Comparison of Volumes between Four-Dimensional Computed Tomography and Cone-Beam Computed Tomography Images using Dynamic Phantom

김성은,원희수,홍주완,장남준,정우현,최병돈,Kim, Seong-Eun,Won, Hui-Su,Hong, Joo-Wan,Chang, Nam-Jun,Jung, Woo-Hyun,Choi, Byeong-Don Korean Society for Radiation Therapy 2016 대한방사선치료학회지 Vol.28 No.2

목 적 : Computerized imaging reference systems 동적팬텀을이용한 cone-beamcomputed tomography(CBCT) 영상과 four-dimensionalcomputed tomography(4DCT) 영상의 체적을 비교분석 하고자 한다. 대상 및 방법 : 동적팬텀 내에 직경 1, 2, 3 cm 노드를 각각 삽입하고, CT simulator와 TruebeamSTx X-ray Imaging system을 이용하여 4DCT 영상과 CBCT 영상을 얻었다. 4DCT 영상은 maximum intensity projection(MIP), minimum intensity projection(MinIP), 그리고 average intensity projection(AVG)영상으로 재구성 하고 노드의 체적은 Eclipse system의 CT ranger tool로 CT number를 설정하여 측정하였다. 결 과 : CBCT를 기준으로 노드1, 2, 3 cm의 체적을 비교하였을 때 4DCT의 MIP는 0.54~2.33, 5.16~8.06, 9.03~20.11 ml, MinIP는 0.00~1.48, 0.00~8.47, 1.42~24.85 ml, AVG는 0.00~1.17, 0.00~2.19, 0.04~3.35 ml의 차이를 보였다. 결 론 : 노드의 체적을 비교한 결과 CBCT 영상은 4DCT의 AVG 영상과 유사한 것으로 확인되었다. Purpose : The aim of this study was to compare the differences between the volumes acquired with four-dimensional computed tomography (4DCT)images with a reconstruction image-filtering algorithm and cone-beam computed tomography (CBCT) images with dynamic phantom. Materials and Methods : The 4DCT images were obtained from the computerized imaging reference systems (CIRS) phantom using a computed tomography (CT) simulator. We analyzed the volumes for maximum intensity projection (MIP), minimum intensity projection (MinIP) and average intensity projection (AVG) of the images obtained with the 4DCT scanner against those acquired from CBCT images with CT ranger tools. Results : Difference in volume for node of 1, 2 and 3 cm between CBCT and 4DCT was 0.54~2.33, 5.16~8.06, 9.03~20.11 ml in MIP, respectively, 0.00~1.48, 0.00~8.47, 1.42~24.85 ml in MinIP, respectively and 0.00~1.17, 0.00~2.19, 0.04~3.35 ml in AVG, respectively. Conclusion : After a comparative analysis of the volumes for each nodal size, it was apparent that the CBCT images were similar to the AVG images acquired using 4DCT.

Flattening filter-free beam을 이용한 방사선 치료 기법의 특성 및 환자의 시간적.경제적 유용성 평가

구장현,원희수,홍주완,장남준,박진홍,Goo, Jang Hyeon,Won, Hui Su,Hong, Joo Wan,Chang, Nam Jun,Park, Jin Hong 대한방사선치료학회 2014 대한방사선치료학회지 Vol.26 No.2

목 적 : Flattening filter-free (3F) beam과 flattening filter (2F) beam을 이용한 치료기법에 따른 특성 비교와 환자 측면의 시간적 경제적 유용성을 비교 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : Alderson rando phantom의 전산화단층촬영 영상을 획득하여 가상의 전립선을 설정한 후 세기변조 방사선치료, 용적변조 회전방사선치료 그리고 체부정위적 방사선치료에 3F와 2F beam을 각각 적용하여 총 6개의 전산화치료계획을 수립하였다. 선량률은 3F beam을 이용한 치료기법에 1200 MU/min을 설정하였고, 2F beam의 경우 600 MU/min을 적용하였다. 3F와 2F beam을 이용한 치료기법의 특성 비교를 위하여 총 monitor unit (MU)값을 비교하였고 치료시간의 비교를 위하여 beam on time (BOT)과 gantry rotation time (GRT)을 측정하였으며, 3F와 2F beam에 의한 각 치료기법에서 발생되는 광중성자 측정을 위하여 Surveillance And Measurement (SAM) 940을 사용하였다. 또한, 환자의 총 내원기간과 자기부담금을 계산하였다. 결 과 : 총 MU값은 세기변조 방사선치료에서 3F beam을 이용하였을 때 2F beam을 이용한 경우보다 최대 34.0% 증가하였고 BOT, GRT 그리고 광중성자 측정값은 체부정위적 방사선치료에 3F beam을 적용하였을 때 2F beam보다 각각 최대 39.8, 38.6, 48.1% 감소하였다. 환자의 총 내원기간과 자기부담금은 3F와 2F beam의 이용에 따른 차이는 없었으며, 치료기법 중 체부정위적 방사선치료가 10일과 169,560원으로 가장 적게 나타났다. 결 론 : 본 연구 결과, 3F beam의 고 선량률을 이용한 치료기법은 2F beam과 비교하여 총 MU값은 증가하였으나 BOT, GRT 그리고 광중성자 측정값이 모두 감소하였다. 이처럼 3F beam의 고 선량률을 사용하는 치료기법은 intra-fraction setup error 및 2차 방사선 유발암 발생률을 줄이는 효과를 기대할 수 있으나, 동일한 치료기법 내에서 3F와 2F beam 사용에 따른 환자에게 특별한 시간적 경제적인 이점은 없었다. Purpose : The aim of this study was to appraise properties for radiation therapy techniques and effectiveness of time and economy to a patient in the case of applying flattening filter-free (3F) and flattening filter (2F) beam to the radiation therapy. Materials and Methods : Alderson rando phantom was scanned for computed tomography image. Treatment plans for intensity modulated radiation therapy (IMRT), volumetric modulated arc therapy (VMAT) and stereotactic body radiation therapy (SBRT) with 3F and 2F beam were designed for prostate cancer. To evaluate the differences between the 3F and 2F beam, total monitor units (MUs), beam on time (BOT) and gantry rotation time (GRT) were used and measured with $TrueBeam^{TM}$ STx and Surveillance And Measurement (SAM) 940 detector was used for photoneutron emitted by using 3F and 2F. To assess temporal and economical aspect for a patient, total treatment periods and medical fees were estimated. Results : In using 3F beam, total MUs in IMRT plan increased the highest up to 34.0% and in the test of BOT, GRT and photoneutron, the values in SBRT plan decreased the lowest 39.8, 38.6 and 48.1%, respectively. In the temporal and economical aspect, there were no differences between 3F and 2F beam in all of plans and the results showed that 10 days and 169,560 won was lowest in SBRT plan. Conclusion : According as the results, total MUs increased by using 3F beam than 2F beam but BOT, GRT and photoneutron decreased. From above the results, using 3F beam can decrease intra-fraction setup error and risk of radiation-induced secondary malignancy. But, using 3F beam did not make the benefits of temporal and economical aspect for a patient with the radiation therapy.

두경부암 세기변조방사선치료 계획 시 선량율 변화가 이하선에 미치는 영향

홍주완,정윤주,원희수,장남준,최지훈,석진용,Hong, Joo-Wan,Jeong, Yun-Ju,Won, Hui-Su,Chang, Nam-Jun,Choi, Ji-Hun,Seok, Jin-Yong 대한방사선치료학회 2010 대한방사선치료학회지 Vol.22 No.2

Purpose: There are various beam parameter in intensity modulated radiation therapy (IMRT). The aim of this study is to investigate how various dose rate affect the parotid in treatment plan of IMRT. Materials and Methods: The study was performed on 10 nasopharyngeal carcinoma patients who have undergone IMRT. CT images were scanned 3 mm of thickness in the same condition and the treatment plan was performed by Eclipse (Ver.7.1, Varian, Palo Alto, USA). The parameters for planning used 6 MV energy and 8 beams under the same dose volume constraint. The variation of dose rates were used 300, 400, 500 MU/min. The mean dose of both parotid was accessed from the calculated planning among the 10 patients. The mean dose of parotid was verificated by 2D diode array (Mapcheck from Sun Nuclear Corporation, Melbourne, Florida). Also, Total monitor unit (MU) and beam-on time was analysed. Results: According to the dose rate, the mean dose of parotid was increased by 0.8%, 2.0% each, when dose rate was changed from 300 MU/min to 400, 500 MU/min, moreover Total MU was increased by 5.4% and 10.6% each. There was also a dose upward trend in the dose measurement of parotid by 2D diode array. However, beam - on time difference of 1~2 minutes was no signigicant in the dose rate increases. Conclusion: From this study, when the dose rates increase, there was a signigicant increase of Total MU and the parotid dose accordingly, however the shortened treatment time was not significant. Hence, it is considered that there is a significant decrease of late side effect in parotid radiation therapy, if the precise dose rate in IMRT is used.

쇄골상부림프절을 포함한 유방암 방사선 치료 시 접합부 선량에 관한 고찰

정우현,홍주완,원희수,장남준,최병돈,Jung, Woo Hyun,Hong, Joo Wan,Won, Hui Su,Chang, Nam Jun,Choi, Byeong Don 대한방사선치료학회 2017 대한방사선치료학회지 Vol.29 No.2

목 적: 쇄골상부림프절(Supraclavicular Lymph Nodes, SCL)을 포함한 유방암 방사선 치료 시 조사야에 인접한 다엽 콜리메이터(Multileaf Collimator, MLC)가 접합부 선량에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 접선 조사 기법을 이용하여 SCL을 포함한 유방암 방사선 치료 환자 30명을 대상으로 120-leaf Millennium MLC가 장착된 21EX-S의 6 MV 광자선 에너지를 사용하였다. 치료계획은 유방조직과 SCL 조사야 접합부에 MLC가 모두 위치한 Plan1, 유방조직과 SCL 조사야에 MLC가 각각 위치한 Plan2, Plan3, 그리고 MLC를 모두 Retract 한 Plan4로 하였으며, SCL 조사야는 모든 계획에서 콜리메이터 각도를 $0^{\circ}$, $270^{\circ}$로 나누어 수립하였다. 치료계획에 대한 평가는 접합부 3 cm 깊이 선량(D3 cm)의 평균값으로 비교하였고, Map-CHECK을 이용하여 각 치료계획별 접합부 선량을 측정하였다. 결 과: 치료계획 비교 결과, D3cm의 평균값은 SCL 콜리메이터 $0^{\circ}$에서 4131.1, 4215.9, 4351.4, 4423.0 cGy였고, $270^{\circ}$에서 4044.3, 4246.7, 4291.1, 4441.2 cGy로 나타났다. 콜리메이터 각도에 따른 평균 선량 변화는 SCL 조사야에 MCL가 위치한 Plan1, Plan3 이 MLC가 Retract된 나머지에 비해 크게 나타났다. 그리고 접합부 선량 측정값 또한 치료계획과 같은 경향을 보였다. 결 론: 본 연구를 통해 SCL을 포함한 유방암 방사선 치료계획 시, MLC를 접합부로부터 5 mm Retract 시켜줌으로써 MLC가 접합부 선량에 미치는 영향을 줄일 수 있을 것으로 사료된다. Purpose: A purpose of this study was to compare dose of junction between breast and SCL fields in radiation therapy by MLC located at the junction. Materials and Methods: With 6 MV of 21EX-S equipped with 120-leaf Millennium MLC, treatment plans were designed with 30 patients who underwent radiation therapy using TFT. Plan 1 where the MLC was all used at the junction. In plan 2 and plan 3, MCLs were retracted 5 mm from breast and SCL, respectively. Plan 4 with all of MLC retracted at the junction were designed. In all of the plans, collimator angle for SCL field was divided into $0^{\circ}$ and $270^{\circ}$. To verify junction dose, the dose at 3cm depth of junction was compared with average value by MapCHECK. Results: In case of the SCL field with $0^{\circ}$ collimator angle, average value of D3cm was 4131.1, 4215.9, 4351.4, and 4423.0 cGy. In case of the SCL field with $270^{\circ}$ collimator angle, average value of D3cm was 4044.3, 4246.7, 4291.1, and 4441.2 cGy. In plan1 and 3, change in average dose depending on collimator angle was changed more significantly than paln2 and 4. Dose measured at 3cm depth of junction was similar to treatment plan. Conclusion: In radiation therapy plan for breast cancer with SCL, retracting MLCs from junction between breast and SCL fields will lead to decrease effect of dose of the junction.

두경부암 세기변조방사선치료 계획 시 부분적 고에너지 광자선 사용에 따른 치료계획 평가

장남준,석진용,원희수,홍주완,최지훈,박진홍,Chang, Nam Joon,Seok, Jin Yong,Won, Hui Su,Hong, Joo Wan,Choi, Ji Hun,Park, Jin Hong 대한방사선치료학회 2013 대한방사선치료학회지 Vol.25 No.1

목 적: 체내에서 광자선은 에너지에 따라 다른 선량분포 특성을 보이기 때문에 치료계획 시 적절한 에너지 선택이 중요하다. 두경부암 세기변조방사선치료(intensity modulated radiation therapy, IMRT)는 주로 저에너지 광자선을 사용하는데, 본 연구에서는 후사방향 조사면에 부분적으로 고에너지 광자선을 사용하였을 때 치료계획에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 두경부암 세기변조방사선치료를 시행한 10명(nasopharyngeal carcinoma 5, tonsilar carcinoma 5)의 환자를 대상으로 하였다. 동일한 조건하에 환자의 CT영상을 3 mm 두께로 획득하고 치료계획시스템은 Eclipse (Ver 7.1, Varian, Palo Alto, USA)를 사용하였다. 환자마다 8개 조사면으로 6 MV 에너지를 사용한 치료계획(low energy plan, LEP)과 상대적으로 투과 깊이가 깊은 후사방향의 2개 조사면에서 15 MV 에너지를 사용한 치료계획(partially used high energy plan, PHEP)을 각각 수립하였으며, 다른 치료계획조건들과 plan normalization은 동일하게 적용하였다. 수립된 치료계획을 평가하기 위해서 계획표적체적(planning target volume, PTV)의 coverage, conformity index (CI), homogeneity index (HI)를 비교하였고 양측 이하선의 $D_{mean}$, $D_{50%}$와 뇌척수의 $D_{max}$, $D_{1%}$ 그리고 integral dose (ID)를 비교하였다. 특히, 후경부의 정상조직선량을 비교하기 위해 posterior-normal tissue volume (P-NTV)을 설정하고 dose volume histogram (DVH)을 통해서 $D_{mean}$, $V_{20Gy}$, $V_{25Gy}$를 평가하였으며, 또한 총 monitor unit (MU)의 변화를 비교하였다. 결 과: LEP와 PHEP 사이에서 PTV의 coverage 그리고 CI의 차이는 크지 않았고, HI는 변화없이 전체적으로 동일하게 나타났다. 뇌척수의 선량변화는 크지 않았지만 양측 이하선의 $D_{mean}$, $D_{50%}$ 그리고 ID는 PHEP에서 각각 0.6%, 0.7%, 1.1% 감소하였다. P-NTV의 $D_{mean}$, $V_{20Gy}$, $V_{25Gy}$는 PHEP에서 각각 1.6%, 1.8%, 2.9% 감소하였고, 총 MU도 평균 1.8% 감소하였다. 결 론: 본 연구결과 후사방향에서 부분적으로 고에너지를 사용한 치료계획에서 일부 결정장기(organ at risk, OAR)와 정상조직의 선량, 그리고 총 MU를 감소시키는 효과가 있었다. 이런 효과가 환자에게 임상적으로 얼마나 이로운지는 명확하지 않지만, 두경부암 세기변조방사선치료 계획 시 부분적으로 고에너지 광자선을 사용하는 것은 치료계획의 전반적인 질을 개선하는 데 유용 할 것으로 본다. Purpose: A selection of proper energy in treatment planning is very important because of having different dose distribution in body as photon energy. In generally, the low energy photon has been used in intensity-modulated radiation therapy (IMRT) for head and neck (H&N) cancer. The aim of this study was to evaluate the effect of partially used high energy photon at posterior oblique fields on IMRT plan for H&N cancer. Materials and Methods: The study was carried out on 10 patients (nasopharyngeal cancer 5, tonsilar cancer 5) treated with IMRT in Seoul National University Bundang Hospital. CT images were acquired 3 mm of thickness in the same condition and the treatment plan was performed by Eclipse (Ver.7.1, Varian, Palo Alto, USA). Two plans were generated under same planing objectives, dose volume constraints, and eight fields setting: (1) The low energy plan (LEP) created using 6 MV beam alone, (2) the partially used high energy plan (PHEP) created partially using 15 MV beam at two posterior oblique fields with deeper penetration depths, while 6 MV beam was used at the rest of fields. The plans for LEP and PHEP were compared in terms of coverage, conformity index (CI) and homogeneity index (HI) for planning target volume (PTV). For organs at risk (OARs), $D_{mean}$ and $D_{50%}$ were analyzed on both parotid glands and $D_{max}$, $D_{1%}$ for spinal cord were analyzed. Integral dose (ID) and total monitor unit (MU) were compared as addition parameters. For the comparing dose to normal tissue of posterior neck, the posterior-normal tissue volume (P-NTV) was set on the patients respectively. The $D_{mean}$, $V_{20Gy}$ and $V_{25Gy}$ for P-NTV were evaluated by using dose volume histogram (DVH). Results: The dose distributions were similar with regard to coverage, CI and HI for PTV between the LEP and PHEP. No evident difference was observed in the spinal cord. However, the $D_{mean}$, $D_{50%}$ for both parotid gland were slightly reduced by 0.6%, 0.7% in PHEP. The ID was reduced by 1.1% in PHEP, and total MU for PHEP was 1.8% lower than that for LEP. In the P-NTV, the $D_{mean}$, $V_{20Gy}$ and $V_{25Gy}$ of the PHEP were 1.6%, 1.8% and 2.9% lower than those of LEP. Conclusion: Dose to some OARs and a normal tissue, total monitor unit were reduced in IMRT plan with partially used high energy photon. Although these reduction are unclear how have a clinical benefit to patient, application of the partially used high energy photon could improve the overall plan quality of IMRT for head and neck cancer.

선형가속기의 다엽콜리메이터 형태에 따른 치료계획 비교 평가

임지혜,장남준,석진용,정윤주,원희수,정해윤,최병돈,Lim, Ji Hye,Chang, Nam Joon,Seok, Jin Yong,Jung, Yun Ju,Won, Hui Su,Jung, Hae Youn,Choi, Byeong Don 대한방사선치료학회 2018 대한방사선치료학회지 Vol.30 No.1

목 적 : 임상적으로 많이 시행하는 치료부위에 고차원 치료기법 적용 시 선형가속기에 장착된 다엽콜리메이터(Multi leaf collimator, MLC)의 형태가 치료계획에 미치는 영향을 연구해 보고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 척추암, 폐암 정위적체부방사선치료(Stereotactic body radiation therapy, SBRT)를 받은 환자와 전립선암, 폐암, 두경부암, 전골반암, 유방암의 용적변조회전치료(Volumetric modulated arc therapy, VMAT)를 시행한 환자들을 부위별로 10명씩 총 70명 선정하였다. Truebeam STx(Varian Medical system, Palo Alto, CA)의 high definition MLC(HD MLC)와 Vitalbeam(Varian Medical system, Palo Alto, CA)에 장착된 millenium MLC(M MLC)를 사용하였고, 치료계획은 Eclipse(Version 13.7, Varian Palo Alto USA, CA)를 이용하여 동일한 조건으로 환자마다 각각 2개씩 수립하였다. MLC의 형태에 따른 치료계획을 평가하기 위해 PTV coverage, conformity index(CI), homogeneity index(HI)를 비교하였고, 정상조직은 각 부위별로 임상에서 사용하는 평가 지표를 분석하였으며, 정상조직에서 저 선량 영역을 비교하기 위하여 $V_{30%}$을 평가하였다. 추가적으로 각 부위별로 치료표적의 길이 및 체적을 조사하였다. 결 과 : PTV coverage는 HD MLC를 적용한 폐암 SBRT에서 평균선량이 0.52 %, 척추암 SBRT에서 평균 선량과 최대선량이 각각 0.68 %, 1.13 %로 M MLC에 비해 감소하였다. CI와 HI는 척추암 SBRT 치료계획에서 HD MLC가 1.144, 1.079로 M MLC의 1.160, 1.092 보다 낮은 수치를 나타냈다(p<0.05). 결정장기의 선량 평가는 폐암 SBRT 치료계획에서 치료받는 쪽 폐의 평균선량이 HD MLC에서 1.48 %로 낮아졌다. 전립선암 VMAT은 HD MLC를 적용한 치료계획에서 방광의 $V_{30}$과 평균선량이 0.53 %, 1.42 %, 직장의 $V_{25}$와 평균선량이 0.97 %, 0.69 %로 감소하였다(p<0.05). 유방암 VMAT은 오히려 HD MLC를 사용한 치료계획에서 심장의 평균선량이 0.83 %로 높아졌다. 다른 치료부위 평가지표들은 두 MLC를 적용한 치료계획 사이에 큰 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 결 론 : 본 연구 결과 SBRT나 전립선암 VMAT과 같이 치료표적의 길이가 짧고 크기가 작은 경우 HD MLC를 사용하는 것이 PTV coverage 및 정상조직 보호 효과 면에서 다소 이점이 있는 것으로 나타났으나, 그 외 상대적으로 길고, 큰 폐암, 두경부암, 전골반암, 유방암 VMAT에서는 MLC의 형태가 치료계획에 미치는 영향은 크지 않았다. Purpose : An aim of this study was to compare the effect of multi leaf collimator(MLC) types for high dimension radiotherapy in treatment sites used clinically. Material and Method : 70 patients with lung cancer, spine cancer, prostate cancer, whole pelvis, head and neck, breast cancer were included in this study. High definition(HD) MLC of TrueBeam STx (Varian Medical system, Palo Alto, CA) and millenium(M) MLC of VitalBeam (Varian Medical system, Palo Alto, CA) were used. Radiotherapy plans were performed for each patient under same treatment goals with Eclipse (Version 13.7, Varian Palo Alto USA, CA). To compare the indicators of the radiotherapy plans, planning target volume(PTV) coverage, conformity index(CI), homogeneity index(HI), and clinical indicators for each treatment sites in normal tissues were evaluated. To evaluate low dose distribution, $V_{30%}$ values were compared according to MLC types. Additionally, length and volume of targets for each treatment sites were investigated. Result : In stereotatictic body radiotherapy(SBRT) plan for lung, the average value of PTV coverage was reduced by 0.52 % with HD MLC. With SBRT plan using HD MLC for spine, the average value of PTV coverage decreased by 0.63 % and maximum dose decreased by 1.13 %. In the test of CI and HI, the values in SBRT plan with HD MLC for spine were 1.144, 1.079 and the values using M MLC were 1.160, 1.092 in SBRT plan for lung, The dose evaluation of critical organ was reduced by 1.48 % in the ipsilateral lung mean dose with HD MLC. In prostate cancer volumetric modulated arc therapy(VMAT) with HD MLC, the mean dose and the $V_{30}$ of bladder and the mean dose and the $V_{25}$ of rectum were reduced by 0.53 %, 1.42 %, 0.97 %, and 0.69 %, respectively (p<0.05). The average value of heart mean dose was reduced by 0.83 % in breast cancer VMAT with M MLC. Other assessment indices for treatment sites showed no significant difference between treatment plans with two types of MLC. Conclusion : Using HD MLC had a positive impact on the PTV coverage and normal tissue sparing in usually short or small targets such as lung and spine SBRT and prostate VMAT. But, there was no significant difference in targets with long and large such as lung, head and neck, and whole pelvis for VMAT.

접합부를 포함한 PAN-전골반암 VMAT 치료 계획 시 콜리메이터 각도의 영향에 관한 고찰

김현영,장남준,정해윤,정윤주,원희수,석진용,Kim, Hyeon Yeong,Chang, Nam Jun,Jung, Hae Youn,Jeong, Yun Ju,Won, Hui Su,Seok, Jin Yong 대한방사선치료학회 2020 대한방사선치료학회지 Vol.32 No.-

목 적: 대동맥 주위 림프절(PAN)을 포함한 전골반암의 다중치료 중심점(multi-isocenter) 용적 변조 회전 방사선 치료 계획 시 콜리메이터 각도의 변화가 치료 계획의 질, 접합부에서의 선량 재현성, 그리고 접합부의 환자 자세 오차에 미치는 영향에 대해 알아보고자 한다. 대상 및 방법: PAN을 포함한 전골반암 환자 10명을 대상으로 하였다. Eclipse(version 13.7) 치료계획 시스템에서 HD MLC가 장착된 Truebeam STx를 사용하여, 기본으로 설정된 콜리메이터 각도인 10° 외에 20°, 30°, 45°로 변화시키고, 그 외 모든 치료 계획 조건은 동일하게 설정하여 치료 계획을 수립하였다. 수립된 치료 계획은 계획표적용적의 coverage와 조사범위지표(CVI), 균질성 지표(HI)를 평가하였고, 정상조직은 각 부위별로 임상에서 사용하고 있는 지표로 비교하였다. 접합부의 선량 재현성 평가를 위해 파머형 전리함을 삽입한 고체물 팬텀을 이용하여 절대 선량을 측정하였다. 환자 자세 오차에 따른 영향을 알아보기 위해 치료계획 시스템에서 각도별로 등중심점의 위치를 종축방향(in, out)으로 1~3mm 임의로 이동하고 접합부에 가상의 체적을 설정하여 선량 변화를 평가하였다. 결 과: CVI 평균값은 45°에서 PTV-45 0.985±0.004, PTV-55 0.998±0.003, HI 평균값은 45°에서 PTV-45 1.140±0.074, PTV-55 1.031±0.074로 1에 가장 가까운 값을 보였다. 결정 장기는 10°와 비교하여 45°에서 콩팥의 V20Gy이 9.66%, 방광의 평균선량과 V30이 1.88%, 2.16% 감소하였다. 치료 계획과 실측정한 접합부의 선량값의 차이는 0.3% 이내로 모두 허용오차범위 내에 들어왔다. 환자 자세 오차로 인한 접합부에서 선량변화량은 in 3mm 이동시 최대 선량이 10°, 20°, 30°, 45°에서 14.56%, 9.88%, 8.03%, 7.05%로 증가하였으며, out 3mm 이동시 최소 선량은 10°, 20°, 30°, 45°에서 13.18%, 10.91%, 8.42%, 4.53%로 감소하였다. 결 론: PTV의 CVI, HI 및 결정 장기 보호 면에서 콜리메이터 각도가 증가할수록 전반적으로 개선된 수치를 보였다. 접합부의 환자 자세 오차 영향은 각도가 커질수록 그 차이가 줄어들어 환자 자세 오차에 대한 불안함을 어느 정도 개선하는데 도움이 될 것이라 생각한다. 결론적으로 콜리메이터 각도는 다중치료 중심점 VMAT 치료 계획의 질 및 접합부 선량에 영향을 줄 수 있는 인자임을 인지하고 치료계획 시 콜리메이터 각도 설정에 신중을 기해야 할 것으로 사료된다. Purpose: To investigate the effect of collimator angle on plan quality of PAN-Pelvis Multi-isocenter VMAT plan, dose reproducibility at the junction and impact on set-up error at the junction. Material and method: 10 adult patients with whole pelvis cancer including PAN were selected for the study. Using Trubeam STx equipped with HD MLC, we changed the collimator angle to 20°, 30°, and 45° except 10° which was the default collimator angle in the Eclipse(version 13.7) and all other treatment conditions were set to be the same for each patient and four plans were established also. To evaluate these plans, PTV coverage, coverage index(CVI) and homogeneity index (HI) were compared and clinical indicators for each treatment sites in normal tissues were analyzed. To evaluate dose reproducibility at the junction, the absolute dose was measured using a Falmer type ionization chamber and dose changes at the junction were evaluated by moving the position of the isocenter in and out 1~3mm and setting up the virtual volume at the junction. Result: CVI mean value was PTV-45 0.985±0.004, PTV-55 0.998±0.003 at 45° and HI mean value was PTV-45 1.140±0.074, and PTV-55 1.031±0.074 at 45° which were closest to 1. V20Gy of the kidneys decreased by 9.66% and average dose of bladder and V30 decreased by 1.88% and 2.16% at 45° compared to 10° for the critical organs. The dose value at the junction of the plan and the actual measured were within 0.3% and within tolerance. At the junction, due to set-up error the maximum dose increased to 14.56%, 9.88%, 8.03%, and 7.05%, at 10°, 20°, 30°, 45°, and the minimum dose decreased to 13.18%, 10.91%, 8.42%, and 4.53%, at 10°, 20°, 30°, 45° Conclusion: In terms of CVI, HI of PTV and critical organ protection, overall improved values were shown as the collimator angle increased. The impact on set-up error at the junction by collimator angle decreased as the angle increased and it will help improve the anxiety about the set up error. In conclusion, the collimator angle should be recognized as a factor that can affect the quality of the multi-isocenter VMAT plan and the dose at the junction, and be careful in setting the collimator angle in the treatment plan.

Metal artifact 감소를 위한 CT simulator 영상 재구성의 유용성 평가

최지훈,박진홍,최병돈,원희수,장남준,구장현,홍주완,Choi, Ji Hun,Park, Jin Hong,Choi, Byung Don,Won, Hui Su,Chang, Nam Jun,Goo, Jang Hyun,Hong, Joo Wan 대한방사선치료학회 2014 대한방사선치료학회지 Vol.26 No.2

목 적 : CT simulation 시 고 밀도 인공물에 의해 발생된 metal artifact는 주변조직의 관찰능력 감소 및 CT number 변화에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 CT 촬영 시 Metal Artifact Reduction for Orthopedic implants(O-MAR)의 유용성을 평가해 보고자 한다. 대상 및 방법 : CT simulator를 이용하여 Gammex phantom과 Rando phantom의 original 영상, 고 밀도 인공물을 삽입 후 획득한 non O-MAR 영상과 O-MAR 적용 영상을 획득하였다. CT 영상 평가를 위해 Gammex phantom CT 영상 내 5개 조직과 artifact 영향을 직접 받는 3개 지점에 관심영역(region of interest, ROI)을 각각 설정하고, CT number와 노이즈(standard deviation, SD)를 평균값으로 비교, 분석하였다. 고 밀도 인공물 주변조직의 CT number 변화에 따른 선량변화 확인을 위해 전산화치료계획시스템 Eclipse를 이용하여 Rando phantom CT 영상 3곳에 원기둥 체적을 형성하였다. 치료계획은 6 MV 광자선, 7개 조사면, 조사야 $15{\time}15cm$, 1회당 처방선량 100 cGy를 적용하여 수립하고 평균선량을 비교, 분석하였다. 두 실험 모두 original 영상을 기준으로 분석하였다. 결 과 : Gammex phantom을 이용한 영상평가 실험에서 각 영상별 5개 조직의 CT number 차이는 작았으며, artifact 영향을 직접 받는 3개 지점은 O-MAR 적용 시 original 영상과 유사하게 나타났다. 그리고 O-MAR 적용 시 8개 지점의 SD는 non O-MAR 영상보다 모두 감소되었다. Rando phantom을 이용한 선량변화 실험 또한 O-MAR 적용 시 original 영상과 유사하게 나타났다. 결 론 : O-MAR 적용 시 고 밀도 인공물 artifact로 인한 영상 왜곡 및 SD 감소로 영상의 질이 향상되었으며 CT number 보정에 유용하였다. 이는 체표윤곽도(contour) 생성 및 치료계획 수립에 이점이 있을 것이라 사료된다. Purpose : This study presents the usefulness assessment of metal artifact reduction for orthopedic implants(O-MAR) to decrease metal artifacts from materials with high density when acquired CT images. Materials and Methods : By CT simulator, original CT images were acquired from Gammex and Rando phantom and those phantoms inserted with high density materials were scanned for other CT images with metal artifacts and then O-MAR was applied to those images, respectively. To evaluate CT images using Gammex phantom, 5 regions of interest(ROIs) were placed at 5 organs and 3 ROIs were set up at points affected by artifacts. The averages of standard deviation(SD) and CT numbers were compared with a plan using original image. For assessment of variations in dose of tissue around materials with high density, the volume of a cylindrical shape was designed at 3 places in images acquired from Rando phantom by Eclipse. With 6 MV, 7-fields, $15{\time}15cm2$ and 100 cGy per fraction, treatment planning was created and the mean dose were compared with a plan using original image. Results : In the test with the Gammex phantom, CT numbers had a few difference at established points and especially 3 points affected by artifacts had most of the same figures. In the case of O-MAR image, the more reduction in SD appeared at all of 8 points than non O-MAR image. In the test using the Rando Phantom, the variations in dose of tissue around high density materials had a few difference between original CT image and CT image with O-MAR. Conclusion : The CT images using O-MAR were acquired clearly at the boundary of tissue around high density materials and applying O-MAR was useful for correcting CT numbers.

두경부 방사선 치료 시 입체조형동적회전조사치료와 용적변조회전조사치료에 관한 연구

김덕기(Deok-Ki Kim),최천웅(CheonWoong Choi),최재혁(Jae-hyock Choi),원희수(Hui-su Won),박철수(Cheol-soo Park) 한국자기학회 2015 韓國磁氣學會誌 Vol.25 No.6

Recently, radiation therapy is used in the CT existing conventional two-dimensional radiation image, and set the size and location of the tumor in a manner that the image is going to change the treatment plan. After using the simulation using CT, radiation therapy it is four-dimensional or three-dimensional treatment made possible. and radiation therapy became the more effective ever before. High technology radiation therapy such as the treatment of SRS,IMRT, IGRT, SBRT, is a need to try contemplating the possibility to apply appropriate analysis and situation, so it has its own characteristics. and then it is believed that it is necessary to analyze and try it worries the proper applicability of the situation. The configuration of the various treatment that is applicable in many hospitals is necessary to try to determine how to practically apply the patients. Critical organs surrounding tumor give a small dose to avoid side effects and then the tumor has the therapeutic effect by providing a larger dose than before the radiation treatment.