and 4D radiation treatment planning system. The agreement of the dose distribution in tumor for 3D and 4D treatment planning was 90.6%, 97.64% using gamma index computed for a distance to agreement of 1 mm and a dose difference of 3%. However, a gamma agreement index of 3% dose difference tolerence of and 2 mm distance to agreement, the accordance of the dose distribution around cord for 3D and 4D radiation treatment planning was 57.13%, 90.4%. There are significant differences between a calculated dose and a measured dose for 3D radiation treatment planning, no significant differences for 4D treatment planning. The results provide the effectiveness of the 4D treatment planning as compared to 3D. We suggest that the 4-dimensional treatment planning should be considered in the case where such equipments as Cyberknife with the real time tracking system are used to treat the tumors in the moving organ.

호흡 동조 구동 팬톰을 이용한 호흡패턴에 따른 4DCT, Slow-CT의 내부표적체적 변화 연구

이순성,최상현,민철기,지영훈,김미숙,유형준,김찬형,김금배,Lee, Soon Sung,Choi, Sang Hyoun,Min, Chul Kee,Ji, Young Hoon,Kim, Mi-Sook,Yoo, Hyoung Jun,Kim, Chan Hyeong,Kim, Kum Bae 한국의학물리학회 2014 의학물리 Vol.25 No.1

본 연구에서는 호흡 동조 구동 팬톰을 이용하여 5가지의 호흡패턴에 따른 4DCT와 Slow-CT의 내부표적체적(ITV) 변화를 비교 분석하였다. 각 호흡패턴마다 호흡주기 1~4초와 표적 진폭 1~3 cm를 적용하여 4DCT와 Slow-CT를 각 3회 촬영하였다. 촬영한 영상들은 Eclipse 치료계획 시스템으로 표적을 윤곽 묘사하고 내부표적체적(ITV) 길이와 체적을 측정하였으며, 4DCT, Slow-CT의 ITV 길이와 체적의 평균값을 이론값과 비교하여 분석하였다. 4DCT에서의 ITV 길이와 체적은 호흡주기가 길수록, 표적 진폭이 짧을수록 이론값과의 차이가 감소하는 경향을 보였다. Slow-CT에서는 표적 진폭이 커질수록 4DCT와 마찬가지로 이론값과의 차이가 커졌으나 호흡주기에 따른 ITV 길이와 체적의 변화는 호흡주기 1초에서 가장 이론값 비슷하였고 2~4초 내에서는 재현성의 변화가 근소했다. 호흡패턴에 따라서는 4DCT, Slow-CT 모두 ITV 길이와 체적에 대해 A패턴에서 가장 높은 재현성을 보였고, B, C, D패턴은 서로 비슷한 차이를 보였으며 E패턴은 다른 네 패턴에 비해 이론값과의 차이가 가장 컸다. 4DCT에 대한 Slow-CT의 ITV 길이와 체적의 차이는 모든 호흡패턴에 대하여 호흡주기가 길수록, 표적 진폭이 클수록 증가하였다. 4DCT와 Slow-CT 영상간의 ITV 길이 및 체적에 대한 재현성을 비교했을 때 Slow-CT가 4DCT에 비해 평균적으로 약 22% 낮았으며, 호흡패턴에 따라 상, 하 방향에 대해 표적의 재현성이 달라졌다. A, B, C패턴의 경우 상, 하 방향으로 3 mm, E패턴은 상 방향에 비해 하 방향에서 5 mm의 차이를 보인 반면에 D패턴에서는 상 방향으로는 차이가 없었으나 하 방향으로 1.45 cm의 차이가 났다. 따라서 4DCT에 대하여 Slow-CT에 표적 움직임을 고려한 여유를 설정할 경우에는 호흡패턴에 따라 상, 하 방향에 다른 여유를 정의해야 한다고 판단된다. 향후 환자의 호흡신호를 바탕으로 CT 영상을 분석할 때 본 연구에서 수행한 데이터가 유용하게 사용될 것으로 사료된다. The objective of this study is to investigate the difference of ITV lengths and ITVs between 4DCT and Slow-CT images according to respiratory patterns using a respiratory motion phantom. The respiratory periods 1~4 s and target motion 1~3 cm were applied on each respiratory pattern. 4DCT and Slow-CT images were acquired for 3 times. 4DCT and Slow-CT ITVs were measured with contouring the target in the Eclipse RTP system. The measured ITV lenghts and ITVs in 4DCT and Slow-CT images were compared to the known values. For the ITV lengths and ITVs in the 4DCT, the difference of them were reduced as the respiratory period is longer and target motion is shorter. For the Slow-CT, there was same tendency with change in 4DCT ITV lengths and ITVs about target motion. However, the difference of ITV lengths and ITVs for the respiratory periods were the lowest in respiratory period 1 second and different slightly within respiratory period 2-4 seconds. According to the respiratory patterns, pattern A had the highest reproducibility. Pattern B, C and D were showed the difference similar to each other. However, for pattern E, the reproducibility was the lowest compared with other four patterns. The difference of ITV lengths and ITVs between Slow-CT and 4DCT was increased by increasing the respiratory periods and target motion for all respiratory patterns. When the difference of Slow-CT ITV lengths and ITVs were compared with that of 4DCT ITV lengths and ITVs, Slow-CT ITV lengths and ITVs were approximately 22 % smaller than 4DCT, and the representations of target were different in each pattern. In case of pattern A, B and C, length difference was 3 mm at S (superior) and I (inferior) direction, and the length difference of pattern D was 1.45 cm at only "I" direction whereas the length difference of pattern E was 5 mm longer in "S" direction than "I" direction. Therefore, the margin in SI directions should be determined by considering the respiratory patterns when the margin of Slow-CT is compensated for 4DCT ITV lengths. Afterward, we think that the result of this study will be useful to analyze the ITV lengths and ITVs from the CT images on the basis of the patient respiratory signals.