Breast Board를 이용한 방사선치료에서 환자 위치 재현성 향상 방안에 대한 연구

허순녕(Soon Nyung Huh),조웅(Woong Cho),박양균(Yang Kyun Park),하성환(Sung Whan Ha) 대한방사선종양학회 2005 Radiation Oncology Journal Vol.23 No.2

목 적: 유방암 환자치료 과정에서 breast board를 이용한 방사선 치료시, 환자 위치 재현성을 향상시킬 수 있는 방법론을 개발하고, 효용성을 검증한다. 대상 및 방법: 환자와 breast board 사이에서 기존의 오목한 두개골 판 사용시 발생할 수 있는 오차를 개선하기 위해서, 두경부 지지대를 breast board에 장착할 수 있도록 개조한 장치를 개발하였다. 이 장치가 breast board에 장착된 상태에서 두부(頭部)의 위치를 측정할 수 있는 계측도구를 사용하여, 체중이 다른 2명의 자원자에 대해 각각 50회에 걸쳐 재현성을 검증하였다. breast board의 좌우 방향의 기울어짐을 방지하기 위하여서는, breast board 상하부에 지지대를 장착하여 높이에 맞게 아크릴 판을 삽입하여 좌우를 고정하는 계단형 좌우 고 정장치와, breast board 측면에 홈으로 연결된 두 개의 알루미늄 지지대를 장착하여, 수평계로 보정된 높이를 고정시킬 수 있는 팔걸이형 좌우 고정장치를 개발하였다. 장치의 유무에 따라 좌우의 편중 하중에 대한 breast board의 좌우 높이(기준 위치) 변화를 수회 측정하여, 기울어짐의 정도를 수치적으로 환산함으로써 장치의 효용성을 검증하였다.결 과: Cranio-caudal 방향 오차에 대해서는 50 kg, 70 kg의 체중을 가진 2명의 자원자에 대하여 5단계(3 cm, 10cm, 20 cm, 30 cm, 39 cm)의 breast board 높이에 따라 각각 10회씩, 기존의 오목한 두개골 판과 개선된 두경부 지지대를 비교하여 실험을 수행한 결과, cranio-caudal 방향 위치의 표준편차가 평균 55% 이상 감소하였다. 계단형 좌우 고정장치의 효용성을 검토한 결과 50 kg, 70 kg 체중의 자원자에 대하여 각각 73%, 86% 이상의 기울기 감소 효과가 나타났고, 팔걸이형 좌우 고정장치에 대해서는 각각 90% 이상의 기울기가 감소한 것으로 나타났다. 결 론: 모의 실험 결과, 개선된 두경부 지지대와 좌우 고정장치를 통해 cranio-caudal 방향 위치와 breast board의 기울기의 편차가 기존에 비해 현저하게 감소하였으므로, 임상적용시 환자 위치의 재현성 향상에 기여할 것으로 기대된다. Purpose: We wanted to improve the setup reproducibility of breast cancer patients when utilizing a commercially available breast board for radiation therapy. The breast board was modified by using a new head rest and 2 types of board fixation devices. Materials and Methods: A conventional head/neck rest was modified to be positioned in various slots of the breast board, and it was fabricated 1 cm thinner to provide more comfort to a patient when the patient's neck was rotated. This rest improves the uncertainty of the daily setup. Also, the sagging problems at the left and right sides became negligible with the two types of board fixation devices: (1) the stair type, and (2) the arm type. The first device consists of an upper/lower holder with 4 stair-types of grooves and 4 rectangular inserts. In order to cover the whole range of vertical setup of the breast board, 4 rectangular inserts were needed, and each covered 10 steps. The arm-type fixation device was also fabricated and attached to the breast board. It had two aluminum bars that were fixed by utilizing a lock-type of screw. These devises were evaluated with two volunteers in order to prove the effectiveness of the improved setup accuracy. Results: The developed cranio-caudal fixation device demonstrated that it could reduce the cranio-caudal error by nearly 55% compared to the old device. As for left-and-right inclination, the stair-type and arm-type fixation devices can reduce the relative inclination by nearly 80% and 90%, respectively, compared to the breast board without the fixation device. Conclusion: It was verified that the developed devices were effective for positioning the patients and for avoiding inclination of the breast board.

주파수 도약 통신장비에서의 복합 코드를 이용한 고속 동기 장치

김용철(Yong-Cheol Kim),허순녕(Soon-Nyung Huh),윤창익(Chang-Ig Yoon) 대한전자공학회 1984 대한전자공학회 학술대회 Vol.1984 No.11

부정형 방사선 조사면에 대한 투과선량 보정 알고리즘

윤형근(Hyong Geun Yun),지의규(Eui Kyu Chie),허순녕(Soon Nyung Huh),우홍균(Hyoung Koo Lee),이형구(Hong Gyun Wu),신교철(Kyo Chul Shin),김시용(Siyong Kim),하성환(Sung Whan Ha) 대한방사선종양학회 2002 Radiation Oncology Journal Vol.20 No.3

목적 : 방사선치료시 환자에 조사되는 방사선량을 매 치료시마다 간편하게 확인하기 위한 생체내(in vivo) 선량측정의 한 방법으로 투과선량을 이용하는 새로운 시스템에 필요한 알고리즘을 이미 개발한 바 있다. 본 연구에서는 조사면 일부가 차폐된 부정형 조사면에서 적용하기 위한 보정 알고리즘을 개발하고자 하였다. 재료 및 방법 : 알고리즘을 개발하기 위한 기본 자료를 마련하기 위하여 투과선량 측정을 시행하였다. 측정에는 선형가속기의 6 MV 및 10 MV의 X선을 이용하였고, 이온함형 측정기 및 전위계를 사용하였다. 측정조건으로는 조사면의 크기(collimator opening)는 2 x 2c㎡에서 32 x 32c㎡까지 한 변을 2 cm씩 증가시켜 16단계로 하였고, 팬톰 두께(phantom thickness Tp)는 0, 10, 20 및 30 cm, 팬톰과 측정기간의 거리(phantom chamber distance PCD)는 10, 30 및 50 cm으로 하였다. 이 때 조사면의 일부를 차폐하였으며 차폐되지 않은 유효조사면(effective field size)의 크기를 5 x 5,10 x 10,15 x 15 및 20 x 20c㎡으로 하였다. 결과 : 조사면의 일부가 차폐체에 의하여 차폐된 경우 종양선량이 감소되며 동시에 투과선량도 감소된다는 물리학적인 추론을 이용하여 방사선조사면 일부 차폐가 투과선량에 미치는 영향을 보정하기 위한 알고리즘을 개발하였으며 조사면 일부가 차폐된 여러 측정 조건에서 알고리즘을 이용한 계산치와 실제측정치 간의 오차는 ±1.0% 이내이었다. 결론 : 투과선량 계산 알고리즘은 조사면 일부가 차폐된 불규칙 조사면의 경우 {pm}1.0% 이하의 오차 범위로 정확히 투과선량을 계산할 수 있음을 확인하였다. Purpose : Measurement of transmission dose is useful for in vivo dosimetry. In this study, the algorithm for estimating the transmission dose for open radiation fields was modified for application to partially blocked radiation fields. Materials and Methods : The beam data was measured with a flat solid phantom with various blocked fields. A new correction algorithm for partially blocked radiation field was developed from the measured data. This algorithm was tested in some settings simulating clinical treatment with an irregular field shape. Results : The correction algorithm for the beam block could accurately reflect the effect of the beam block, with an error within ±1.0%, with both square fields and irregularly shaped fields. Conclusion : This algorithm can accurately estimate the transmission dose in most radiation treatment settings, including irregularly shaped field.

조직 결손에 대한 투과선량 계산 알고리즘 보정

윤형근(Hyong Geun Yun),지의규(Eui Kyu Chie),허순녕(Soon Nyung Huh),이형구(Hyoung Koo Lee),우홍균(Hong Gyun Woo),신교철(Kyo Chul Shin),하성환(Sung Whan Ha) 대한방사선종양학회 2002 Radiation Oncology Journal Vol.20 No.2

목 적 : 서울대학교 의과대학 치료방사선과학교실에서는 생체내(in vivo) 선량측정시 방사선 조사 조건으로부터 투과선량을 예측하는데 필요한 투과선량 계산 알고리즘을 개발한 바 있으며 조사면 내에 조직의 일부가 결손된 경우에도 적용할 수 있도록 보정 알고리즘을 개발하고자 하였다. 재료 및 방법 : 알고리즘을 개발하기 위한 기본 자료를 마련하기 위하여 측정을 시행하였다. 측정에는 선형가속기의 6 MV 및 10 MV X선을 이용하였고 측정기 및 전위계를 사용하였다. 측정조건은 조사면의 크기는 10×10 ㎠, 20×20 ㎠ 및 30×30 ㎠으로 하였고, 팬톰 두께는 20 ㎝, PCD는 10 ㎝, 30 ㎝ 및 50 ㎝로 하였다. 이때 팬톰이 조사면의 일부에서 결손되도록 하였으며 결손 범위를 0 내지 100%로 하였다. 또한 조직 결손 및 불규칙한 윤곽선을 가진 경우에 알고리즘의 정확도를 평가하기 위하여 조직 결손이 가장 심한 경우에 해당하는 유방암 환자를 모델로 팬톰 모형을 만들어 투과선량을 측정하였다. 결 과 : 조사면의 일부에 존재하는 조직 결손이 투과 선량에 미치는 영향을 보정하기 위한 알고리즘을 물리학적 이론을 이용하여 개발하였으며 알고리즘은 다양한 측정조건들에서 측정값과 대부분 ±1.0%이내의 오차를 보였다. 유방암환자의 모형을 이용한 측정값과는 ±3.0% 이내의 오차를 나타내었다. 결 론 : 투과선량 계산 알고리즘은 조직이 일부 결손된 경우의 대부분에서 ±1.0% 이하의 오차 범위로 정확히 투과선량을 계산할 수 있었고 임상적으로 극단적인 조건에서도 ±3.0% 이내의 오차를 보이므로 임상적용이 충분히 가능함을 알 수 있었다. Purpose : Measurement of transmission dose is useful for in vivo dosimetry. In this study, previous algorithm for estimation of transmission dose was modified for use in cases with tissue deficit. Materials and Methods : The beam data was measured with flat solid phantom in various conditions of tissue deficit. New algorithm for correction of transmission dose for tissue deficit was developed by physical reasoning. The algorithm was tested in experimental settings with irregular contours mimicking breast cancer patients using multiple sheets of solid phantoms. Results : The correction algorithm for tissue deficit could accurately reflect the effect of tissue deficit with errors within ±1.0% in most situations and within ±3.0% in experimental settings with irregular contours mimicking breast cancer treatment set-up. Conclusion : Developed algorithm could accurately reflect the effect of tissue deficit and irregularly shaped body contour on transmission dosimetry.

MC50 싸이클로트론에서 생성되는 중성자선의 생물학적 특성의 평가

엄근용(Keun-Yong Eom),우홍균(Hong-Gyun Wu),박혜진(Hye Jin Park),허순녕(Soon Nyung Huh),예성준(Sung-Joan Ye),이동한(Dong Han Lee),박석원(Suk Won Park) 대한방사선종양학회 2006 Radiation Oncology Journal Vol.24 No.4

목 적: 원자력의학원에 설치되어 있는 MC밍 사이클로트론에서 생성되는 중성자선의 의학적 이용을 위하여 생물학적 특성을 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 35 MeV 양성자를 15 mm 베릴륨 표적에 부딪혀서 생성된 줄성자선에 대하여 물리적 방사선선량을 측정한 후 체외실힘 (in-vitro) 을 하였다 EMT-6 세포주 (cell line) 를 이용하여 0-5 Gy의 중성자선을 조사 후 생존분획 (surviving fraction)을 구하였다 또한 감마선의 효과를 피하기 위하여 납차페를 한 후에 동일 조건에서 생존분획을 구하였다. 엑스선 실험에서는 0, 2, 5, 10, 15 Gy를 조사 후 생존분획을 측정하였다. 결 과: MC5O 의 중성자선은 조사야 26x26 cm2, 전류 10μA, 갚이 2 cm에서 84%의 중성자와 16%의 감마선으로 구성되어 있었고, 총선량률은 9.25 cGy/minOI 었다 엑스선을 이용하여 측정한 생존분획곡선은 선형이차함수모델(linear quadratic mode l)을 적용하였을 때 a/ /3 비는 0.611 (a=O.0204, /3=0.0334, R2~0.999) 이었다 중성자선에 있어서 생존분획곡선은 저선량 영역에서 어깨영Qoj (shoulder area) 을 가지고 있었고, 모든 실험에서 선형이차함수모델에 잘맞았다 Q 으| 평균값은 -0.315 (범우I , -0.254- -0.360)였고,/3값은 0.247 (범우 I , 0.220-0 .262) 이었다. 납차폐를 하였을 때에도 생존분획곧선에서 어깨영역은 없어지지 않았다 중성자선으 1 RBE (relative biological effectiveness) 값은 생존분획이 0.1 일 때 2.07-2.19 빔위였고, 0.01 일 때 2.2 1-2.35였다. 결 론: MC50에서 생성된 중성자선은 상당량의 감마선을 내포하고 있으며 이것이 생존분획곡선에서 어깨영역이 나타나는 데에 기여하였을 것이다. MC50의 중성자선의 RBE 값은 약 2.2였다. Purpose: To evaluate biological characteristics of neutron beam generated by MC50 cyclotron located in the Korea lnstilule of Radiological and Medical Sciences (KIRAMS) Materials and Methods: The neutron beams generated with 15 mm Berylium target hit by 35 MeV proton beam was used and dosimetry data was measured before in-vitro study. We irradiated 0, 1, 2, 3, 4 and 5 Gy of neutron beam to EMT-6 cell line and surving fraction (SF) was measured. The SF CUNe was also examined at the same dose when applying lead shielding to avoid gamma ray component. In the X-ray experiment, SF CUNe was obtained after irradiation at 0, 2, 5, tO, and 15 Gy Resuns: The neutron beams have 84% of neutron and 16% of gamma cαnponent at the depth of 2 cm with the field size of 26 x 26 em', beam current 20 μA , and dose rate of 9.25 cGy/min. The SF CUNe from X-ray, when fitted to linear-quadratic (LQ) model, had 0.61 t as al l3 ratio (a o O.0204, 130 0.0334, R'oO.999, respectlveψ). The SF CUNe from neutron beam had shoulders at low dose area and fitted well to LQ model with the value of R' exceeding 0.99 In all experiments. The mean value of alpha and beta were -0.315 (range, -0.25 4- -0.3601 and 0.247 (0.220-0.262), respectively. The addition of lead shielding resulted in no straightening of SF CUNe and shoulders in low dose area still existed. The RBE of neutron beam was in range 이 2.07-2.19 with SFoO.l and 2.21-2.35 with SFoO.Ol , respectiveψ conclusion: The neutron beam from MC50 cyclotron has significant amount of gamma component and this may have contributed to form the shoulder of survival CUNeo The RBE of neutron beam generated by MC50 was about 2.2

두경부 방사선 치료 환자에서 투과선량 알고리즘의 임상 적용시 불균질 조직 보정에 관한 연구

김수지(Suzy Kim),하성환(Sung Whan Ha),우홍균(Hong Gyun Wu),허순녕(Soon Nyung Huh) 대한방사선종양학회 2004 Radiation Oncology Journal Vol.22 No.2

목 적: 두경부에 방사선 치료를 받는 환자에서 투과선량측정시스템을 적용하여 시스템의 재현성과 선량 계산 알 고리즘의 정확도를 확인하기 위하여 본 연구를 시행하였다. 대상 및 방법: 2001년 9월 5일부터 9월 18일까지 4 MV 선형가속기를 이용하여 두경부에 방사선치료를 시행한 환자를 대상으로 하였으며, 3회 이상의 측정을 시행하고 조사야의 중심이 차폐되지 않은 35명의 환자를 대상으로 분석을 시행하였다. 매일 환자의 치료 시작 전과 치료 중 한 시간 간격으로 10×10 cm2 개방 조사야에 100 MU을 조사하고 측정을 시행하여 시스템의 안정성 및 재현성을 확인하였다. 투과선량 계산 알고리즘의 정확도를 평가하기 위하여 두경부 방사선치료 환자에서 투과선량의 예상치를 구하고 측정치와 비교하였다. 투과선량 예상치는 환자의 CT 또는 MR 영상과 모의치료 시의 X-선 필름을 사용하여 방사선 투과 부위의 골조직, 공기, 지방조직의 두께를 측정하고 이에 대한 불균질 조직의 영향을 보정하였다. 결 과: 10×10 cm2 개방 조사야에 100 MU을 조사하여 측정을 시행하였을 때 측정치의 일 중의 오차가 ±0.5% 이내이고 일간의 오차가 ±1.0% 이내로 시스템의 안정성 및 재현성을 확인할 수 있었다. 투과선량 예상치와 실제 측정치 간의 평균 오차는 뇌 부위 치료 환자에서는 ±5% 이하, 두부 치료 환자에서는 ±2.5% 이하, 경부 치료 환자에서는 ±5% 이하이었다. 결 론: 투과선량측정시스템의 안정성과 재현성을 확인할 수 있었고, 외부 형태가 불규칙하고 불균질 조직이 포함되는 부위에 대하여 CT, MR 등의 영상을 이용하여 불균질 조직에 대한 보정을 함으로써 정확한 예상치를 구할 수 있음을 확인하였다. Purpose: To confirm the reproducibility of in vivo transmission dosimetry system and the accuracy of the algorithms for the estimation of transmission dose in head and neck radiation therapy patients. Materials and Methods: From September 5 to 18, 2001, transmission dose measurements were performed when radiotherapy was given to brain or head and neck cancer patients. The data of 35 patients who were treated more than three times and whose central axis of the beam was not blocked were analyzed in this study. To confirm the reproducibility of this system, transmission dose was measured before daily treatment and then repetitively every hour during the treatment time, with a field size of 10×10 cm2 and a delivery of 100 MU. The accuracy of the transmission dose calculation algorithms was confirmed by comparing estimated dose with measured dose. To accurately estimate transmission dose, tissue inhomogeneity correction was done. Results: The measurement variations during a day were within ±0.5% and the daily variations in the checked period were within ±1.0%, which were acceptable for system reproducibility. The mean errors between estimated and measured doses were within ±5.0% in patients treated to the brain, ±2.5% in head, and ± 5.0% in neck. Conclusion: The results of this study confirmed the reproducibility of our system and its usefulness and accuracy for daily treatment. We also found that tissue inhomogeneity correction was necessary for the accurate estimation of transmission dose in patients treated to the head and neck.

무선 CCTV 시스템을 이용한 환자 고정 보조기술의 개발

박양균(Yang Kyun Park),하성환(Sung Whan Ha),예성준(Sung Joan Ye),조웅(Woong Cho),박종민(Jong Min Park),박석원(Suk Won Park),허순녕(Soon Nyung Huh) 대한방사선종양학회 2006 Radiation Oncology Journal Vol.24 No.4

목 적 본 연구에서는 선헝가속기 캔트리 헤드에 부착된 우선 CCTV 카메라를 이용한 영상처리들 동하여 환자 고 정과 지료에 있어서의 정확성과 재현성 향상 방안률 개발하고자 하였다. 대상 및 방법 선형가속기의 유사-빔 방항상 (semi-beams eye view, semi-BEV)을 얻기 위하여 무선 CCTV 모률을 자체 제작된 아크링 이흘리케이터를 이용하여 겐트리 헤드에 부착하였다 CC 미 카메라의 영상온 2.4 GHz의 고주파를 동해 치료실 벅언의 수신기로 전송된다 선헝가속기 작동시 발생하는 무선 주파수에 의한 간섭현싱 (RFinterterence) 과 누설 방사선으로 영상에 잡음이 발생하는데, 구리 호일로 카메라를 차폐하고 미디얀 필터링과 같은 영상처리 기업를 이용하여 이러한 잡음를 최소화할 수 있었다 스테레오 정합 기법과 Gauss-Newton 최적화 방법 돈툴 기반으묻 자체 제작펀 소프트웨어들 동해, 환자의 고정 상태들 나타내는 3차원적 위치, 이동, 회전 정도들 정량적으로 평가하였다 시스템의 정획도를 평가하기 위하여 팬톰 실힘을 수행하였다 또, 환자 호흥에 대한 실시간영상분석을 통해 호흠 동기 시스템 (respiratory gating system)을 구현하기 위한 방법론을 개발하였다. 결 과: 구리 호일 차페와 영상처리를 통해 잡음을 80% 이상 줄일 수 있었다 3차원 위치정보의 오차는 팬돔 실험을 통해 1.5±0.7 mm로 나타났고, 이동 및 회전랑에 대한 오자는 각각, 1 mm, 1。미만으로 나타났다 환자 호홉에 따른 호흥 동기 시스템툴 구현한 결과, 0.2초의 오차 범위 내에서 실시간 모나터링 01 가능한 것으로 나타났다. 결 론 선형가속기에 부착펀 CCTV틀 이용한 환자 고정 보조기술은 기존의 높은 비용을 필요여 하는 바 IGRT 기엄에 비하여 설치와 이용이 간펀하다 시스템이 선형가속기와 근접해 있기 때문에 야기되는 문제점은 온 연구에서 제시된 방법를 통해 해결될 수 있었다 시스템의 정확도를 평가해 볼 때 임상적으로 적용이 가능할 것으로 판단된다. Purpose: To develop a wireless CCTV system in semi-beam’'s eye view (BEV) to monitor daily patient setup in radiation therapy. Materials and Methods: In order to get patient images in semi-BEV, CCTV cameras are installed in a custom-made acrylic applicator below the treatment head of a linear accelerator. The images from the cameras are transmitted via radio frequency signal (-2.4 8Hz and 10 mW RF output). An expected problem with this system β radio frequency interference, which is solved utilizing RF shielding with Cu foils and median filtering software. The images are analyzed by our custom-made software. In the software, three anatomical landmarks In the patient surface are indicated by a user, then automaticalψ the 3 dimensional structures are obtained and registered by utilizing a localization procedure consisting mainly of stereo matching algorithm and Gauss Newton optimization. This algorithm is applied to phantom images to investigate the setup accuracy Respiratory gating system is also researched with real-time image processing. A line-laser marker projected on a patient's surface is extracted by binary image processing and the breath pattern is calculated and displayed in real-time. .Results: More than 80% of the camera noises from the linear accelerator are eliminated by wrapping the camera with copper foils. The accuracy of the localization procedure is found to be on the order of 1.5 上0 .7 mm with a point phantom and sub-millimeters and degrees with a custom-made head/neck phantom. With line-laser marker, real-time respiratory monitoring is possible in the delay time of - O. t7 sec Conclusion: The wireless CCTV camera system IS the novel tool which can monitor daily patient setups. The feasibility of respiratory gating system with the wireless CCTV is hopeful.

골반부 방사선 치료 환자에서 in vivo 선량측정시스템의 임상적용

김보경,지의규,허순녕,이형구,하성환 대한방사선 방어학회 2002 방사선방어학회지 Vol.27 No.1

방사선치료 시 종양에 정확한 양의 방사선을 조사하는 것은 국소 재발을 방지하고 합병증의 빈도를 낮춰 효과적인 치료를 가능하게 하는 중요한 요소이다. 종양에 조사되는 방사선량의 측정을 통해 치료의 정확성을 확인하기 위한 여러 방법들이 시도되고 있으며, 투과선량을 이용한 측정법도 그 중 한 예로 비침습적이며 매 치료 시 측정이 가능한 장점을 가지고 있다. 본 교실에서는 투과선량을 이용한 in vivo 선량측정시스템과 임의의 치료 조건에서 투과선량을 계산하기 위한 알고리즘을 개발하였다. 본 교실에서 개발한 in vivo 선량측정시스템의 단기간 및 장기간의 재현성을 확인하고, 환자의 방사선치료에서의 이용 시 발생할 수 있는 문제점을 파악하고 알고리즘의 정확성을 확인하기 위하여 본 연구를 시행하였다. 2000년 7월 25일부터 8월 14일 사이에 방사선치료를 시행 받은 환자 66명을 대상으로 투과선량의 측정을 시행하였으며, 이 중 골반부위의 방사선 치료를 3회 이상 시행 받은 11명의 환자를 대상으로 측정선량과 예측선량의 비교 분석을 시행하였다. 측정시스템의 재현성의 확인을 위하여 환자의 치료 전 및 치료 중 매시간 기준 조사조건에서 측정치를 확인하였다. 일별 몇 일 중 변동은 ±2% 이내로 재현성을 확인할 수 있었다. 본 시스템의 사용 시 별다른 문제점은 없었으나, 2명의 흉부 치료환자에서 투과선이 치료용테이블의 측면 금속을 관통하는 문제가 발생하였다. 골반부위 환자에서는 골반부위의 불균질조직에 의한 영향의 확인을 위하여, CT 및 simulation film을 이용하여 골 조직의 두께를 확인하여 보정 전 및 후의 값을 비교하였다. 전후방 및 후방조사야의 경우 골 조직의 보정을 시행하지 않은 경우 평균 오차가 -5.20%내지 +2.20%이었으며, 보정을 시행한 경우 -0.62%내지 +3.32%로 환자에 따라 정도의 차이는 있으나 골 보정이 필요함을 확인할 수 있었다. 측정치와 예측치 간 오차의 표준편차는 1.19%내지 2.46%로서 재현성이 높음을 확인할 수 있었다. 좌우 측방조사야에서 골 보정을 시행하지 않은 경우 평균오차는 -10.80%내지 +3.46%로서 골 조직의 보정이 필요하지 않은 1인의 환자를 제외하면 모두 음수 값을 지녔고, 보정을 시행한 경우 -0.55%내지 +3.50%의 평균오차를 지녀 골 보정의 필요성을 확인할 수 있었다. 측정치와 예측치 간 오차의 표준편차는 1.09%내지 6.98%로 전후방조사야의 경우보다 재현성이 낮음을 알 수 있었다. 복와위로 방사선치료를 시행 받은 환자의 경우를 제외하면, 표준편차는 1.09%내지 3.12%로 1례 외에는 2.57% 이내로 재현성이 높음을 확인할 수 있었다. 본 실험을 통하여 in vivo 선량측정시스템의 안전성과 재현성을 확인할 수 있었다. 정확한 예측치를 얻기 위하여 불균질 조직이 조사야에 포함되는 경우 보정이 요구되며, 골반의 경우 골 조직의 보정이 중요한 요인임을 알 수 있었다. 이를 위하여 불균질 조직에 대한 정확한 정보가 요구되며, 이는 CT 영상을 이용하는 것이 크게 도움이 되리라 생각된다. The accuracy of radiation dose delivery to target volume is one of the most important factors for good local control and less treatment complication. In vivo dosimetry is an essential QA procedure to confirm the radiation dose delivered to the patients. Transmission dose measurement is a useful method of in vivo dosimetry and it's advantages are non-invasiveness, simplicity and no additional efforts needed for dosimetry. In our department, in vivo dosimetry system using measurement of transmission dose was manufactured and algorithms for estimation of transmission dose were developed and tested with phantom in various conditions successfully. This system was applied in clinic to test stability, reproducibility and applicability to daily treatment and the accuracy of the algorithm. Transmission dose measurement was performed over three weeks. To test the reproducibility of this system, X-ray output was measured before daily treatment and then every hour during treatment time in reference condition (field size; 10 cm x 10 cm, 100 MU). Data of 11 patients whose pelvis were treated more than three times were analyzed. The reproducibility of the dosimetry system was acceptable with variations of measurement during each day and over 3 week period within ±2.0%. On anterior- posterior and posterior fields, mean errors were between -5.20% and +2.20% without bone correction and between -0.62% and +3.32% with bone correction. On right and left lateral fields, mean errors were between -10.80% and +3.46% without bone correction and between -0.55% and +3.50% with bone correction. As the results, we could confirm the reproducibility and stability of our dosimetry system and its applicability in daily radiation treatment. We could also find that inhomogeneity correction for bone is essential and the estimated transmission doses are relatively accurate.

Inhomogeneity correction in on-line dosimetry using transmission dose

Lee,Hyoung-Koo,Wu,Hong-Gyun,Huh,Soon-Nyung,Ha,Sung-Whan 대한방사선 방어학회 1998 방사선방어학회지 Vol.23 No.3

목적 : 환자를 통과한 투과선량ㅇ로부터 알고리즘을 이용하여 종양선량을 계산하는 새로운 개념의 온라인 선량측정시 인체조직내의 폐 등 불균질조직의 존재는 인체내 종양선량 및 투과선량에 영향을 미친다. 인체내에 불균질조직이 존재하는 경우 측정된 투과선량으로부터 종양선량 환산시 밀도를 이용한 보저의 정확도를 확인하기 위하여 실험을 시행하였다. 방법 : 폐조직의 밀도와 유사한 재질인 코르크 (밀도 0.202 gm.cm³) 팬톰 (CP)과 연부조직의 밀도와 유사한 재질인 폴리스티렌 (밀도 1.040 gm.cm³) 팬톰 (PP)을 사용하였으며 인체의 흉부와 유사한 조건에서 측정하였다. 즉 흉부에 방사선이 전후 방향에서 조사될 경우에 해당하는 팬톰은 3 cm 두께의 PP를 CP 상하에 위치하였으며 CP의 두께는 5, 10, 20 cm으로 하였다. 흉부에 방사선이 측면에서 조사되는 경우에 해당하는 팬톰은 중앙에 종격동에 해당하는 6 cm 두께의 PP를 위치하고 좌우에 10 cm 두께의 CP 을 위치하였으며 조사면의 크기는 3 ×3 내지 20 ×20 cm의 범위, 팬톰-전리함간 거리 (phantom-chamber distance, PCD) 는 10-50 cm으로 하였다. 또한 두 물질에 대한 밀도차를 이용하여 CP과 동일한 방사선 감쇄를 나타낼 것으로 예상되는 두께의 PP를 CP 대신 위치하여 동일한 방법으로 측정하여 비교하였다. 결과 : 밀도를 이용하여 보정한 CP 와 등가두께의 PP를 사용한 경우의 투과선량은 CP 을 사용한 경우에 비하여 CP 의 두께 5 cm 인 경우 4, 6, 10 MV에서 각각 평균 0.18(±0.27)%, 0.10 (±0.43)%, 0.33(±0.30)% 의 오차를 보였다. CP의 두께 10 cm 인 경우에는 에너지 별로 0.23 (±0.73)%, 0.05 (±0.57)%, and 0.04 (±0.40)%, 20 cm 인 경우에는 0.55 (±0.36)%, 0.34 (±0.27)% 0.34 (±0.18)% 의 오차를 보였다. 중간에 6 cm의 PP를 위치한 경우에는 에너지별로 1.15 (±1.86)%, 0.90 (±1.43)%, 0.86 (±1.01)% 의 오차를 나타내었다. 이경우에는 PCD 10 cm 의 경우에 비교적 큰 오차를 보였으며 PCD 10 cm 의 경우를 제외하면 에너지별로 0.47 (±1.17)%, 0.42 (±0.96)%, 0.55(±0.77)% 의 오차로 크게 감소하였다. 결론 : 방사선이 통과하는 경로에 불균질조직인 폐가 존재할 경우에도 불균질조직에 대하여 조직의 밀도를 이용하여 보정하는 방법을 사용하여 투과선량을 계산할 수 있음을 알 수 있었다. Purpose : Tissue inhomogeneity such as lung affects tumor dose as well as transmission dose in new concept of on-line dosimetry which estimates tumor dose from transmission dose using the new algorithm. This study was carried out to confirm accuracy of correction by tissue density in tumor dose estimation utilizing transmission dose. Methods : Cork phantom (CP, density 0.202 gm/cm³) having similar density with lung parendhyme and polystyrene phantom (PP, density 1,040 gm/cm³) having similar density with soft tissue were used. Dose measurement was carried out under condition simulating human chest. On simulating AP-PA irradiation, PPs with 3 cm thickness were placed above and below CP, which had thickness of 5, 10 and 29 cm. On simulating lateral irradiation, 6 cm thickness of PP was placed between two 10 cm thichness CPs additional 3 cm thick PP was placed to both lateral sidesw. 4, 6 and 10 MV x-ray were used. Field size was in the range of 3 ×3cm through 20 ×20 cm, and phantom-chamber distance (PCD) was 10 to 50 cm. Above result was compared with another sets of data with equivalent thickness of PP which was corrected by density. Result : When transmission dose of PP was compared with equivalent thickness of CP whcih was corrected with density, and average eror was 0.18 (±0.27)% for 4 MV, 0.10 (±0.43)% for 6 MV, and 0.33 (±0.30)% for 10 MV with CP having thicnknss of 5 cm. When CP was 10 cm thick, the error was 0.23 (±0.73)%, 0.05 (±0.57)%, and 0.04 (±0.40)%, while for 20 cm, error was 0.55 (±0.36)%, 0.34 (±0.27)%, and 0.34 (±0.18)% for corresponding energy. With lateral irradiation model, difference was 1.15 (±1.86)%, 0.90 (±1.43)%, and 0.86 (±1.01)% for corresponding energy. Relatively large difference was found in case of PCD having value of 10 cm. Omitting PCD with 10 cm, the difference was reduced to 0.47 (±1.17)%, 0.42 (±0.96)%, and 0.55(±0.77)% for corresponding energy. Conclusion : When tissue inhomogeneity such as lung is in fact of x-ray beam, tumor dose could be calulated from transmission dose after correction utilizing tissue density.

투과선량을 이용한 생체내 (in vivo) 선량측정을 위한 알고리즘

윤형근,지의규,허순녕,이형구,우홍균,신교철,김시용,하성환 대한방사선 방어학회 2002 방사선방어학회지 Vol.27 No.3

연구 목적 : 각종 암 환자의 방사선치료시 환자에 조사되는 방사선량을 매 치료시마다 간편하게 확인하기 위한 생체내(in vivo) 선량측정의 한 방법으로 투과선량을 이용하는 새로운 시스템에 필요한 알고리즘을 개발하고자 하였다. 이를 위하여 본 교실에서 이미 개발한 바 있는 알고리즘을 개선하고자 하였다. 연구 재료 및 방법 : 알고리즘은 투과선량의 기본 측정치를 A/P (area-perimeter ratio)의 4차 함수로 회귀한 후에 각 계수들을 PCD (phantom-chamber distance)의 3차 함수로 회귀하여 구성하였다. 또한 기본 측정조건들의 감소 가능성을 확인하기 위하여 각각의 PCD 및 Tp(phantom thickness)당 조사야를 8개만 사용한 경우와 15개를 사용한 경우에서 측정치와 계산치를 비교하였다. 임의의 방사선조사조건에서의 알고리즘의 정확도를 확인하기 위하여 기본 측정 조건에 포함되지 않은 장방형의 방사선조사야, 기본 측정에 포함되지 않은 임의의 팬톰 두께, 임의의 PCD 조건에서 측정을 시행하고 알고리즘을 이용한 계산치와 비교하였다. 연구 결과 : 기본 측정치와 알고리즘을 이용한 계산치 간의 오차를 분석한 결과 기존의 알고리즘에 비하여 정확도가 크게 향상되었으며 정방형 개방 조사야의 경우 오차의 범위를 ±0.5% 이내로 제안할 수 있었다. 또한 기본 측정조건을 약 2분의 1로 감소시킬 수 있었다. 임의의 개방조사야의 방사선조사조건에서 측정을 시행하고 알고리즘을 이용한 계산치와 비교한 경우도 대부분의 경우 ±1.0% 이하의 오차를 나타내었다. 결론 : 악성종양환자의 방사선치료시 투과선량을 이용하여 환자에 조사되는 방사선량을 실시간으로 측정하기 위한 생체내 선량측정시스템에 필요한 개선된 알고리즘은 기본 측정자료를 약 2분의 1로 축소한 경우에도 정방형 개방 조사야의 경우 ±0.5% 이하의 오차 범위, 장방형의 개방 조사야에서는 ±1.0% 이하의 오차 범위로 정확히 투과선량을 계산할 수 있음을 확인하였다. Purpose : Measurement of transmission dose is useful for in vivo dosimetry of QA purpose. The objective of this study is to develope an algorithm for estimation of tumor dose using measured transmission dose for open radiation field. Materials and Methods : Transmission dose was measured with various field size (FS), phantom thickness (Tp), and phantom chamber distance (PCD) with a acrylic phantom for 6MV and 10 MV X-ray. Source to chamber distance (SCD) was set to 150 cm, Measurement was conducted with a 0.6 cc Farmer type ion chamber. Using measured data and regression analysis, an algorithm was developed for estimation of expected reading of transmission dose. Accuracy of the algorithm was tested with flat solid phantom with various settings. Results : The algorithm consisted of quadratic function of log(A/P) (where A/P is area-perimeter ratio) and tertiary function of PCD. The algorithm could estimate dose with very high accuracy for open square field, with errors within ±0.5%. For elongated radiation field, the errors were limited to ±1.0%. Conclusion : The developed algorithm can accurately estimate the transmission dose in open radiation fields with various treatment settings.