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.

색깔과 질감을 이용한 영역별 영상 검색

곽정원(Jung Won Kwak),조남익(Nam Ik Cho) 한국방송·미디어공학회 2000 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2000 No.-

Monte Carlo Simulation of the Carbon Beam Nozzle for the Biomedical Research Facility in RAON

배재범,조병철,곽정원,박우윤,임영경,정현태,Bae, Jae-Beom,Cho, Byung-Cheol,Kwak, Jung-Won,Park, Woo-Yoon,Lim, Young-Kyung,Chung, Hyun-Tai Korean Society of Medical Physics 2015 의학물리 Vol.26 No.1

본 연구에서 한국형 중이온 가속기 RAON에서의 의생물 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족할 수 있도록 Monte Carlo 전산모사를 통한 노즐 설계를 최적화하고자 하였다. 의생명 실험을 위한 빔 조건으로 최대 조사면 크기, 선량균일도 그리고 빔 오염도의 특정 조건을 만족하는 $C^{12}$ 빔 생산이 요구되었다. 이때 최적화된 빔 노즐 설계를 위하여 Monte Carlo 시뮬레이션인 GEANT4 toolkit이 사용되었다. $15{\times}15cm^2$ 이상의 빔 조사면 크기와 3% 이내의 선량 균일도 그리고 전체 선량의 5% 보다 낮은 빔 오염도를 기본적인 조건으로 설정 되었다. 조사면 크기는 쌍극자 자석에 의해서 빔의 각도를 기울여 원형으로 회전하면서 쌍극자 자석의 아래쪽에 위치한 산란판의 두께를 조정하여 최적화 하였다. 빔 스캐닝 각도와 산란판의 두께는 Monte Carlo 시뮬레이션 분석에 의해서 각각 $0.5^{\circ}$와 0.05 cm로 최적의 값을 나타내었다. 선량 균일도와 최대 조사면 크기를 만족하기 위하여 static과 scanning beam을 복합하는 기술을 이용한 새로운 빔 전달 방법을 소개하였다. 중앙 고정용 빔과 빔 축으로부터 $0.5^{\circ}$ 경사각을 가지고 회전하는 빔과 경사각이 없이 바로 들어오는 빔을 조합하여 선량균일도가 1.1%와 빔 조사면의 최대크기가 $15{\times}15cm^2$가 되는 것을 확인하였다. 빔 오염도는 $C^{12}$ 이온과 다른 입자들에 의해서 전달된 흡수선량의 비율로 나타내었다. 물등가 깊이(water equivalent depth) 5 cm에서 17 cm 사이에서의 빔 오염도는 전체 선량에서의 2.5% 미만임을 확인하였으며 이와 같은 결과를 바탕으로, 본 연구에서는 의생명 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족하는 노즐 구조를 설정할 수 있었다. The purpose of the Monte Carlo simulation study was to provide the optimized nozzle design to satisfy the beam conditions for biomedical researches in the Korean heavy-ion accelerator, RAON. The nozzle design was required to produce $C^{12}$ beam satisfying the three conditions; the maximum field size, the dose uniformity and the beam contamination. We employed the GEANT4 toolkit in Monte Carlo simulation to optimize the nozzle design. The beams for biomedical researches were required that the maximum field size should be more than $15{\times}15cm^2$, the dose uniformity was to be less than 3% and the level of beam contamination due to the scattered radiation from collimation systems was less than 5% of total dose. For the field size, we optimized the tilting angle of the circularly rotating beam controlled by a pair of dipole magnets at the most upstream of the user beam line unit and the thickness of the scatter plate located downstream of the dipole magnets. The values of beam scanning angle and the thickness of the scatter plate could be successfully optimized to be $0.5^{\circ}$ and 0.05 cm via this Monte Carlo simulation analysis. For the dose uniformity and the beam contamination, we introduced the new beam configuration technique by the combination of scanning and static beams. With the combination of a central static beam and a circularly rotating beam with the tilting angle of $0.5^{\circ}$ to beam axis, the dose uniformity could be established to be 1.1% in $15{\times}15cm^2$ sized maximum field. For the beam contamination, it was determined by the ratio of the absorbed doses delivered by $C^{12}$ ion and other particles. The level of the beam contamination could be achieved to be less than 2.5% of total dose in the region from 5 cm to 17 cm water equivalent depth in the combined beam configuration. Based on the results, we could establish the optimized nozzle design satisfying the beam conditions which were required for biomedical researches.

유방암 접선조사 치료 방법에 대한 반대쪽 유방에서의 산란선량 평가

반태준,전수동,곽정원,백금문,Ban, Tae-Joon,Jeon, Soo-Dong,Kwak, Jung-Won,Baek, Geum-Mun 대한방사선치료학회 2012 대한방사선치료학회지 Vol.24 No.2

목 적: 암치료 기술의 발전으로 환자의 생존기간이 길어짐에 따라 치료 이후 삶의 질을 증진하고 치료 방법에 의한 부작용을 줄이는 노력에 관심이 집중되고 있다. 본 연구는 유방암 접선조사 치료에서 치료방법 차이가 반대쪽 유방 산란 선량에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 대상 및 방법: 본원에서 제작한 유방 모형 팬텀의 전산화 단층 영상을 이용하여 이클립스 10.0 (Eclipse 10.0, Varian, USA) 치료계획 시스템을 사용하여 $30^{\circ}$ wedge plan, $15^{\circ}$ wedge plan, $30^{\circ}$ EDW (Enhanced dynamic wedge) plan, Non-wedge plan, FIF(Field in Field) plan을 수립하였다. 각 치료계획은 선형가속기 CL-6EX (VARIAN, USA)를 이용하여 400 cGy씩 조사하였고 팬텀의 중심점으로부터 횡축방향으로 1 cm, 3 cm, 5 cm, 9 cm 씩 이동한 지점의 1 cm 깊이에서 전리조(FC 65G, IBA)를 이용하여 내측접선(Medial tangential) 조사와 외측접선(Lateral tangential) 조사에서 발생하는 산란선량을 각각 측정하고 비교 분석하였다. 결 과: 반대쪽 유방 산란 선량을 평가해보았을 때 $30^{\circ}$ wedge plan, $15^{\circ}$ wedge plan, $30^{\circ}$ EDW (Enhanced dynamic wedge) plan, Non-wedge plan, FiF (Field in Field) plan에서 처방선량에 대해 각각 6.55%, 4.72%, 2.79%, 2.33%, 1.87%로 나타났다. 내측접선조사와 외측접선 조사로 나누어 보았을 때 내측접선 조사 측정값은 각각 4.94%, 3.33%, 1.55%, 1.17%, 0.77%로 나타났고 외측접선 조사는 각각 1.61%, 1.40%, 1.24%, 1.16%, 1.10%의 산란 선량이 측정되었다. 결 론: 유방암 접선 조사 치료방법 중 반대쪽 유방에 가장 적은 산란 선량이 발생하는 방법은 FiF plan으로 이때 발생한 산란선량은 팬텀 내에서 기인한 선량이 주로 작용하는 것으로 판단되었다. 가장 많은 산란 선량이 발생하는 치료방법은 $30^{\circ}$ wedge plan이었고 쐐기필터를 비롯한 치료 장비에서 기인한 선량은 3.3%로 평가되었다. 치료계획 시스템은 처방선량에 대해 상대적으로 낮은 산란 선량 영역은 정확성이 떨어지는 것으로 나타났다. 치료 조사야 밖으로 발생하는 산란 선량은 처방 선량에 비해 그 양이 적지만 2차 암 발생 확률과 관련이 있다는 점에서 간과할 수 없는 부분이며 방사선 치료를 결정하는데 있어 고려되어야 할 부분으로 사료된다. Purpose: The concern of improving the quality of life and reducing side effects related to cancer treatment has been a subject of interest in recent years with advances in cancer treatment techniques and increasing survival time. This study is an analysis of differing scattered dose to the contralateral breast using common different treatment techniques. Materials and Methods: Eclipse 10.0 (Varian, USA) based $30^{\circ}$ EDW (Enhanced dynamic wedge) plan, $15^{\circ}$ wedge plan, $30^{\circ}$ wedge plan, Open beam plan, FiF (field in field) plan were established using CT image of breast phantom which in our hospital. Each treatment plan were designed to exposure 400 cGy using CL-6EX (VARIAN, USA) and we measured scattered dose at 1 cm, 3 cm, 5 cm, 9 cm away from medial side of the phantom at 1 cm depth using ionization chamber (FC 65G, IBA). We carried out measurement by separating effect of medial tangential field and lateral tangential field and analyze. Results: The evaluation of scattered dose to contralateral breast, $30^{\circ}$ EDW plan, $15^{\circ}$ wedge plan, $30^{\circ}$ wedge plan, Open beam plan, FIF plan showed 6.55%, 4.72%, 2.79%, 2.33%, 1.87% about prescription dose of each treatment plan. The result of scattered dose measurement by separating effect of medial tangential field and lateral tangential field results were 4.94%, 3.33%, 1.55%, 1.17%, 0.77% about prescription dose at medial tangential field and 1.61%, 1.40%, 1.24%, 1.16%, 1.10% at lateral tangential field along with measured distance. Conclusion: In our experiment, FiF treatment technique generates minimum of scattered dose to contralateral breast which come from mainly phantom scatter factor. Whereas $30^{\circ}$ wedge plan generates maximum of scattered doses to contralateral breast and 3.3% of them was scattered from gantry head. The description of treatment planning system showed a loss of precision for a relatively low scatter dose region. Scattered dose out of Treatment radiation field is relatively lower than prescription dose but, in decision of radiation therapy, it cannot be ignored that doses to contralateral breast are related with probability of secondary cancer.

용적변조회전 방사선치료에서 선량전달의 중단 및 재시작에 따른 정확성 평가

이동형,배선명,곽정원,강태영,백금문,Lee, Dong Hyung,Bae, Sun Myung,Kwak, Jung Won,Kang, Tae Young,Back, Geum Mun 대한방사선치료학회 2013 대한방사선치료학회지 Vol.25 No.1

목 적: 용적변조회전 방사선치료는 겐트리 회전과 다엽콜리메이터, 선량률이 연동되어 진행되며 치료 중 선량 전달의 중단이 발생한 경우 겐트리와 다엽콜리메이터가 최초위치부터 다시 동작하여 정지된 지점부터 선량전달이 재개된다. 본 연구는 용적 변조회전 방사선치료의 치료 중단과 재 진행에 따른 선량전달의 오차를 분석하고자 하였다. 대상 및 방법: 10명의 환자를 대상으로 전산화치료계획시스템(Eclipse V10.0, Varian, USA)을 이용하여 용적변조회전 방사선 치료 계획을 수립하였다. TRILOGY (Varian, USA)의 6 MV 선속을 이용하여 계획된 선량을 이차원 배열 검출기와 CUBE (IBA dosimetry, Germany)팬텀에 조사하였다. OmniPro I'mRT system (V1.7b, IBA dosimetry, Germany)을 통해 4회에 걸쳐 일반적인 선량전달의 일관성을 평가 하고 선량 전달의 중단 또는 도어 인터락 발생으로 인해 선량 전달이 중단되고 최초지점부터 다시 시작되어 조사되는 경우와 비교하여 감마지수(Gamma index)의 변화를 분석하였다. 결 과: 선량 전달이 정상적으로 이루어진 경우에 각각의 감마 평균 신호 값의 차이는 0.1로 나타났고, 선량 전달의 중단이 발생한 경우 0.128로 나타났으며 도어 인터락의 경우 0.141로 나타났다. 각각의 경우 감마 표준편차 값의 차이는 0.071, 0.091, 0.099로 나타났고, 감마 최대값의 차이는 0.286, 0.379, 0.413으로 나타났다. Gamma pass rate (3%, 3 mm)는 허용 오차 범위를 만족하였고, T검증 결과 95% 신뢰구간에서 P-value가 0.05 미만으로 유의한 차이를 보였다. 결 론: 본 실험에서 치료 중 선량 전달의 중단 및 재시작에 관한 정확성을 평가해 본 결과 통계적으로는 차이가 있으나 임상적으로 허용 오차 범위이내로 문제가 없다는 것을 알 수 있었다. 그러나 겐트리와 다엽콜리메이터, 선량률의 연동으로 정확성이 요구되는 치료방법인 만큼 선량적인 측면에서 치료 중단에 따른 차이는 간과할 수 없다. 그러므로 갑작스러운 치료 중단 상황이 발생한 경우 추가적인 정도관리 절차를 통해 정확한 선량평가가 이루어져야 할 것으로 사료된다. Purpose: The accurate movement of gantry rotation, collimator and correct application of dose rate are very important to approach the successful performance of Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT), because it is tightly interlocked with a complex treatment plan. The interruption and restart of dose delivery, however, are able to occur on treatment by various factors of a treatment machine and treatment plan. If unexpected problems of a treat machine or a patient interrupt the VMAT, the movement of treatment machine for delivering the remaining dose will be restarted at the start point. In this investigation, We would like to know the effect of interruptions and restart regarding dose delivery at VMAT. Materials and Methods: Treatment plans of 10 patients who had been treated at our center were used to measure and compare the dose distribution of each VMAT after converting to a form of digital image and communications in Medicine (DICOM) with treatment planning system (Eclipse V 10.0, Varian, USA). We selected the 6 MV photon energy of Trilogy (Varian, USA) and used OmniPro I'mRT system (V 1.7b, IBA dosimetry, Germany) to analyze the data that were acquired through this measurement with two types of interruptions four times for each case. The door interlock and the beam-off were used to stop and then to restart the dose delivery of VMAT. The gamma index in OmniPro I'mRT system and T-test in Microsoft Excel 2007 were used to evaluate the result of this investigation. Results: The deviations of average gamma index in cases with door interlock, beam-off and without interruption on VMAT are 0.141, 0.128 and 0.1. The standard deviations of acquired gamma values are 0.099, 0.091, 0.071 and The maximum gamma value in each case is 0.413, 0.379, 0.286, respectively. This analysis has a 95-percent confidence level and the P-value of T-test is under 0.05. Gamma pass rate (3%, 3 mm) is acceptable in all of measurements. Conclusion: As a result, We could make sure that the interruption of this investgation are not enough to seriously affect dose delivery of VMAT by analyzing the measured data. But this investigation did not reflect all cases about interruptions and errors regarding the movement of a gantry rotation, collimator and patient So, We should continuously maintain a treatment machine and program to deliver the accurate dose when we perform the VMAT for the many kinds of cancer patients.

양성자치료용 보상체의 영상기반 정도 관리 기반 프로그램 개발

김진성,윤명근,김동욱,임영경,곽정원,박소아,신동호,신정욱,이세병,박성용,조관호,Kim, Jin-Sung,Yoon, Myong-Geun,Kim, Dong-Wook,Lim, Young-Kyung,Kwak, Jung-Won,Park, So-Ah,Shin, Dong-Ho,Shin, Jung-Wook,Lee, Se-Byeong,Park, Sung-Yong,Cho, 한국의학물리학회 2008 의학물리 Vol.19 No.1

양성자치료는 양성자의 물리적 특성으로 인해 인체 내의 특정범위에 모든 에너지를 전달하고 감쇠되어 타겟조직 뒤에 존재하는 정상조직에는 방사선이 조사되지 않는 큰 장점을 가진 치료법이다. 이 방법은 인체 내의 암 조직을 타겟으로 했을 때, 빔 방향에서의 타겟의 2차원적인 모양은 황동으로 제작된 블럭을 통해 정상조직에 들어가는 방사선을 차폐하고 마진을 주어서 GTV (eross Tumor Volume)에 90% 이상의 선량이 전달되도록 조절한다. 그리고, 양성자 빔의 날줄방향 (longitudinal)에서의 타겟의 3차원적인 모양을 고려하여 PMMA로 이루어진 보상체(compensator)를 밀링머신으로 조각하여 타겟에 방사선이 정확하게 분포되도록 한다. 이러한 보상체의 정확한 정도 관리를 위해 현재 사용되는 수동적인 방법을 보완하여 X선 영상으로 해당하는 보상체의 영상을 획득하여 이 영상을 기반으로 정도관리를 할 수 있는 방법을 제안하였고, 제안한 방법으로 보상체의 각각의 깎여진 평면의 모양과 두께를 정성적으로 비교 및 평가할 수 있었으며 두 영상의 차이가 80% 이상 맞는 것으로 확인되었다. 이를 바탕으로 영상을 이용한 정도관리 프로그램을 보완하여 추후 실제 양성자치료 정도관리에 사용될 예정이다. The main benefit of proton therapy over photon beam radiotherapy is the absence of exit dose, which offers the opportunity for highly conformal dose distributions to target volume while simultaneously irradiating less normal tissue. For proton beam therapy two patient specific beam modifying devices are used. The aperture is used to shape the transverse extension of the proton beam to the shape of the tumor target and a patient-specific compensator attached to the block aperture when required and used to modify the beam range as required by the treatment plan for the patient. A block of range shifting material, shaped on one face in such a way that the distal end of the proton field in the patient takes the shape of the distal end of the target volume. The mechanical quality assurance of range compensator is an essential procedure to confirm the 3 dimensional patient-specific dose distributions. We proposed a new quality assurance method for range compensator based on image processing using X-ray tube of proton therapy treatment room. The depth information, boundaries of each depth of plan compensatorfile and x-ray image of compensator were analyzed and presented over 80% matching results with proposed QA program.

두경부암에서 2차원 배열 검출기를 이용한 IMRT QA의 불확실성에 대한 연구

반태준,이우석,김대섭,백금문,곽정원,Ban, Tae-Joon,Lee, Woo-Suk,Kim, Dae-Sup,Baek, Geum-Mun,Kwak, Jung-Won 대한방사선치료학회 2011 대한방사선치료학회지 Vol.23 No.2

Purpose: IMRT QA using 2Dimensional array detector is carried out with condition for discrete dose distribution clinically. And it can affect uncertainty of evaluation using gamma method. We analyze gamma index variation according to grid size and suggest validate range of grid size for IMRT QA in Hospital. Materials and Methods: We performed QA using OniPro I'mRT system software version 1.7b on 10 patients (head and neck) for IMRT. The reference dose plane (grid size, 0.1 cm; location, [0, 0, 0]) from RTP was compared with the dose plane that has different grid size (0.1 cm, 0.5 cm, 1.0 cm, 2.0 cm, 4.0 cm) and different location (along Y-axis 0 cm, 0.2 cm, 0.5 cm, 1.0 cm). The gamma index variation was evaluated by observing the level of changes in Gamma pass rate, Average signal, Standard deviation for each case. Results: The average signal for each grid size showed difference levels of 0%, -0.19%, -0.04%, -0.46%, -8.32% and the standard deviation for each grid size showed difference levels of 0%, -0.30%, 1.24%, -0.70%, -7.99%. The gamma pass rate for each grid size showed difference levels of 0%, 0.27%, -1.43%, 5.32%, 5.60%. The gamma evaluation results according to distance in grid size range of 0.1 cm to 1.0 cm showed good agreement with reference condition (grid size 0.1 cm) within 1.5% and over 5% in case of the grid size was greater than 2.0 cm. Conclusion: We recognize that the grid size of gamma evaluation can make errors of IMRT QA. So we have to consider uncertainty of gamma evaluation according to the grid size and apply smaller than 2 cm grid size to reduce error and increase accuracy clinically.

Analytical Anisotropic Algorithm을 사용한 폐암 치료 시 MU 검증 프로그램 적용에 관한 고찰

김종민,김대섭,홍동기,백금문,곽정원,Kim, Jong-Min,Kim, Dae-Sup,Hong, Dong-Ki,Back, Geum-Mun,Kwak, Jung-Won 대한방사선치료학회 2012 대한방사선치료학회지 Vol.24 No.1

목 적: Analytical Anisotropic Algorithm (AAA)을 사용하여 계산된 폐 부위 방사선치료계획은 Pencil Beam Convolution (PBC) Algorithm 기반의 MU 검증 프로그램을 이용하였을 때 MU의 오차가 발생하여 MU 검증 프로그램 사용에 어려움이 있다. 본원에서는 AAA를 사용하여 계산된 치료계획을 검증할 방법에 대하여 연구하였다. 대상 및 방법: Eclipse treatment planning system (Version 8.9, Varian, USA)을 사용하여 폐 부위 정위적체부방사선치료(Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT) 7건에서의 총 57개 조사야(Field) 각각에 대하여 선량계산 알고리즘으로 PBC와 AAA를 사용하여 계산하였다. 수립된 치료계획의 MU를 자체 개발하여 사용 중인 MU 검증 프로그램의 MU와 비교 분석하였다. PBC 알고리즘과 AAA에서 발생한 오차에 영향을 미칠 수 있는 조사야크기(Field size), 방사선이 폐 조직을 통과한 거리, 방사선이 종양 조직을 통과한 거리, 유효깊이(Effective depth) 등 4가지 변수에 대하여 오차와의 상관관계를 상용 프로그램을 이용하여 분석하였다. 결 과: PBC 알고리즘의 오차는 $0.2{\pm}1.0%$로 나타났으며 AAA의 오차는 $3.5{\pm}2.8%$로 나타났다. 또한, 오차에 영향을 미칠 수 있는 4가지 변수에 대해 분석한 결과, 방사선이 폐 조직을 통과한 거리와 MU의 오차와의 관계에서 상관계수 0.648 (P=0.000)로 유의하게 증가하였고, ${\Delta}_{AAA}$=L.P 0.00903+0.02048이라는 MU 보정인자를 산출해 낼 수 있었으며 MU 보정인자를 MU 검증 프로그램에 적용한 결과, 적용 전 $3.5{\pm}2.8%$의 오차는 $0.4{\pm}2.0%$ 이내로 줄어들었다. 결 론: 본 연구에서는 방사선이 폐 조직을 통과한 거리가 커질수록 MU 검증 프로그램과의 오차가 커짐을 알아냈으며, MU보정인자라는 간단한 방법을 통해 AAA 알고리즘의 MU를 검증할 수 있게 되었다. Purpose: There was a problem with using MU verification programs for the reasons that there were errors of MU when using MU verification programs based on Pencil Beam Convolution (PBC) Algorithm with radiation treatment plans around lung using Analytical Anisotropic Algorithm (AAA). On this study, we studied the methods that can verify the calculated treatment plans using AAA. Materials and Methods: Using Eclipse treatment planning system (Version 8.9, Varian, USA), for each 57 fields of 7 cases of Lung Stereotactic Body Radiation Therapy (SBRT), we have calculated using PBC and AAA with dose calculation algorithm. By developing MU of established plans, we compared and analyzed with MU of manual calculation programs. We have analyzed relationship between errors and 4 variables such as field size, lung path distance of radiation, Tumor path distance of radiation, effective depth that can affect on errors created from PBC algorithm and AAA using commonly used programs. Results: Errors of PBC algorithm have showned $0.2{\pm}1.0%$ and errors of AAA have showned $3.5{\pm}2.8%$. Moreover, as a result of analyzing 4 variables that can affect on errors, relationship in errors between lung path distance and MU, connection coefficient 0.648 (P=0.000) has been increased and we could calculate MU correction factor that is A.E=L.P 0.00903+0.02048 and as a result of replying for manual calculation program, errors of $3.5{\pm}2.8%$ before the application has been decreased within $0.4{\pm}2.0%$. Conclusion: On this study, we have learned that errors from manual calculation program have been increased as lung path distance of radiation increases and we could verified MU of AAA with a simple method that is called MU correction factor.

간원개에 위치한 종양에 대한 Anisotropic Analyticalal Algorithm과 Pencil Beam Convolution 알고리즘에 따른 전달선량 비교

박병도,정상훈,박성호,곽정원,김종훈,윤상민,안승도,Park, Byung-Do,Jung, Sang-Hoon,Park, Sung-Ho,Kwak, Jeong-Won,Kim, Jong-Hoon,Yoon, Sang-Min,Ahn, Seung-Do 한국의학물리학회 2012 의학물리 Vol.23 No.2

본 연구에서는 종양이 간원개에 위치한 환자들을 대상으로 Eclipse 치료계획시스템(treatment planning system V8.9 : TPS, Varian)에서 쓰이는 두 종류의 선량계산 알고리즘(pencil beam convolution : PBC, anisotropic Analytical algorithm : AAA)들을 적용하여 육안적종양체적(gross tumor volume : GTV), 내부표적체적(internal target volume : ITV), 계획용표적체적(planning target volume : PTV) 및 주요 관심장기에 전달되는 선량의 변화를 정량적으로 평가하고, 선량분포에 영향을 미칠 수 있는 인자들을 분석하고자 하였다. 본원에서 치료받은 간암환자 20명을 대상으로 하였고 그 중 10명의 환자들에 대해서는 정위적 방사선치료(stereotactic body radiation therapy : SBRT) 기술을 적용, 다른 10명의 환자들에 대해서는 3차원 입체조형 방사선치료(three-dimensional conformal radiation therapy : 3DCRT) 기술을 적용하여 치료하였다. 조사선량은 우선적으로 PBC 알고리즘을 적용하여 선량계산을 하였고 동일한 빔 정렬 및 콜리메이터(Collimator), Monitor Unit (MU) 그리고 Field 가중치를 적용시켜서 AAA 선량계산법으로 다시 계산 한 후, 두 알고리즘에 대한 처방선량 100%에 해당하는 체적(V100)의 lesion coverage factor (CVF) 들을 비교하였다. SBRT 기술을 이용한 환자들의 치료계획에서 전체 PTV에 대한 CVF의 경우, 두 선량계산 알고리즘사이 통계학적으로 유의한 상관관계(p=0.018)를 보였다. 또한, 3DCRT 기술을 이용한 환자들의 치료계획에서는 전체 PTV (p=0.006), 간원개에 위치한 PTV (p=0.013), 전체 ITV (p=0.024)에 대하여 각각 통계학적으로 유의한 상관관계를 보였다. 복부에 위치한 주요 관심장기에 대하여 SBRT 기술을 이용한 환자들의 치료계획에서 정상 간과 신장에 조사되는 최대선량에 대하여 통계학적으로 각각 유의한 상관관계(정상간: p=0.009, 신장: p=0.037)를 보였다. 본 연구에서 선택한 선량변화 예측인자들에 대하여 대응표본 T-검정(paired T-test)을 시행한 결과, 전체 PTV에 대한 간원개에만 위치하는 PTV의 비율($PTV_{dome}$/PTV)과 두 알고리즘에 의한 CVF 비율의 상관관계에 있어서 통계학적으로 유의미한 상관관계를 보였다(p<0.01). 또한, 종양의 크기에 대한 두 알고리즘의 CVF 비율에 있어서 통계학적으로 의미가 있는 상관관계를 보였다(SRS환자 p=0.017, 3DCRT환자 p=0.023). 본 연구에서는 15MV x-ray beam으로 선량을 계산할 때 PBC와 AAA간의 선량계산 차이를 분석하여 선택한 선량변화 예측인자 중 간원개에 위치한 종양의 크기와 계획용 표적체적에 대한 관계성을 알아내었다. 일반적으로 15MV x-ray beam에 의한 선량분포를 정확하게 알아내는 것은 AAA으로도 불충분하다는 것이 일반적인 사실로 받아들여지고 있어 이를 AAA와 PBC간의 차이로 그 정확성을 간접적으로 유추하여 실질적인 선량분포에 대한 치료계획단계에서의 선량분포의 차이의 경향성을 보고자 하였다. The purpose of this study is to evaluate the variation of radiation dose distribution for liver tumor located in liver dome and for the interest organs(normal liver, kidney, stomach) with the pencil beam convolution (PBC) algorithm versus anisotropic Analyticalal algorithm (AAA) of the Varian Eclipse treatment planning system, The target volumes from 20 liver cancer patients were used to create treatment plans. Treatment plans for 10 patients were performed in Stereotactic Body Radiation Therapy (SBRT) plan and others were performed in 3 Dimensional Conformal Radiation Therapy (3DCRT) plan. dose calculation was recalculated by AAA algorithm after dose calculation was performed by PBC algorithm for 20 patients. Plans were optimized to 100% of the PTV by the Prescription Isodose in Dose Calculation with the PBC algorithm. Plans were recalculated with the AAA, retaining identical beam arrangements, monitor units, field weighting and collimator condition. In this study, Total PTV was to be statistically significant (SRS: p=0.018, 3DCRT: p=0.006) between PBC and AAA algorithm. and in the case of PTV, ITV in liver dome, plans for 3DCRT were to be statistically significant respectively (p=0.013, p=0.024). normal liver and kidney were to be statistically significant (p=0.009, p=0.037). For the predictive index of dose variation, CVF ratio was to be statistically significant for PTV in the liver dome versus PTV (SRS r=0.684, 3DCRT r=0.732, p<0.01) and CVF ratio for Tumor size was to be statistically significant (SRS r=-0.193, p=0.017, 3DCRT r=0.237, p=0.023).

두경부암 방사선 치료 시 Aquaplastic Mask가 환자 고정에 미치는 영향

이호연,배선명,김진산,강태영,곽정원,백금문,Lee, Ho-Yeon,Bae, Sun-Myung,Kim, Jin-San,Kang, Tae-Young,Kwak, Jung-Won,Back, Geum-Mun 대한방사선치료학회 2012 대한방사선치료학회지 Vol.24 No.2

목 적: Exactrac 6D couch system을 이용한 2D/2D 정합 결과를 분석하여 두경부암 환자의 방사선 치료 시 사용되는 Aquaplastic mask가 실제 임상에서 환자 위치 고정에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 2010년 6월에서 2011년 6월까지 방사선치료를 받은 두경부암 환자 14명을 대상으로 Exactrac 6D couch system을 이용하여 2D/2D 정합을 통한 영상유도를 실시하였다. 영상 유도 후 획득한 6D 보정 결과 값들을 이용하여 각 값들의 상호 관계 연관성에 대하여 환자에 관련된 부분과 환자에 관련되지 않은 부분으로 나누어 분석하였다. 결 과: 전체 14명의 각 환자에 대한 보정 값들의 환자와 관련된 연관성 분석에서는 Longitudinal 방향과 Pitch 방향의 결정계수($R^2$)값이 0.76, Longitudinal 방향과 Yaw 방향은 0.48, Pitch 방향과 Yaw 방향은 0.42로 나타났으나 환자의 의존도를 제외한 분석에서는 위의 인자들에 대하여 0.03 이하의 값을 나타내었다. 결 론: Aquaplastic mask를 이용한 환자의 고정은 환자와 관련된 여러 가지 인자들로부터 영향을 받는 부분도 있지만 근본적인 mask 자체의 요인도 있음을 확인 할 수 있었다. 이에 대한 보정이 이루어질 경우 두경부암 환자의 치료에 있어 좀 더 정확한 치료가 이루어질 수 있으리라고 사료된다. Purpose: This study aimed to analyze the influence of aquaplastic mask which is used for the radiotherapy for patients with head and neck cancer on patient positioning by analyzing the results of 2D/2D matching with the use of Exactrac 6D couch system. Materials and Methods: 2D/2D matching-based Image guidance was performed with the use of Exactrac 6D couch system on a total of 14 patients with head and neck cancer who received radiotherapy at this hospital in a period from June 2010 to June 2011. The adjusted 6D values obtained after the image guidance were classified into values related with patients and values not related with patients as to the correlation between the results. Results: In the analysis of the relation of each adjusted value to patients, the coefficient of determination ($R^2$) of longitudinal and pitch direction was 0.76, of longitudinal and yaw direction was 0.48, and of pitch and yaw direction was 0.42 although the coefficient of determination for above factors was 0.03 or less when the dependency of patients was excluded. Conclusion: It was demonstrated that intrinsic factors of aquaplastic mask had influence on the immobilization of patients by aquaplastic mask although various factors related with patients had influence on the immobilization of patients. It is believed that if these factors are adjusted, the treatment of patients with head and neck cancer can be more accurate.