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      • 전립선암 환자 양성자치료 시 빔 전달방식에 따른 치료계획 비교

        김윤영,염두석,장요종,강동윤,박정훈,Kim, Youn Young,Youm, Doo Seok,Jang, Yo Jong,Kang, Dong Yun,Park, Jeong Hoon 대한방사선치료학회 2013 대한방사선치료학회지 Vol.25 No.2

        목 적: 전립선암 양성자치료 시 Double Scattering mode (DS)와 Pencil Beam Scanning mode (PBS)에서의 Dose-volume histograms (DVHs)를 분석하여, Conformity Number (CN), Homogeneity indexes (HI)와 선량 별 정상장기의 %Volume을 구하여 선량적합성과 정상장기 보호효과를 비교 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 양성자치료를 받은 9명의 전립선암 환자를 대상으로 Eclipse proton external beam planning system을 사용해 일일선량 2.5 Gy씩 28회, 총 70 Gy가 PTV에 95%가 들어가도록 치료계획을 세웠다. 치료 계획된 DS와 PBS 각각의 DVHs로 PTV의 CN과 HI을 구하여 비교하고 정상장기에 들어가는 선량별 %Volume을 비교하였다. 결 과: PTV의 평균 CN은 DS $0.68{\pm}0.07$에서, PBS $0.79{\pm}0.01$로 16.63% 증가하였다. 평균 HI는 DS $0.12{\pm}0.03$에서, PBS $0.09{\pm}0.01$로 -22.66% 감소하였다. 직장을 제외한 전 관찰자의 모든 정상장기에서 DS보다 PBS에서 들어가는 %Volume이 감소하였고, PBS에서 평균 왼쪽 대퇴골 두에 30 Gy 이상 들어가는 %Volume이 -79.93%로 가장 많이 감소하였으며, 평균 직장에 70 Gy 이상 들어가는 %Volume이 -3.03%로 가장 적게 감소하였다. 결 론: 따라서 전립선암 환자 양성자 치료 시 PBS가 DS보다 선량 적합성에 도달하는데 효과적이며, 정상장기에 들어가는 불필요한 선량을 낮추는데 좋고 특히 대퇴골 두에 들어가는 불필요한 저 선량을 감소시키는데 탁월한 것으로 사료된다. Purpose: After making two plans, the Double Scattering (DS) Mode and The Pencil Beam Scanning (PBS) Mode, of patients on early prostate cancer, we not only compare the dose conformity and the dose homogeneity by analyzing each DVH, CN and HI, but also evaluate normal structures's sparing effect on each mode. Materials and Methods: Planes about nine patients, who did proton therapy, on prostate cancer was setted using the Eclipse proton external beam planning system. The prescription dose, every $2.5 Gy{\times}28$ fractions=70 Gy, was delivered to the PTV. The CN and the HI were getted by anlazing each DVHs for the DS Plan and the PBS Plan. Also, normal structures' %volumes according to dose of the PBS are campared with those of the DS. Results: The average CN of the PTV is increase 16.63% from DS $0.68{\pm}0.07$ to PBS $0.79{\pm}0.01$, and the average IN of the PTV is decrease -22.66 % from DS $0.12{\pm}0.03$ to PBS $0.09{\pm}0.01$. The PBS has litter %Volumes of normal structures than the DS about every patient except Rectum. The average %Volume of Left Femoral Head receiving ${\geq}30$ Gy shows most high decreasing rate, -79.93%, from DS to PBS and the average %Volume of Rectum receiving ${\geq}70$ Gy shows most low decreasing rate, -3.03%, from DS to PBS. Conclusion: Therefore, the PBS is more effective achieving the dose conformity and the dose Homogeneity than DS, and better to reduce unnecessary dose arriving normal structures, especially the femoral heads.

      • 두경부환자 고정기구제작을 통한치료기 가동범위에 관한 고찰

        정도형,심진섭,염두석,최계숙,Jung DoHyung,Shim JinSeop,Youm DuSeok,Choi GyeSuk 대한방사선치료학회 2004 大韓放射線治療技術學會誌 Vol.16 No.2

        목적 : 방사선치료가 발전함에 따라 3D-CRT나 IMRT 등의 새로운 치료기법이 등장하게되었다. 이러한 치료법은 여러 방향의 방사선조사를 필요로 한다. 그러나 지금의 선형가속기만으로는 사실상 여러 방향의 방사선조사에 많은 제약이 따른다. 본원에서는 이러한 장치적제한을 극복하고 궁극적으로 다양한 방향의 선속을 이용함으로서 선량분포를 개선하고자 두경부고정장치를 제작하였다. 이에 기존의 고정장치에 비해 치료기의 가동범위가 얼만큼 효율적으로 개선되었는지를 정량적으로 측정하여 조사하였다. 대상 및 방법 : 선형가속기 Couch에 기존의 고정장치를 놓고 Gantry를 각각 $45^{\circ},\;90^{\circ},\;135^{\circ}$에서 고정시키고 Couch를 돌려 장비의 clearance를 확인한다. 또한 Couch를 $0^{\circ},\;45^{\circ},\;90^{\circ}$에서 고정시키고 Gantry의 clearance를 확인한 후 제작된 Extended Head Holder(EHH)를 Couch에 부착하고 다시 앞에서 시행한 방법과 동일한 과정을 반복함으로서 EHH부착 후의 Gantry와 Couch사이의 clearance의 개선여부를 확인한다. 결과 : Gantry를 고정하고 Couch를 회전시켜본 결과 $45^{\circ}$에서는 큰 차이가 없었으나 $90^{\circ},\;135^{\circ}$로 각도가 커질수록 EHH를 사용한 경우 Couch의 가동범위가 커지는 것으로 나타났으며, Couch를 고정시키고 Gantry를 회전시킨 경우는 $45^{\circ}$에서 EHH를 사용한 경우가 사용하지 않을 경우보다 가동범위가 크게 나타나는 것을 볼 수 있었고 $0^{\circ}$와 $90^{\circ}$에서는 모두다 양호한 가동상태를 보여주었다. 또한 방사선의 후방조사시 EHH의 사용으로 Couch의 frame에 의한 방사선 감쇄를 막을 수 있었다. 결과 : 두경부환자의 치료 시 환자고정기구(EHH)를 제작하여 사용함으로서 보다 많은 방향에서 방사선조사가 가능해지고 이로 인해 보다나은 치료계획을 세울 수 있게 되었으며, 치료장비의 회전에 따른 장비와 환자사이 또는 장비와 장비사이의 안전공간이 보다 많이 확보될 수 있었다. 그리고 외국의 제품에 비해 저렴한 가격으로 제작이 가능하였고 또한 치료소모품의 절약을 가져올 수가 있게 되었다. Purpose : New therapy technique appeared in 3D-CRT or IMRT according to a radiation treatment developing and worked. Such treatment technique requires the radiation irradiation of many direction. It has many restriction at radiation irradiation of many direction to the linear acceleration deception of now actually. Consequently We make new fix device and measure consequently the improvement of the activate range. Method and Material : We upload the fix device on a linear accelerator Couch. We fixed Gantry at 45, 90, 135 and Couch is spin and measure the clearance of the equipment. Couch is fixed at 0 45 90 and measures the clearance of Gantry. We upload the Extended head holder(EHH) on a linear accelerator Couch. and We measure with the experiment of the front. Result : The action range did not have big difference to increase Gantry45. but The activate range of Couch increases the angle in Gantry 90 and Gantry 135 when it uses EHH. The activate range of Gantry increases the angle in Couch 45 when it uses EHH. We showed good activate situation all in Couch 0 and Couch 90. The utility of EHH could keep a behind radiation diminution. Conclusion : The radiation irradiation of many direction comes to be possible the utility of the fix instrument(EHH). The safety space between the patient and equipment or between equipment and equipment increased the utility of the fix device. Also, The manufacture is possible imports to rather cheap price. and We could bring the frugality of the treatment expendable supplies.

      • 조영제 사용이 양성자 Range와 SOBP(Spread-Out Bragg peak)에 미치는 영향

        김호식,최승오,김은숙,전상민,염두석,Kim, Ho Sik,Choi, Seung Oh,Kim, Eun Sook,Jeon, Sang Min,Youm, Doo Seok 대한방사선치료학회 2014 대한방사선치료학회지 Vol.26 No.2

        목 적 : 조영제는 CT모의치료시 정상조직과 악성종양을 구분하는데 뛰어난 대조도를 제공하기 때문에 CT모의치료에 널리 사용하고 있다. 하지만 조영제는 치료계획 CT에서 일시적으로 존재하기 때문에, 치료계획과 실제 치료 사이에는 Hounsfield Unit(HU)의 차이가 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 조영제 사용으로 인한 HU의 변화가 양성자 치료계획에 미치는 영향을 확인 하고자한다. 대상 및 방법 : 20명의 간암 환자에게서 Phase에 따른 HU값의 변화를 측정하였다, 그리고 5명의 양성자치료계획에서 HU변화에 따른 Range와 Spread-Out Bragg peak(SOBP)의 변화를 살펴보았다. Hand made water phantom을 이용하여 깊이와 HU의 변화에 따른 Range와 SOBP의 변화를 확인하였다. 결 과 : 20명 간암 환자의 HU 변화(Pre contrast, Arterial phase, Porta phase)는 간 조직에서 ($58{\pm}5.7$, $75{\pm}9.5$, $117{\pm}14.6$)이었으며 대동맥에서($40{\pm}6.1$, $279{\pm}49.0$, $154{\pm}22.8$)이었다. 5명의 간암 양성자치료계획에서 HU 변화에 따른 Range 변화는 평균 2.5 mm, SOBP 변화는 평균 1.4 mm 이었다. Hand made water phantom study에서는 HU가 증가함에 따라 Range는 감소되었고 SOBP는 줄어들었다. 결 론 : 양성자 치료계획에서 HU값의 변화는 양성자 Range와 SOBP를 변화시켰다. 실제 양성자 빔에서 HU 변화에 따른 Range와 SOBP의 변화에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료 된다. Purpose : Intravenous contrast medium is a substance used to enhance the contrast of normal tissues or malignant tissues within the body. For this reason, intravenous contrast media have been extensively used form treatment-planning CT. However, when the patient is receiving proton therapy, there is no contrast medium in that moment. In this study, evaluate the influence of intravenous contrast medium on proton range and Spread-Out Bragg peak(SOBP) in Treatment Planning System(TPS). Materials and Methods : Hounsfield Unit(HU) value were measured by 20 liver cancer patients with phase change. and evaluate the proton range and SOBP on 5 liver proton treatment plan. By using the hand made water phantom measure the proton range and SOBP on proton treatment plan with changing HU and Depth. Results : Changing value(Pre contrast, Arterial phase, Portal phase) in liver cancer patient were ($58{\pm}5.7$, $75{\pm}9.5$, $117{\pm}14.6$ for liver tissue) and ($40{\pm}6.1$, $279{\pm}49.0$, $154{\pm}22.8$ for aorta), respectively. The mean difference of range was 2.5mm and SOBP was 1.4mm according to HU change. In phantom study, proton range was shorter and SOBP was narrowed with increasing HU. Conclusion : We verify that HU change lead to range and SOBP change in TPS. Additional study is required to verify that change of HU make range and SOBP be changed in actual substance.

      • 3D 프린터를 이용한 Customized Bolus 제작에 관한 연구

        정상민,양진호,이승현,김진욱,염두석,Jung, Sang Min,Yang, Jin Ho,Lee, Seung Hyun,Kim, Jin Uk,Yeom, Du Seok 대한방사선치료학회 2015 대한방사선치료학회지 Vol.27 No.1

        목 적 : 3D 프린터는 입력한 도면을 바탕으로 3차원의 입체 모델을 만들어 낼 수 있는 장비이다. 이러한 특징을 이용하여 방사선치료시 bolus 사용으로 인한 피부와 bolus 사이의 air gap을 최소화 할 수 있는 bolus 제작이 가능하다. 이에 본 연구에서는 3D 프린터를 이용하여 customized bolus를 제작하여 air gap과 target 선량을 상품화된 1 cm bolus와 비교하고자 한다. 대상 및 방법 : 왼쪽 chest wall에 돌출된 종양이 있는 RANDO phantom을 CT 모의치료기를 이용하여 영상 획득 후, CT DICOM 파일을 3D 프린터에 필요한 STL 파일로 변환시켰다. 이것을 이용하여 치료부위의 체표윤곽과 일치하면서 1 cm 두께를 유지하는 customized bolus 주형틀을 3D 프린터로 제작한 후 paraffin wax를 녹여 customized bolus를 만들었다. 이렇게 만들어진 customized bolus와 상품화된 1 cm bolus의 air gap을 확인하였고, air gap으로 인한 차이를 Eclipse를 이용하여 치료계획상 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$와 $V_{95%}$를 비교하였다. 결 과 : customized bolus 제작 기간은 약 3일이 소요되었다. air gap 총 용적은 customized bolus는 평균 $3.9cm^3$, 상품화된 1 cm bolus는 평균 $29.6cm^3$이었다. 상품화된 1 cm bolus를 사용할 때보다 3D 프린터를 이용하여 제작한 customized bolus를 사용하는 것이 air gap을 최소화시켰다. 6 MV photon에서 customized bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 각각 102.8%, 88.1%, 99.1%, 95.0%, 94.4%이었고, 상품화된 1 cm bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 101.4%, 92.0%, 98.2%, 95.2%, 95.7%이었다. proton의 경우 customized bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 각각 104.1%, 84.0%, 101.2%, 95.1%, 99.8%이었고, 상품화된 1 cm bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 104.8%, 87.9%, 101.5%, 94.9%, 99.9%이었다. 이처럼 치료계획에서 customized bolus와 1 cm bolus 모두 GTV의 선량은 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 GTV에 인접한 정상조직은 customized bolus의 선량이 더 적게 나타났다. 결 론 : 3D 프린터를 이용한 customized bolus가 표면이 일정하지 않은 치료부위에 사용 할 때 air gap을 줄이는 효과를 나타냈다. 그렇지만 상품화된 bolus와 피부 사이에 생기는 air gap은 target에서의 선량의 변화를 일으킬 만큼 많은 양이 아님을 알 수 있었다. 반면 chest wall에서는 air gap이 적을수록 선량이 감소함을 확인 할 수 있었다. customized bolus 제작 기간은 3일이 걸렸고, 고가의 제작비용이 든다는 문제점이 발생하였다. 따라서 3D 프린터 customized bolus의 상용화를 위해서는 저비용이고, bolus 사용으로 적합한 3D 프린터 재료 모색의 필요성이 있다고 사료된다. Purpose : 3D Printers are used to create three-dimensional models based on blueprints. Based on this characteristic, it is feasible to develop a bolus that can minimize the air gap between skin and bolus in radiotherapy. This study aims to compare and analyze air gap and target dose at the branded 1 cm bolus with the developed customized bolus using 3D printers. Materials and Methods : RANDO phantom with a protruded tumor was used to procure images using CT simulator. CT DICOM file was transferred into the STL file, equivalent to 3D printers. Using this, customized bolus molding box (maintaining the 1 cm width) was created by processing 3D printers, and paraffin was melted to develop the customized bolus. The air gap of customized bolus and the branded 1 cm bolus was checked, and the differences in air gap was used to compare $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$ and $V_{95%}$ in treatment plan through Eclipse. Results : Customized bolus production period took about 3 days. The total volume of air gap was average $3.9cm^3$ at the customized bolus. And it was average $29.6cm^3$ at the branded 1 cm bolus. The customized bolus developed by the 3D printer was more useful in minimizing the air gap than the branded 1 cm bolus. In the 6 MV photon, at the customized bolus, $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$ of GTV were 102.8%, 88.1%, 99.1%, 95.0%, 94.4% and the $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$ of branded 1cm bolus were 101.4%, 92.0%, 98.2%, 95.2%, 95.7%, respectively. In the proton, at the customized bolus, $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$ of GTV were 104.1%, 84.0%, 101.2%, 95.1%, 99.8% and the $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$ of branded 1cm bolus were 104.8%, 87.9%, 101.5%, 94.9%, 99.9%, respectively. Thus, in treatment plan, there was no significant difference between the customized bolus and 1 cm bolus. However, the normal tissue nearby the GTV showed relatively lower radiation dose. Conclusion : The customized bolus developed by 3D printers was effective in minimizing the air gap, especially when it is used against the treatment area with irregular surface. However, the air gap between branded bolus and skin was not enough to cause a change in target dose. On the other hand, in the chest wall could confirm that dose decrease for small the air gap. Customized bolus production period took about 3 days and the development cost was quite expensive. Therefore, the commercialization of customized bolus developed by 3D printers requires low-cost 3D printer materials, adequate for the use of bolus.

      • 호흡동조 양성자치료의 Quality Verification

        김은숙,장요종,박지연,강동윤,염두석,Kim, Eun Sook,Jang, Yo Jong,Park, Ji Yeon,Kang, Dong Yun,Yeom, Doo Seok 대한방사선치료학회 2013 대한방사선치료학회지 Vol.25 No.2

        Purpose: To verify accuracy of respiratory gated proton therapy by measuring and analyzing proton beam delivered when respiratory gated proton therapy is being performed in our institute. Materials and Methods: The plan data of 3 patients who took respiratory gated proton therapy were used to deliver proton beam from proton therapy system. The manufactured moving phantom was used to apply respiratory gating system to reproduce proton beam which was partially irradiated. The key characteristics of proton beam, range, spreat-out Bragg peak (SOBP) and output factor were measured 5 times and the same categories were measured in the continuous proton beam which was not performed with respiratory gating system. Multi-layer ionization chamber was used to measure range and SOBP, and Scanditronix Wellhofer and farmer chamber was used to measure output factor. Results: The average ranges of 3 patients (A, B, C), who had taken respiratory gated proton therapy or not, were (A) 7.226, 7.230, (B) 12.216, 12.220 and (C) 19.918, 19.920 $g/cm^2$ and average SOBP were (A) 4.950, 4.940, (B) 6.496, 6.512 and (C) 8.486, 8.490 $g/cm^2$. And average output factor were (A) 0.985, 0.984 (B) 1.026, 1.027 and (C) 1.138, 1.136 cGy/MU. The differences of average range were -0.004, -0.004, -0.002 $g/cm^2$, that of SOBP were 0.010, -0.016, -0.004 $g/cm^2$ and that of output factor were 0.001, -0.001, 0.002 cGy/MU. Conclusion: It is observed that the range, SOBP and output factor of proton beam delivered when respiratory gated proton therapy is being performed have the same beam quality with no significant difference compared to the proton beam which was continuously irradiated. Therefore, this study verified the quality of proton beam delivered when respiratory gated proton therapy and confirmed the accuracy of proton therapy using this. 목 적: 호흡동조 시스템을 이용한 양성자치료 시 생성되는 양성자빔을 측정하고 분석함으로써 호흡동조 양성자치료의 정확성을 검증하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡동조 양성자치료를 실시한 환자 세 명의 치료계획을 이용하여 양성자 치료 시스템에서 양성자빔을 생성했다. 이때 자체 제작한 구동 팬톰을 사용하여 호흡동조 시스템을 적용해 분할 조사되는 양성자빔을 재현하였다. 양성자빔의 중요특성인 Range, Spread-Out Bragg Peak (SOBP), Output factor를 각 5회씩 측정하였으며 호흡동조 시스템을 적용하지 않은 연속 양성자빔에서도 동일한 항목들을 측정했다. Range와 SOBP 측정에는 Multi-Layer Ionization Chamber, Output factor 측정에는 Scanditronix Wellhofer와 Farmer chamber를 사용했다. 결 과: 호흡동조 시스템을 적용한 경우 세 환자의 평균 Range는 7.226, 12.216, 19.918 $g/cm^2$, SOBP는 4.950, 6.496, 8.486 $g/cm^2$, Output factor는 0.985, 1.026, 1.138 cGy/MU였으며, 적용하지 않은 경우 평균 Range는 7.230, 12.220, 19.920 $g/cm^2$, SOBP는 4.940, 6.512, 8.490 $g/cm^2$, Output factor는 0.984, 1.027, 1.136 cGy/MU로 측정됐다. 평균 Range의 차는 -0.004, -0.004, -0.002 $g/cm^2$, SOBP는 0.010, -0.016, -0.004 $g/cm^2$, Output factor는 0.001, -0.001, 0.002 cGy/MU로 나타났다. 결 론: 호흡동조 양성자치료 시 분할 조사된 양성자빔과 연속 조사된 양성자빔의 Range, SOBP 및 Output factor 모두 차이가 미미했다. 따라서 본 연구를 통해 호흡동조 시 발생된 양성자빔의 선질을 검증하였고 이를 이용한 양성자치료의 정확성 또한 확인할 수 있었다.

      • 자체 제작한 양성자 치료용 Rounded Extension의 유용성 평가

        박지연,장요종,강동윤,염두석,최계숙,Park, Ji-Yeon,Jang, Yo-Jong,Kang, Dong-Yun,Yeom, Du-Seok,Choi, Gye-Suk 대한방사선치료학회 2012 대한방사선치료학회지 Vol.24 No.2

        목 적: 폐, 복부의 양성자 치료 시 사용되는 Long Extension (LE)은 Supporting bar에 의한 치료 면적의 제한이 있고, 후사방향의 빔에서 Collision으로 인해 치료 계획 시 다양한 갠트리 각도의 제한을 발생시키며 에어갭(Air gap, 환자와 Beam 사출구 사이의 거리)을 증가시킨다. 이에 본 연구는 본원에서 자체 제작한 Rounded Extension (RE)을 LE과 비교 평가하여 양성자 치료시 최적의 Extension을 적용하는데 그 목적이 있다. 대상 및 방법: LE과 RE의 구조적 특징을 비교하고, Snout size (${\varnothing}100$, ${\varnothing}180$, ${\varnothing}250$)별 이용 가능한 갠트리 각도를 알아보았다. 그리고 Humanoid phantom을 놓고 CT모의촬영을 하였다. CT영상을 통해 후사방향에서 에어갭의 차이를 알아보았다. 결 과: 두 Extension의 구조적 특징을 비교해 본 결과, Supporting bar의 유무로 인하여 LE은 유효한 가로축 길이가 40 cm이며, RE은 50 cm임을 알 수 있었다. 각 Extension의 Snout size (${\varnothing}100$, ${\varnothing}180$,${\varnothing}250$)별 이용 가능한 갠트리 각도, 에어갭의 차이를 분석한 결과는 다음과 같다. LE은 180도 기준에서 평균 ${\pm}36$도이며, RE은 평균 ${\pm}70$도로 나타났다. 그리고 RE은 동일 갠트리 각도에서 LE에 비해 에어갭이 평균 11.30 cm 감소하는 것을 알 수 있었다. 결 론: 자체 제작한 양성자 치료용 RE은 LE에 비해 치료 면적 및 이용 가능한 갠트리 각도 범위가 더 넓고 후사방향의 빔에서 에어갭을 줄임으로서 폐, 복부의 양성자 치료 시 더 유용하게 사용될 것이다. 그러나 조사범위가 큰 치료영역에서 측방향의 빔을 사용할 때는 오히려 에어갭이 커질 수 있으므로 차후 보완이 필요할 것으로 사료된다. Purpose: Long Extension (LE) is used in proton therapy for lung and abdomen. However, it has limitations in surface area, produces collision in posterior oblique beam which creates limitations in various gantry angles in planning therapy and increases air gap (distance between patient and compensator). Therefore, this study investigates the usability of manufactured Rounded Extension (RE) in comparison to LE to use the most suitable extension in proton therapy. Materials and Methods: To compare structural features of LE and RE. This study investigated usable gantry angle for snout sizes 100, 180 and 250 and CT scanned Humanoid phantom. And it compared the air gap in posterior oblique direction. Results: The structural features of two extensions are as follow. Because of the existence of supporting bar, the width of LE was 40 cm and RE was 50 cm. Result of the investigation of usable gantry angle for snout sizes 100, 180 and 250 are as follow. LE is ${\pm}36$ (average) at 180 degree and RE is ${\pm}70$ (average). And also, the air gap of RE is decreased by 11.3 cm in average at the same gantry angle. Conclusion: Manufactured RE for proton therapy has several benefits than LE. Its therapy surface area is wider and range of usable gantry angle is also wider. Also, the air gap at the posterior oblique beam has decreased. Therefore the usability of RE in proton therapy of lung and abdomen will be increased compared to LE. However, the air gap of proton therapy at the lateral direction may be increased, so there may be need for make up to decrease air gap at the lateral direction in the future.

      • 자체 제작한 QA Phantom을 이용한 양성자 PPS (Patient Positioning System)의 정확성 평가

        이지은,김재원,강동윤,최재혁,염두석,Lee, Ji-Eun,Kim, Jae-Won,Kang, Dong-Yoon,Choi, Jae-Hyeok,Yeom, Du-Seok 대한방사선치료학회 2012 대한방사선치료학회지 Vol.24 No.2

        목 적: 양성자 치료는 DIPS (Digital Imaging Positioning System)를 이용하여 기준이 되는 DRR (Digital Reconstruction Radiography) 영상과 당일 치료 과정에서 얻은 X-ray 영상의 해부학적 구조를 비교하여 교정 값을 얻어 PPS (Patient Positioning System)를 교정 후 치료한다. PPS는 환자 셋업의 정확성을 위해 6방향(X축 Lateral, Y축 Longitudinal, Z축 Vertical, Rotation, Pitch, Roll)의 이동을 기반으로 움직인다. 따라서 DIPS의 교정 값과 PPS 움직임 구현성의 정확성 평가가 필요하다. 이에 자체 제작한 PPS QA 팬텀을 이용하여 PPS의 정확성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 환자의 해부학적 구조를 대신 할 납 볼이 부착된 PPS QA 팬텀을 기준점에 셋업 한다. 임의의 수치 값으로 PPS 6 방향의 움직임을 만들어 PPS QA 팬텀을 이동시킨다. DIPS로 얻은 교정 값을 적용 후 기준점과 기준점으로 돌아온 PPS QA 팬텀과의 교정 값이 허용 범위 내에 들어오는지 평가한다. 결 과: 기준점에 위치한 PPS QA 팬텀의 X축, Y축, Z축의 3개의 좌표를 함께 1 cm에서 5 cm까지 1 cm씩 이동한 후 기준점과의 평균 교정 값은 PPS 6축에서 각각 0.04 cm, 0.026 cm, 0.022 cm, $0.22^{\circ}$, $0.24^{\circ}$, $0^{\circ}$이다. PPS QA 팬텀의 6방향의 이동 좌표계를 모두 1과 2만큼 이동 시켰을 때 평균 교정 값은 1 이동 시 0.06 cm, 0.01 cm, 0.02 cm, $0.1^{\circ}$, $0.3^{\circ}$, $0^{\circ}$이었고, 2만큼 이동 시에 0.02 cm, 0.04 cm, 0.01 cm, $0.3^{\circ}$, $0.5^{\circ}$, $0^{\circ}$이었다. 결 론: 교정 값을 평가한 결과 Lateral, Longitudinal, Vertical의 경우 허용 범위인 0.5 cm Rotation, Pitch, Roll의 경우 허용 범위 $1^{\circ}$ 안에 모두 들어오는 것을 알 수 있었다. 하지만 더욱 정확한 양성자 치료를 위해 DIPS의 이미지 질 개선과 DIPS 매칭 시스템의 발전 노력, 정기적인 장비 관리를 함으로써 현재 발생하는 기계적인 오차를 더욱 줄여나가야 하겠다. Purpose: The process of the proton treatment is done by comparing the DRR and DIPS anatomic structure to find the correction factor and use the PPS to use this factor in the treatment. For the accuracy of the patient set up, the PPS uses a 6 axis system to move. Therefore, there needs to be an evaluation for the accuracy between the PPS moving materialization and DIPS correction factor. In order to do this, we will use a self made PPS QA Phantom to measure the accuracy of the PPS. Materials and Methods: We set up a PPS QA Phantom at the center to which a lead marker is attached, which will act instead of the patient anatomic structure. We will use random values to create the 6 axis motions and move the PPS QA Phantom. Then we attain a DIPS image and compare with the DRR image in order to evaluate the accuracy of the correction factor. Results: The average correction factor, after moving the PPS QA Phantom's X, Y, Z axis coordinates together from 1~5 cm, 1 cm at a time, and coming back to the center, are 0.04 cm, 0.026 cm, 0.022 cm, $0.22^{\circ}$, $0.24^{\circ}$, $0^{\circ}$ on the PPS 6 axis. The average correction rate when moving the 6way movement coordinates all from 1 to 2 were 0.06 cm, 0.01 cm, 0.02 cm, $0.1^{\circ}$, $0.3^{\circ}$, $0^{\circ}$ when moved 1 and 0.02 cm, 0.04 cm, 0.01 cm, $0.3^{\circ}$, $0.5^{\circ}$, $0^{\circ}$ when moved 2. Conclusion: After evaluating the correction rates when they come back to the center, we could tell that the Lateral, Longitudinal, Vertical were all in the acceptable scope of 0.5 cm and Rotation, Pitch, Roll were all in the acceptable scope of $1^{\circ}$. Still, for a more accurate proton therapy treatment, we must try to further enhance the image of the DIPS matching system, and exercise regular QA on the equipment to reduce the current rate of mechanical errors.

      • Image Guided에 기초한 Body Stereotatic Radiosurgery의 과정

        최윤경,이두현,조정근,김종원,염두석,김태윤,최계숙,Choi Yun-Kyeung,Lee Doo-Hyun,Cho Jung-Keun,Kim Jong-Won,Youm Doo-Seok,Kim Tae-Yoon,Choi Gye-Sook 대한방사선치료학회 2005 대한방사선치료학회지 Vol.17 No.2

        목 적 : 정위적 방사선수술 시 환자의 set up을 정확히 하며 정확한 종양의 위치를 찾아내어 확인하고 평가하는 것은 치료성적을 좌우하는데 매우 중요한 일이다. 특히 체부에 종양이 있는 환자의 경우 호흡 등에 의한 종양의 움직임으로 인하여 정확한 종양위치에 치료를 시행하는데는 많은 어려움이 따르는데 이러한 문제점들을 보완하기 위하여 본원에서 자체 제작한 고정용구를 이용하여 환자의 움직임을 최소화시키고 또한 환자의 호흡에 따른 CT 영상을 획득하였으며 이를 통하여 Image Guided Radiosurgery를 시행함으로써 방사선수술의 정확성을 높이고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 자체 개발한 Body SRS용 Vacuum cushion (BSRS Vacuum cushion)을 이용하여 환자의 호흡에 따른 CT영상을 세 번에 걸쳐 획득한 후 (shallow, inhalation, exhalation) RTP computer상에서 이들을 fusion하며 Global GTV (PTVsim target)를 찾아내어 가장 적합한 수술계획을 수립한다. 수술 전 위와 같은 방법으로 Global GTV (PTVtx target)를 찾아내어 Posterior Pb ball을 기준으로 처음 수립된 수술계획의 PTVsim target에 PTVtx target을 조합시켜 비교함으로써 환자의 New PTVcenter를 찾아내고 수술을 시행한 후 EPID 영상을 획득하며 환자의 움직임 여부와 정확한 방사선수술이 시행되었는지 확인한다. 결 과 : 환자의 호흡에 따른 target volume의 위치는 Inhalation에서 cranio-caudal 방향으로 최대 10 mm까지 변화되었으며 체적은 Shallow respiration 일 때 $0.93cm^3$로 가장 크게 변화되는 것을 확인할 수 있었다. 수술 전후의 CT 영상을 통하여 New PTVcenter target volume의 위치에 따른 치료 정확성을 DVH로 분석한 결과 100% 전후의 치료 선량이 조사되는 것을 확인할 수 있었다. 결 론 : 체부의 SRS는 환자의 호흡에 따른 종양의 움직임 때문에 환자의 적용에는 회의적인 입장이었으나 고정기구 개발과 IGRT를 접목함으로써 보다 정확한 방사선수술을 시행할 수 있었고 이를 통하여 많은 BSRS에 적용할 수 있을 것으로 사료된다. Purpose : In the radiosurgery, to obtain CT image to find more accurate tumor position during respiration, and using them, to increase the accuracy of radiation treatment by applying image guided. Materials and Methods : Using the self-made vacuum cushion for the body SRS, CT images were obtained three for each patient during respiration (shallow, inhalation, exhalation). They were transformed to the RTP computer and then were fused. Global GTVs were delineated on the fused images and more appropriated treatment planning was established. Results : We can find the tumor position is moving toward cranio-caudal with max 10 mm margin and volume is transformed. As a result from the comparision of DVH (pre & post radio surgery), we observed about 100% dose to tumor. Conclusion : BSRS was skeptical due to the tumor movement during respiration. More accurate by the combination of the development of immobilization devices and BSRS based on Image Guide, it will be applied to more cases for BSRS.

      • A Study of the Adjustment and Treatment Depending on the Change of Prostate Location Using DIPS in Proton Beam Therapy for Prostate Gland in which a Fiducial Gold Marker was Inserted

        박준기,김선영,김태윤,최계숙,염두석,강동윤,최승오,박지연,Park, June-Ki,Kim, Sun-Young,Kim, Tae-Yoon,Choi, Kye-Sook,Yeom, Doo-Suk,Kang, Dong-Yoon,Choi, Seung-O,Park, Ji-Youn Korean Society for Radiation Therapy 2008 대한방사선치료학회지 Vol.20 No.1

        목 적: Fiducial Gold Marker가 삽입된 전립선암 양성자 치료 시 DIPS를 이용하여 전립선의 위치변화를 관찰하고, 전립선의 움직임에 따른 보정 및 양성자치료에 관한 연구를 하고자 한다. 대상 및 방법: 2008년 4월 이후로 본원에서 양성자치료를 받은 10명의 전립선암환자를 대상으로 하였다. 전립선의 위치변화를 관찰하기위해 치료 전에 전립선에 3개의 Fiducial Gold Marker를 삽입하였고, 전립선의 움직임을 최소화하기 위해 치료 전에 소변을 보고, 매일 정량의 물을 섭취하며, Rectal balloon을 함께 시행하였다. 환자의 처음 치료자세는 CT 모의치료 때와 같고, DIPS (Digital Image Positioning System)를 이용하여 AP, Lat 촬영을 하여 얻은 영상과 치료계획에서 얻은 PA, Lat 영상을 비교하여, Fiducial Gold Marker 위치변화(X, Y, Z) 관찰하였고, 이에 따른 보정 후에 양성자치료를 시행하였다. 결 과: 치료계획에서 얻은 영상과 DIPS를 이용하여 얻은 영상의 각각의 Fiducial Gold Marker의 위치변화 차이는 10명 환자에 있어서 치료 중심을 기준으로 평균 X축: $\pm$0.116 cm, Y축: $\pm$0.19 cm, Z축: $\pm$0.176 cm이었다. 10명의 환자 중 X축으로 최고 RT: 0.24 cm, 최저 RT: 0.04 cm의 위치변화 차이가 나타났고, Y축으로 최고 Sup: 0.42 cm, 최저 Inf: 0.03 cm 위치변화 차이가 나타났고, Z축으로 최고 Ant: 0.35 cm, 최저 Post: 0.05 cm의 위치변화 차이가 관찰되었다. 결 론: 전립선의 움직임을 최소화 하기위해 치료 전에 전처치로 소변을 보고, 매일 정량의 물을 섭취하며, Rectal balloon을 시행하였으나, 모든 환자의 경우에서 전립선에 삽입된 3개의 Fiducial Gold Marker의 매일 움직임을 관찰할 수 있었다. 위 자료를 바탕으로 보다 정확한 치료 중심 설정이 요구되는 양성자치료에서 Gold Marker Matching System의 필요성을 확인할 수 있었으며, 본 연구에서 사용된 DIPS를 이용하여 전립선의 위치변화에 따른 치료 중심을 보정함으로써 보다 정밀한 양성자치료 효과를 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. Purpose: To monitor the changes of location of prostate gland using DIPS and to examine the adjustment and proton beam therapy depending on the movement of prostate gland in proton beam therapy for prostate gland in which a fiducial gold marker was inserted. Materials and Methods: This study was conducted in ten patients with prostate cancer who received proton beam therapy since April of 2008. To monitor the change of prostate location, three fiducial gold markers were inserted prior to the treatment. To minimize the movement of prostate gland, patients were recommended to urinate prior to the treatment, to intake a certain amount of water and to concomitantly undergo rectal balloon. In these patients, the set-up position was identical to that for a CT-simulation. The PA (posterior-anterior) and lateral images were obtained using both DIPS (digital image positioning system) and a plain radiography, and they were compared between the two imaging modalities. Thus, the changes of the location of fiducial gold marker were assessed based on three coordinates (x, y, z) and then adjusted. This was followed by proton beam therapy. Results: Images which were taken using a plain radiography were compared with those which were taken using DIPS. In ten patients, according to a reference bony marker, the mean changes of the location of fiducial gold marker based on an iso-center were X-axis: $\pm$0.116 cm, Y-axis: $\pm$0.19 cm and Z-axis: $\pm$0.176 cm. These ten patients showed a difference in the changes of location of prostate gland and it ranged between RT: 0.04 cm and RT: 0.24 cm on the X-axis; between Inf: 0.03 cm and Sup: 0.42 cm on the Y-axis; and Post: 0.05 cm and Ant: 0.35 cm on the Z-axis. Conclusion: To minimize the movement of prostate gland, as the pre-treatment prior to the treatment. In all the patients, however, three fiducial gold markers showed a daily variation which were inserted in the prostate gland. Based on the above data, Thus, the requirement of gold marker matching system depending on the daily variation in the proton beam therapy for which more accurate establishment of target was confirmed. It is assumed that an accurate effect of proton beam therapy would be enhanced by adjusting the target-center depending on the location change of prostate gland using DIPS which was used in the current study.

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