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Beam Shaping by Independent Jaw Closure in Stereotactic Radiotherapy
안용찬(Yong Chan Ahn),조병철(Byung Chul Cho),최동락(David R. Choi),김대용(Dae Yong Kim),허승재(Seung Jae Huh),오도훈(Do Hoon Oh),배훈식(Hoonsik Bae),여인환(In Hwan Yeo),고영은(Young Eun Ko) 대한방사선종양학회 2000 Radiation Oncology Journal Vol.18 No.2
Introduction: Stereotactic radiation therapy (SRT) can deliver highly focused radiation to a small and spherical target lesion with very high degree of mechanical accuracy. For non-spherical and large lesions, however, inclusion of the neighboring normal structures within the high dose radiation volume is inevitable in SRT. This is to report the beam shaping using the partial closure of the independent jaw in SRT and the verification of dose calculation and the dose display using a home-made soft ware. Materials & Methods: Authors adopted the idea to partially close one or more independent collimator jaw(s) in addition to the circular collimator cones to shield the neighboring normal structures while keeping the target lesion within the radiation beam field at all angles along the arc trajectory. The output factors (OF's) and the tissue-maximum ratios (TMR's) were measured using the micro ion chamber in the water phantom dosimetry system, and were compared with the theoretical calculations. A film dosimetry procedure was performed to obtain the depth dose profiles at 5 cm, and they were also compared with the theoretical calculations, where the radiation dose would depend on the actual area of irradiation. Authors incorporated this algorithm into the home- made SRT software for the isodose calculation and display, and was tried on an example case with single brain metastasis. The dose-volume histograms (DVH's) of the planning target volum e (PTV) and the normal brain derived by the control plan were reciprocally compared with those derived by the plan using the same arc arrangement plus the independent collimator jaw closure. Results : When using 5.0 cm diameter collimator, the measurements of the OF's and the TMR's with one independent jaw set at 30 mm (unblocked), 15.5 mm, 8.6 mm, and 0 mm from the central beam axis showed good correlation to the theoretical calculation within 0.5% and 0.3% error range. The dose profiles at 5 cm depth obtained by the film dosimetry also showed very good correlation to the theoretical calculations. The isodose profiles obtained on the home-made software demonstrated a slightly more conformal dose distribution around the target lesion by using the independent jaw closure, where the DVH's of the PTV were almost equivalent on the two plans, while the DVH's for the normal brain showed that less volume of the normal brain receiving high radiation dose by using this modification than the control plan employing the circular collimator cone only. Conclusion : With the beam shaping modification using the independent jaw closure, authors have realized wider clinical application of SRT with more conformal dose planning. Authors believe that SRT, with beam shaping ideas and efforts, should no longer be limited to the small spherical lesions, but be more widely applied to rather irregularly shaped tumors in the intracranial and the head and neck regions. 서 론 : 정위방사선치료는 높은 정밀도로 크기가 작고 구형인 병변에 국한하여 방사선을 조사할 수 있는 기술이지만 병변의 모양이 구형이 아닌 경우에는 병변 주변의 정상조직에 고선량의 방사선이 조사될 수 있다. 본 연구는 독립턱을 부분적으로 폐쇄하여 방사선량 분포를 개선하는 방법, 선량계산과 선량분포의 도시방법을 보고하고자 한다. 방 법 : 정위방사선치료 시의 호의 궤적상 병변은 방사선조사영역 내에 포함하면서 주변 정상조직을 최대한 차폐하도록 원형 콜리메이터와 독립턱 부분폐쇄를 적절히 조합하였다. 물 펜톰과 마이크로 전리함을 이용하여 출력인자와 조직최대선량비를 측정하여 이론적 계산치와 비교하였다. 필름선량측정계를 이용하여 5 cm 깊이에서의 심부선량분포를 측정하여 계산치와 비교하였다. 이와 같은 측정자료를 자가 개발한 치료계획 프로그램에 반영하여 뇌전이 환자의 정위 방사선치료 선량계산과 도시에 적용하여 원형 콜리메이터만을 이용하였을 경우와 독립턱 부분폐쇄를 추가하였을 경우의 병변과 정상 뇌의 선량체적표를 각각 비교하였다. 결 과 : 5.0 cm 직경의 원형 콜리메이터를 사용하고 한 쪽 독립턱을 중심축으로부터 30 mm, 15.5 mm, 8.6mm, 0 mm 까지 열었을 때 측정한 출력인자와 조직최대선량비는 계산치와 각각 0.5%와 0.3%의 오차범위로 잘 부합하였다. 필름선량계로 얻은 5 cm 깊이의 심부선량분포도 역시 계산치와 잘 부합하였다. 자가 개발한 치료계획 프로그램으로 병변과 정상 뇌의 선량체적표를의 상호 비교를 통하여 독립턱 부분폐쇄를 적용한 경우에 있어서 보다 개선된 선량분포를 얻을 수 있음을 확인하였다. 결 론 : 정위방사선치료에 있어서 독립턱의 부분폐쇄를 적용함으로써 보다 개선된 선량분포계획을 얻을 수 있으며 이를 적용하여 비교적 크기가 크고 모양이 불규칙한 병변에 대하여도 정위방사선치료를 확대 적용할 수 있겠다.
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주상규(Sang Gyu Ju),허승재(Seung Jae Huh),한영이(Youngyih Han),서정민(Jeong Min Seo),김원규(Won Kyou Kim),김태종(Tae Jong Kim),신은혁(Eun Hyuk Shin),박주영(Ju Young Park),여인환(Inhwan J. Yeo),최동락(David R. Choi),안용찬(Yong Chan A 대한방사선종양학회 2005 Radiation Oncology Journal Vol.23 No.3
목 적: 방사선치료의 핵심 장비인 선형가속기의 10년간 고장 기록을 분석하여 효율적인 관리 지표로 활용하고자 한다. 대상 및 방법: 1994년 4월부터 2004년 12월까지 10년 8개월간 의공기술과에서 기록한 장비 수리일지와 사용자가 기록한 업무일지의 내용을 통계분석을 통해 관리실태를 분석했다. 장비 장애 요인을 다각적으로 분석하기 위해 고 장 원인을 치료기 부위별로 세분했고, 고장 발생 시 치료업무에 미치는 영향에 따라 세 단계로 구분하여 조사했다. 또한, 장비 사용량이 고장에 미치는 영향을 분석하기 위해 연간 치료 환자 수와 고장건수, 중요 부속의 평균 수명, 수리비용 등을 분석했다. 결 과: 10년간 발생한 전체 고장건수는 587건이였으며, 이중 조사헤드부의 고장이 전체 건수의 20%를 차지해 가장 높게 나타났고, 고장이 미치는 영향에서는 일시적 장애에 해당하는 ‘조사능력 저하’ 상태의 고장이 41%를 차지해 가장 높았다. 고장 부위에 따른 장애 영향 분석에서는 장애 등급이 가장 높은 ‘조사 불가능’ 상태의 고장이 가속부에서 전체 건수의 약 10%를 차지해 가장 높게 나타났으며, 고장과 관련된 각종 지표 및 수리비용은 사용연수 및 치료건수가 증가함에 따라 함께 증가했다. 중요 부속의 평균 수명은 클라이스트론과 싸이라트론의 경우 치료건수가 증가함에 따라 교체 주기가 빨라져 각각 제조사 권고치의 42%, 83% 수준이었다. 결 론: 안정적인 치료서비스 제공을 위해서는 사용 연수가 증가함에 따라 장비 관리의 필요성이 더욱 중요시되어야하며, 10년간 장비 관리기록을 통해 얻은 각종 지표가 향후 예방적 관리의 좋은 지침이 될 것으로 생각된다. Purpose: To improve the management of a medical linear accelerator, the records of operational failures of a Varian CL2100C over a ten year period were retrospectively analyzed. Materials and Methods: The failures were classified according to the involved functional subunits, with each class rated into one of three levels depending on the operational conditions. The relationships between the failure rate and working ratio and between the failure rate and outside temperature were investigated. In addition, the average life time of the main part and the operating efficiency over the last 4 years were analyzed. Results: Among the recorded failures (total 587 failures), the most frequent failure was observed in the parts related with the collimation system, including the monitor chamber, which accounted for 20% of all failures. With regard to the operational conditions, 2nd level of failures, which temporally interrupted treatments, were the most frequent. Third level of failures, which interrupted treatment for more than several hours, were mostly caused by the accelerating subunit. The number of failures was increased with number of treatments and operating time. The average life-times of the Klystron and Thyratron became shorter as the working ratio increased, and were 42 and 83% of the expected values, respectively. The operating efficiency was maintained at 95% or higher, but this value slightly decreased. There was no significant correlation between the number of failures and the outside temperature. Conclusion: The maintenance of detailed equipment problems and failures records over a long period of time can provide good knowledge of equipment function as well as the capability of predicting future failure. More rigorous equipment maintenance is required for old medical linear accelerators for the advanced avoidance of serious failure and to improve the quality of patient treatment.
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