A Feasibility Study of the IMRT Optimization with Pseudo-Biologic Objective Function

Byong Yong Yi,Sam Ju Cho,Seung Do Ahn,Jong Hoon Kim,Eun Kyung Choi,Hyesook Chang,Soo Il Kwon 대한방사선방어학회 2001 방사선방어학회지 Vol.26 No.4

Physical Aspect of The Gamma Knife and Its Clinical Application

Byong Yong Yi(이병용) , Hyesook Chang(장혜숙) , Eunkyung Choi(최은경) , C. Jin Whang(황충진) , Y. Kwon(권양) 대한방사선종양학회 1991 Radiation Oncology Journal Vol.9 No.1

정위 방사선 수술 전용의 감마나이프 (LGU-type B)가 아시아에서 처음으로 본원에 설치되었다. 인수 시험을 위하여 기계적 정밀도, 선량률, 각 콜리메이터 크기에 따른 선량 분포등의 특성을 조사하였다. 1990년 5월 7일부터 1990년 9월 10일까지 총 68명 69예의 환자에게 방사선수술을 시행하였다. 환자별로는 AVM 25예(35%), Acoustic tumor가 10예(14%), Pituitary adenoma가 4예(6%) metastaic tumor가 7예(10%) meningioma가 6예(9%) 기타가 18예(26%)등이었다. 질병 및 병소, 크기에 따라 25Gy~100Gy를 1회에 조사하였다. The first Leksell Gamma Knife unit (LGU-type B) for radiosurgery in Asia was installed in Asan Medical Center. Mechanical accuracy, output, dose profiles for each collimators were measure during acceptance test. Sixty eight patients (sixty nine cases) had undergone radiosugery from May 1990 to September 1990. AVM cases were 24 cases (35%), acoustic tumor 10 (14%), pituitary adenoma 4 (6%), metas-tatic tumor 18 (26%), meningioma 6(9%) and others 18 (26%). Dose of 25 Gy-100 Gy was delivered at one time according to disease, location and sizes.

The Comparison of the KAPM Dosimetric Protocol (1990) with the TG-21 and Cλ/CE Method

이병용(Byong Yong Yi),최은경(Eun Kyung Choi),장혜숙(Hyesook Chang) 대한방사선종양학회 1991 Radiation Oncology Journal Vol.9 No.2

방사선 선량의 표준측정법 (한국의학 물리학회 1990) 및 TG-21, Cλ/CE 방법을 비교 연구하였다. 방사선 치료에서 사용되는 광자선과 (4MV-15MV) 전자선 (6MeV-20MeV)을 세 종류의 전리함으로 물팬틈속에서 측정, 평가한 결과를 비교하였다. TG-21과 방사선 선량의 표준 측정법 비교에서는 1% 이내의 작은 차이만을 보여주었으며 그 차이는 주로 ND-Ngas차이에서 나오는 것으로 평가되었다. 그러나 Cλ/CE 방법과의 비교에서는 광자선의 경우 -1.9±0.6%(방사선 선량의 표준 측정에 의한 결과가 높게 나옴) 전자선의 경우 +3.3±1%(방사선 선량의 표준 측정법에 의한 결과가 낮게 나옴)의 차이를 보였다. The comparison of the KAPM Dosimetric Protoco (1990) with the TG-21 and Cλ/CE(ICRU-21 and SCRAD protocol) method is studied. The therapetutic range of radiation (photon 4MV-15MV and electron 6 MeV-20MeV) and three kinds of the chambers were used in the water phantom. The results from TG-21 and KAPM protocol did show much differences (less than 1%) throughout the whole energy range; ND from KAPM protocol and Ngas from TG-21 showed 0.2% deviation mainly from W/e difference between two protocols. But the results from KAPM protocol(1990) and those from Cλ/CE Method showed -1.9±0.6% (KAPM protocol is higher) deviation for photom beam and +3.3±1% (KAPM protocol is lower) deviation for electron beams.

Determination of the Phantom Scatter Factor (Sp Factor) using a small Block in the Phantom

이병용(Byong Yong Yi),홍석민(Seok Min Hong),김재성 (Jae Sung Kim),최은경 (Eun kyung Choi),장혜숙 (Hye sook Chang),이명자 (Myung Za lee),전하정(Ha Chung Chun) 대한방사선종양학회 1992 Radiation Oncology Journal Vol.10 No.1

판톰 산란 인자(Sp) 측정을 위한 새로운 방법을 소개한다. 측정용 전리함을 가릴 수 있는 블록을 이용하여 Sp 인자를 구할 수 있음을 이론적으로 증명하였으며, 이의 검증을 위해 50Co을 이용하여 실험하였다. 이론값과 실험값과의 차이는 1%를 넘지않았다. 이 새로운 방법을 이용하면 고에너지 광자선 측정에서 문제로 대두되고 있는 공기중 측정이 필요 없으며, 작은 블록 차폐물만을 이용하여 Sp 인자를 구할 수 있음을 확인하였다. New measurement method for Sp factors(Phantom Scatter Factors) is presented. The theoretical development of the approach is disscused showing that Sp factors can be obtained from three measurements of ionnization in a blocked, reference field and open field. This method has been tested using 50Co gamma rays. The results were within 1% deviation between the theory and the experiment for the Sp facter. The new method does not need air measurement, and we could determine the Sp factor with a small piece of block

광사선 치료시 Setup 오차에 따르는 Multi-leaf collimator의 Scallop penumbra 변화 효과

이병용(Byong Yong Yi),조영갑(Young Kap Cho),장혜숙(Hyesook Chang) 대한방사선종양학회 1996 Radiation Oncology Journal Vol.14 No.4

목적 : 반복되는 환자 치료에서 환자의 Setup 오차가 Multi-leaf collimator의 scallop penumbra 에 미치는 효과와 이의 임상적 의미를 살펴보고자 하였다. 대상 및 방법 : MLC의 leaf 방향에 대해 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° block 모양을 MLC와 통상적인 block으로 만들었다. 팬톰내에서 필름 측정법으로 통상적인 블록과 MLC가 만든 치료면의 penumbra 차이를 비교하였다. 방사선 치료는 30회 반복할 때의 Setup 오차가 고려된 선량분포를 중첩방식으로 구하였다. 위치 변화값은 연구보고 수치를 근거하여 구하였다. 결과 : 평균 4mm Setup error를 갖는 모델에서 1cm 폭분해능을 갖는 MLC가 만든 penumbra은 기존 차페 블록에서 생긴 penumbra 보다 차페 모양에 0~3cm 증가하는 효과를 볼 수 있었다. 결론 : 치료 조사면을 결정할 때 MLC를 사용하더라도 ICRU 50에 따라 환자의 움직임을 고려하여 치료조사면을 결정하였다면, 기존의 방식과 동일하게 치료면을 정할 수 있으며, 필요에 따라 3mm의 여유를 두면 MLC 치료 조사면 내에 치료 부위가 충분히 포함된다. Purpose : To evaluate the clinical implications of scallop penumbra width that comes from multileaf collimator(MLC) effect by the daily routine patient setup error. Materials and Methods : The angle of 0°, 15°, 30°, 45°, 60° and 75° inclined-radiation block and the MLC. Film dosimetry in the phantom were performed to measure penumbral widths of differences between the dose distributions from the cerrobend block and those of respect the MLC. The patient setup error effect on scallop penumbra was simulated with repeated for the cerrobend block generated field. Results : There are penumbral widths of to 3mm difference between the dose distributions from two kind of field shaping tools. the conventianal block and the MLC with 4mm setup error model and resonlution of 1cm leaf at the isocenter. Conclusion : We need not additive margin MLC. if planning target volume is selected according to the recommendation of ICRU 50. For particlar cases, we can include the target volume with less than 3mm additive margin.

Mavatron KD 선형 가속기에서의 10MV X-선 특성

이병용(Byong Yong Yi)·이명자(Myung Za Lee) 대한방사선종양학회 1988 Radiation Oncology Journal Vol.6 No.1

The beam characteristics and dosimetric measurements of the 10MV X-ray beam from a Mevatron KD linear accelerateor are examined. The Percant Depth Dose (PDD) table and the Tissue Maximum Ratio(TMR) table are taken from measurement as a function of the field size and the depth. The calculated TMR table from PDD table is compared with those from measurement. Other beam characteristics such as output factor, beam profile(including flatness, symmetry and penumbra), wedge, and the variation of Dmax are presented.

전리함 반응 함수의 직접 측정과 이를 이용한 방사선의 실제선량 분포측정

이병용(Byong Yong Yi),이상훈(Sang Hoon Lee),조병철(Byung Chul Cho),김종훈(Jong Hoon Kim),최은경(Eun Kyung Choi),권수일(Soo Il Kwon),장혜숙(Hyesook Chang) 대한방사선종양학회 1997 Radiation Oncology Journal Vol.15 No.1

Purpose : To obtain the actual dose distribution from measured data by deconvolution method using the measured ion chamber response function. Materials and Methods : The chamber response functions for 2 ionization chambers (diameter 5mm, 6.4mm) were measured, and dose profiles were measured for 10×20cm2 field size using two different detectors. The deconvolution of chamber response function from the measured data were performed for these profiles. The same procedures were repeated for 4MV, 6MV and 15MV photon energies. Results : Different dose profiles were obtained for the same field with the chambers which have the different response functions. Nearly the same results could be obtained with deconvolution for the profiles from various detectors. Conclusion : The effect of the chamber response function can be extracted by deconvolution method. Deconvolved dose profile using various ionization chambers gave better dose distributions. Technical improvements are needed for practical application. 목 적 : 전리함의 크기로 인한 공간 분해능의 문제로 나타나는 전리함 반응함수를 제거하여 실제 선량분포를 얻고자 하였다. 대상 및 방법 : 내경 5mm, 6.4mm 등 2개의 서로 다른 크기를 갖는 전리함들과 다이오드, 필름의 반응함수를 구하고, 동일한 방사선 조사면(10×20cm2)의 선량분포 프로파일을 측정하여, 각각 deconvolution 기법으로 보정한 후, 보정된 결과가 일치하는지 비교하였다. 결 과 : 원통형 전리함의 반응함수와 선량분포를 측정하였고, 측정한 선량분포에서 반응 함수의 효과를 deconvolution방법으로 제거하여 실제 선량분포를 찾아내었다. 사용한 에너지는 최대 광자선 에너지 4MV, 6MV, 15MV였으며, 전 에너지 영역에 걸쳐 보정 된 결과가 일치하는 방향으로 변화하였으며, 분해능 증가 효과가 있었다. 결 론 : deconvolution 방법으로 전리함 반응 함수의 효과를 제거했을 때, 여러 측정기를 이용하여 측정한 선량 프로파일의 결과가 일치하는 경향을 볼 수 있어서 deconvolution 방법을 통해 얻은 선량 프로파일을 임상적으로 응용할 수 있음을 알았다

고선량 Ir-192 선원 교정기의 제작 및 특성

이병용(Byong Yong Yi),최은경(Eun Kyung Choi),장혜숙(Hyesook Chang) 대한방사선종양학회 1989 Radiation Oncology Journal Vol.7 No.2

Authors have developed highly reproducible calibration method for the Micro-Selectron HDR Ir-192 system (Nucletron, Netherland). The new jig has a 10cm radius circular hole in the 30cm×30cm×0.2cm acrylic plate, and 5F fllexible bronchial tubes are attached around the hole. The source moves along the circle in the tubes and the ionization chamber is placed verticaly at the center of the circular hole (center of the jig). Dose distribution near the center was derived theoretically, and measured with the film dosimetry system. Theoretical calculation and measurement show the error margin below 0.1% for 1mm or 2mm position deviation. We have measured at 12 and 24 points of circle with 1, 6, 11 and 21 second dwell time of source in order to calculate the activity of the source. Measurements have been repeated daily for 50 days. The accuracy and the reproducibility are below 1% error margin. The half life of the source from our measurement is estimated 73.4±0.4 days.

유사생물학적 대상 함수를 이용한 IMRT 최적화 알고리즘 가능성에 관한 연구

이병용,조삼주,안승도,김종훈,최은경,장혜숙,권수일 대한방사선 방어학회 2001 방사선방어학회지 Vol.26 No.4

세기 조절 방사선 치료 최적화 대상 함수로 이용하기 위하여 유사 생물학적 대상 함수를 고안하여, 그 가능성을 살펴보았다. 치료 계획 장치는 본 연구진이 개발한 RTP Tool Box(RTB)를 사용하였다. 수학적으로 생물학적 대상 함수와 비슷하나, 사용하는 상수들은 물리적인 인자를 사용한 유사 생물학적(Pseudo-biologic) 대상 함수를 도입하였다. 치료하고자 하는 표적에 대하여는 표적 포함인자(TCI, Target Coverage Index) 개념을 도입하였고, 정상 장기에 대해서는 조직성적 인자(OSI Organ Score Index) 개념을 도입하였다. 또한 TCI와 OSI 개념을 사용하여 대상함수 S를 정의하였다. 어떤 종류의 대상 함수를 사용하든 표적 선량의 분포는 비슷한 추세를 보였으나, 유사 생물학적 대상 함수를 사용한 경우 정상 조직의 선량 분포가 물리적인 대상 함수를 사용한 치료 계획보다 낮게 나와 세기조절 방사선 치료의 대상 함수로 사용할 수 있음을 보였다. The pseudo-biologic objective function has been designed for the IMRT optimization. The RTP Tool Box (RTB) was used for this study. The pseudo-biologic function is similar to the biological objective function in mathematical shape, but uses physical parameters. The concepts of the TCI (Target Coverage Index) and the OSI (Organ Score Index) have been introduced for the target and the normal organs, respectively. The pseudo-biologic objective function s has been defined using these TCI and OSI's. The OSI's from the pseudo-biological function showed better results than from the physical functions, while TCI's showed similar tendency. These results revealed the feasibility of the pseudo-biologic function as an IMRT objective function.

폴리스티렌 팬톰의 Scaling factor에 관한 연구

이병용,최은경,장혜숙 울산대학교 의과대학 1993 울산의대학술지 Vol.2 No.2

Authors have measured the output and percent depth dose(PDI) of 4MV and 10MV photon beams in polystyrene phantom to determine the scaling factor of that phantom. Output could he calculated with the TG -21 protocol and the results shows good agreements with those from water phantom(-1.4% for 4MV and 0.6% for 10MV.) And PDD's did not show significant differences between the data from wafter and those from polystyrene phantom.(0.998 for 4MV and 0.977 for 10MV) These results show scaling factors need not to be applied for polystyrene phantom for 4MV and 10MV beams, while TG -21 protocol recommends scaling rackers 0.99 for 4MV, and 1.00 for 10MV photon beams.