호흡연습장치를 적용한 호흡교정법의 영향 평가

신은혁(Eunhyuk Shin),박희철(Hee-Chul Park),한영이(Youngyih Han),주상규(Sang-Gyu Ju),신정석(Jung Suk Shin),안용찬(Yong-Chan Ahn) 대한방사선종양학회 2008 Radiation Oncology Journal Vol.26 No.3

목 적: 호흡을 고려한 사차원방사선치료의 효용성 증대를 위하여, 규칙적이고 안정된 호흡주기 및 호흡량을 갖도 록 환자를 교육하고 호흡을 연습시키는 호흡연습장치 및 프로그램을 자체 제작하여 유용성을 평가하였다. 대상 및 방법: 호흡연습장치를 사용시 및 사용후의 호흡의 규칙도의 변화를 측정하기 위해 11명(자원자 9명, 환자2명)을 대상으로 실험을 실시하였다. 자유롭게 호흡하는 ‘자유호흡(free-breathing)’법, 자유호흡 시 시뮬레이션 된 표준 호흡주기를 따라함으로써 일정한 호흡주기를 만드는 ‘신호모니터-호흡(guided-breathing)’법 및 호흡연습 후 시뮬레이션 신호 없이 호흡하는 ‘연습 후 호흡(postguided-breathing)’법 등 3가지 방법으로 호흡주기를 기록하여 호흡주기(PTP (Peak To Peak))와 호흡크기(Amplitude) 및 호흡패턴(Area, RMS (Root Mean Square))의 변화를 정량적으로 분석하였다.결 과: 호흡주기를 보여주는 PTP 값은 ‘신호모니터-호흡’에서 표준편차 값(standard deviation)이 의미 있게 감소하여 호흡주기가 더 규칙적이었고(자유호흡 0.568 vs 신호모니터-호흡 0.344, p=0.0013), ‘연습 후 호흡’법에서는‘자유호흡’ 시보다 표준변동치가 낮아 호흡주기가 보다 안정적이었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(자유호흡 0.568 vs 연습 후 호흡 0.512, p=ns). 호흡량 측정 결과는 ‘자유호흡’보다 ‘신호모니터-호흡’의 경우 호흡량의 표준편차 값이 낮아 호흡량이 보다 일정하게 유지되었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(자유호흡 1.317 vs 신호모니터-호흡 1.068, p=0.187). 호흡 패턴은 ‘자유호흡’과 ‘모니터 호흡’ 사이에는 큰 차이가 발생하지 않았지만, ‘연습 후 호흡’에서는 호흡주기 내 호흡함수의 평균 면적이 7% 감소하였고 RMS 값은 5.9% 감소를 보였다. 결 론: ‘신호모니터-호흡’에서 호흡주기 및 호흡량이 가장 일정하게 유지되었다. 호흡연습의 효과는 시뮬레이션 신호 없이 호흡하는 ‘연습 후 호흡’의 경우 시간 경과에 따라 감소할 것으로 판단되었다. 본 연구에서 제작한 호흡연습장치 및 프로그램은 호흡의 주기의 규칙성과 호흡량을 일정하게 유지시키는데 효과적으로 평가되었다. Purpose: In order to enhance the efficiency of respiratory gated 4-dimensional radiation therapy for more regular and stable respiratory period and amplitude, a respiration training system was designed, and its efficacy was evaluated. Materials and Methods: The experiment was designed to measure the difference in respiration regularity following the use of a training system. A total of 11 subjects (9 volunteers and 2 patients) were included in the experiments. Three different breathing signals, including free breathing (free-breathing), guided breathing that followed training software (guided-breathing), and free breathing after the guided-breathing (post guided-breathing), were consecutively recorded in each subject. The peak-to-peak (PTP) period of the breathing signal, standard deviation (SD), peak-amplitude and its SD, area of the one cycle of the breathing wave form, and its root mean square (RMS) were measured and computed. Results: The temporal regularity was significantly improved in guided-breathing since the SD of breathing period reduced (free-breathing 0.568 vs guided-breathing 0.344, p=0.0013). The SD of the breathing period representing the post guided-breathing was also reduced, but the difference was not statistically significant (free-breathing 0.568 vs. guided-breathing 0.512, p=ns). Also the SD of measured amplitude was reduced in guided-breathing (free-breathing 1.317 vs. guided-breathing 1.068, p=0.187), although not significant. This indicated that the tidal volume for each breath was kept more even in guided-breathing compared to free-breathing. There was no change in breathing pattern between free-breathing and guided-breathing. The average area of breathing wave form and its RMS in postguided-breathing, however, was reduced by 7% and 5.9%, respectively. Conclusion: The guided-breathing was more stable and regular than the other forms of breathing data. Therefore, the developed respiratory training system was effective in improving the temporal regularity and maintaining a more even tidal volume.

Analysis of Acquisition Parameters That Caused Artifacts in Four-dimensional (4D) CT Images of Targets Undergoing Regular Motion

신희순,한영이,신은혁,Sheen, Heesoon,Han, Youngyih,Shin, Eunhyuk Korean Society of Medical Physics 2013 의학물리 Vol.24 No.4

본 연구는 표적이 규칙적으로 움직일 때 생기는 4DCT 영상의 모션 아티팩트(motion artifact) 관련된 원인들인 partial volume effect (PVE), partial projection effect (PPE), 각각의 프레임의 시작점 사이에 불일치(MMimph)의 원인들은 조사 및 분석을 목적으로 했다. 본 기관에서 제작된 흉부팬텀과 아크릴의 두개의 원기둥팬텀(반지름: 2 cm, 길이: 0.5 cm/ 반지름: 2 cm, 길이: 10 cm)이 규칙적인 움직이는 동안 CT을 이용하여 4D 영상을 획득했다. 촬영은 자동시작과 각각의 프레임의 시작점을 일치시키기 위해 매뉴얼로 두 가지 방법으로 시작하였다. 첫번째 실험에서는 CT 캔트리 rotation time은 5초와 8초가 이용되었다. 각 프레임은 다른 위상으로 시작되었다. 두번째 실험에서는 각 프레임에서 같은 위상으로 시작되게 하기 위해 매뉴얼로 시작했다. 세번째 실험에서는 원기둥팬텀을 2초와 6초를 주기로 움직였다. 각각의 4DCT의 영상에서 표적의 부피를 구했다. 영상으로부터 구한 표적의 부피와 표적의 실제 부피와 비교를 통해 관계를 분석했다. 흉부팬텀 실험에서는 CT의 갠트리 속도가 팬텀의 움직임보다 빠를수록 PVE와 PPE의 영향이 적어짐에 따라 영상에서 얻은 표적부피는 실제에 근접했다. 각각의 프레임의 시작점이 일치할수록 움직임의 속도와 표적의 부피와 상관관계가 높았다. 원기둥팬텀에서는 흉부팬텀의 경우와 같이 갠트리 속도가 팬텀의 움직임보다 빠를수록 영상으로부터 구한 표적부피는 실제 표적부피에 근접했다. 특히 한 slice의 두께가 2.5 mm을 고려 할 때 axial방향의 PVE, PPE, 각각의 프레임의 시작점이 일치가 되는 상태를 시뮬레이션한 길이 10 cm의 원기둥팬텀 실험에서는 영상에서 얻은 표적부피는 표적이 정지되었을 때 영상에서 얻은 부피와 거의 일치했다. 팬텀이 느리게 움직일수록, CT 갠트리의 rotation 시간이 짧을수록 영상에서 얻은 표적부피는 실제 부피에 근접했다. CT 촬영 시 각각의 프레임의 시작점이 같을수록 표적의 속도와 영상에서 의한 표적의 부피는 상관관계가 높게 나타났다. CT 갠트리의 rotation 속도를 팬텀의 움직임보다 빠르게 하고, CT 촬영시 각의 프레임의 시작점을 일치시킬수록 실제의 팬텀부피에 근접하리라고 예상된다. The aim of this study was to clarify the impacts of acquisition parameters on artifacts in four-dimensional computed tomography (4D CT) images, such as the partial volume effect (PVE), partial projection effect (PPE), and mis-matching of initial motion phases between adjacent beds (MMimph) in cine mode scanning. A thoracic phantom and two cylindrical phantoms (2 cm diameter and heights of 0.5 cm for No.1 and 10 cm for No.2) were scanned using 4D CT. For the thoracic phantom, acquisition was started automatically in the first scan with 5 sec and 8 sec of gantry rotation, thereby allowing a different phase at the initial projection of each bed. In the second scan, the initial projection at each bed was manually synchronized with the inhalation phase to minimize the MMimph. The third scan was intentionally un-synchronized with the inhalation phase. In the cylindrical phantom scan, one bed (2 cm) and three beds (6 cm) were used for 2 and 6 sec motion periods. Measured target volume to true volume ratios (MsTrueV) were computed. The relationships among MMimph, MsTrueV, and velocity were investigated. In the thoracic phantom, shorter gantry rotation provided more precise volume and was highly correlated with velocity when MMimph was minimal. MMimph reduced the correlation. For moving cylinder No. 1, MsTrueV was correlated with velocity, but the larger MMimph for 2 sec of motion removed the correlation. The volume of No. 2 was similar to the static volume due to the small PVE, PPE, and MMimph. Smaller target velocity and faster gantry rotation resulted in a more accurate volume description. The MMimph was the main parameter weakening the correlation between MsTrueV and velocity. Without reducing the MMimph, controlling target velocity and gantry rotation will not guarantee accurate image presentation given current 4D CT technology.

환부 부착용 거즈의 Bolus Effect에 관할 고찰

박주영,주상규,박용철,한영이,신은혁,박영환,Park JuYoung,Ju SangKyu,Park YoungChul,Han YoungYi,Shin EunHyuk,Park YongHwan 대한방사선치료학회 2004 大韓放射線治療技術學會誌 Vol.16 No.1

상처 보호를 위해 환부에 부착하는 거즈가 체표 선량(skin dose) 및 심부 선량(최고 선량)에 미치는 영향을 조사하여 표재성 종양의 방사선 치료 시 bolus의 대용으로 이용 가능한지 알아보고자 한다. 4MV Photon(CL600C, Barian, US)을 대상으로 폴리스틸렌 팬톰(25(W) X25(L) X 40(H) cm3)과 평형 평판형 전리함(Markus chamber, PTW, US)을 이용하여 환부 부착용 거즈의 두께와 재질을 변화시키면서 체표선량 및 심부선량을 측정하였다. 거즈의 두께는 5장, 10장, 15장을 대상으로 하였으며 재질은 순수 거즈와 바셀린을 도포한 거즈를 구분하여 측정하였다. 또한 bolus 사용 시와 비교하기 위해 동일한 조건에서 bolus 0.5, 1.0 cm을 대상으로 표면선량 및 심부 선량을 측정하여 비교 분석하였다. 최고 선량점을 기준으로 체표 선량은 open beam일 경우 $34.78\%$, 거즈 5장, 10장, 15장 부착 시 각각 69, 80, $91\%$로 거즈 두께와 함께 증가하였다. 또한 바셀린 거즈 5장, 10장, 15장 부착시 각각 98, 100, $98\%$의 결과치가 나왔다. 한편, 0.5 cm bolus와 5장의 거즈를 조합하였을 때의 체표선량은 $96\%$로 측정되었다. 방사선 치료 시 체표에 부착한 거즈는 산란체로 작용하여 심부 선량의 변화 없이 체표선량을 증가시키는데 크게 기여하였다. 그러나 체표에 최고 선량을 조사하기 위해서는 많은 두께(약 15장 이상)의 거즈를 필요로 한다. 또한 바셀린 및 bolus의 사용으로 이러한 목적은 쉽게 얻을 수 있지만 심부 선량의 변화로 선량 계산 시 이에 대한 보정이 필요하다. 따라서 측정치를 기초로 목표 체표 선량과 환자의 setup효율성을 고려한 적절한 조건을 찾는다면 bolus대용으로 거즈를 이용하는 것이 치료의 효율성을 높이는데 도움이 될 것으로 사료된다. The aim of this study is to evaluate the effect of skin dose and PDD by using wounds protecting gauzes or Vaselinespread gauzes. And it was studied that the possibility to substitute custom bolus into gauzes. 4MV photon (CL600C, varian, US), Polystyrene Phantom (30(W) X30(L) X 30(H)) with Markus chamber(PTW, US) were used for dose measurement. This study was distinguished natural gauzes and spread over Vaseline gauzes. We gave variety to the gauze thickness at 5, 10 and 15 sheets respectively. For comparison between using bolus and not that, we had used 1.0 cm thickness bolus so that analyzed surface dose and PDD at the same conditions above mentioned. When maximum point was defined as reference point, surface dose was measured as $35\%$ in open beam. When the gauzes were attached to surface as 5, 10 and 15 sheets, surface dose were increased as 69, 80 and $91\%$ respectively according to thickness of gauzes. When spread over Vaseline gauzes were attached to surface as 5, 10 and 15 sheets, surface dose were increased respectively as 98, 100 and $98\%$ according to thickness of gauzes. Also when 0.5 cm bolus and 5 sheets gauzes were composed, surface dose was measured as $98\%$. The gauzes that were attached to skin surface in radiation therapy had been scattering material and contributed increasing surface dose without variation of percentage depth dose. However, if we want to delivery much dose to skin surface then we have to apply many sheets of gauzes to skin surface. Although we get easy that result by bolus or spread over Vaseline gauzes, we have to revise percentage depth dose at calculation. Therefore, if we find pertinent conditions based on measured data that are considered skin dose and patient setup efficiency, to replace custom bolus with gauzes will be helpful to efficient treatment.

Comparison of Intensity-modulated Radiation Therapy (IMRT), Uniform Scanning Proton Therapy (USPT), and Intensity-modulated Proton Therapy (IMPT) for Prostate Cancer: A Treatment Planning Study

손기홍,조승룡,김진성,한영이,주상규,안성환,신은혁,신정석,박원,표홍렬,최두호,Son, Kihong,Cho, Seungryong,Kim, Jin Sung,Han, Youngyih,Ju, Sang Gyu,Ahn, Sung Hwan,Shin, Eunhyuk,Shin, Jung Suk,Park, Won,Pyo, Hongryul,Choi, Doo Ho Korean Society of Medical Physics 2013 의학물리 Vol.24 No.3

본 연구는 총 10명의 전립선 암 환자를 대상으로 세기조절방사선치료(IMRT), 균일스캐닝양성자치료(USPT), 그리고 세기조절양성자치료(IMPT)기술을 이용한 치료계획의 결과를 비교, 평가 하였다. 각 치료 계획은 타깃 체적의 95%에 70 Gy가 28회 분할 조사되도록 하였으며 세기조절방사선치료(IMRT)에서는 step-and-shoot 기법을 이용하여 총 7개의 빔을 사용하여 방사선을 조사하였고, 균일세기양성자치료(USPT)와 세기조절양성자치료(IMPT)에서는 동일한 방사선 가중치의 측방향대향조사면(lateral opposing field)를 사용하여 타깃에 처방선량이 전달되도록 하였다. 한편, 세기조절양성자치료(IMPT)의 최적화를 위해 IMRT치료와 유사한 Inverse planning을 수행하였다. 결과 비교를 위해 타깃의 균질성지수(homogeneity index) 및 동형지수(conformity index)와 정상조직의 정상조직합병증확률(NTCP)을 계산하였다. 비록 치료기법간에 균질성지수(homogeneity index), 동형지수(conformity index)차이가 크지 않았지만, 직장의 경우 각 세기조절방사선치료(IMRT), 균일스캐닝 양성자치료(USPT) 및 세기조절양성자치료(IMPT)에서 2.233, 3.326 및 1.707로 계산되었다. 또한 방광의 정상조직합병증확률(NTCP)는 0.008, 0.003, 및 0.002를 나타내었다. 직장과 방광의 NTCP 값이 IMPT을 사용할 때 유의하게 낮은 값을 보이는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 전립선 암의 방사선 치료 시 세기조절방사선치료(IMRT)보다 양성자를 이용한 방사선 치료, 특히 최적화된 세기조절양성자치료(IMPT)가 치료 효과를 높일 수 있는 치료계획이 될 수 있음을 확인할 수 있었다. This study assessed compared photon and proton treatment techniques, such as intensity modulated radiation therapy (IMRT), uniform scanning proton therapy (USPT), and intensity modulated proton therapy (IMPT), for a total of 10 prostate cancers. All treatment plans delivered 70 Gy to 95% of the planned target volume in 28 fractions. IMRT plans had 7 fields for the step and shoot technique, while USPT and IMPT plans employed two equally weighted, parallel-opposed lateral fields to deliver the prescribed dose to the planned target. Inverse planning was then incorporated to optimize IMPT. The homogeneity index (HI) and conformity index (CI) for the target and the normal tissue complication probability (NTCP) for organ at risk (OAR) were calculated. Although the mean HI and CI for target were not significantly different for each treatment techniques, the NTCP of the rectum was 2.233, 3.326, and 1.707 for IMRT, USPT, and IMPT, respectively. The NTCP of the bladder was 0.008, 0.003, and 0.002 respectively. The NTCP values at the rectum and bladder were significantly lower using IMPT. Our study shows that using proton therapy, particularly IMPT, to treat prostate cancer could be beneficial compared to 7-field IMRT with similar target coverage. Given these results, radiotherapy using protons, particularly optimized IMPT, is a worthwhile treatment option for prostate cancer.

세기조절방사선치료의 환자별 정도관리를 위한 2차원적 선량계의 유용성 평가

홍채선(Chae Seon Hong),임종수(Jongsoo Lim),주상규(Sang Gyu Ju),신은혁(Eunhyuk Shin),한영이(Youngyih Han),안용찬(Yong Chan Ahn) 대한방사선종양학회 2009 Radiation Oncology Journal Vol.27 No.2

목 적: 세기조절방사선치료에 있어서 치료 전 환자별 정도관리(QA)에 사용하는 EDR2 필름과 2차원 이온전리함배열(MatriXX), 그리고 전자포탈영상장치(EPID)에 대해 절대선량계와 상대선량계로서의 정확도와 효율성을 평가했다.대상 및 방법: 6 MV X-선을 이용하여 두 가지 유형(기준 조사면, 오차 평가 조사면)의 세기조절 조사면을 설계하고 EDR2 필름, MatriXX, EPID를 사용하여 절대선량과 상대적 선량분포를 비교, 분석했다. 세 시스템의 절대선량 정확성을 평가하기 위해 세 시스템의 선량 측정값과 전리함 측정값을 비교했고, 상대적 선량분포 평가를 위해 기준 조사면과 의도적으로 MLC leaf 위치를 변형시킨 오차 평가 조사면에서 감마(γ)값과 조사면 수직 프로파일을 분석했다. 또한, 환자별 QA 전 과정을 수행하는데 소요되는 시간을 측정하여 시스템에 따른 업무 부하를 비교했다.결 과: EDR2 필름, MatriXX, 그리고 EPID의 절대선량 측정값과 전리함 측정값을 비교한 결과 EPID는 1%, MatriXX는 2%, EDR2 필름은 3% 이내의 오차 측정 정확도를 보였다. EDR2 필름과 EPID는 허용기준 3%/3 mm와 2%/2 mm 모두에서 감마값이 1을 초과하는 화소(γ%>1)가 전체 화소의 2% 이내였다. 그러나 MatriXX의 경우 3%/3 mm에서는 1% 이내의 오차를 보였으나 2%/2 mm를 적용한 10×20 cm2와 10×10 cm2에서는 각각 5.94%와 4.95%로 증가했다. 세 시스템으로부터 얻은 오차 평가 조사면의 선량 분포를 치료계획 장치로부터 얻은 기준 조사면과 중첩하여 감마 분석한 결과, 3%/3 mm에서 EDR2 필름이 ?4 mm의 MLC leaf 오차 식별이 가능했고 EPID는 ?3 mm 오차를 감지했다. 2%/2 mm의 경우, EDR2 필름과 EPID에서 각각 ?3 mm와 ?2 mm의 오차 식별이 가능했다. 그러나 MatriXX의 경우 경계가 불분명해 오차 구분이 어려웠다. 환자별 QA 전 과정을 수행하는데 소요되는 시간은 EDR2 필름이 약 110분, MatriXX가 약 80분, EPID가 약 55분이었다. 결 론: 본 연구는 IMRT의 치료 전 환자별 QA를 위한 EDR2 필름, MatriXX, 그리고 EPID의 측정 정확도와 효율성을 분석했다. EDR2 필름과 EPID는 선량 측정 정확도가 우수했으며, MatriXX는 측정 시간이 짧았다. 본 연구 결과는 임상에서 효율적인 IMRT QA 시스템을 구축하는데 좋은 자료가 될 것으로 생각한다. Purpose: To compare the accuracy and efficacy of EDR2 film, a 2D ionization chamber array (MatriXX) and an amorphous silicon electronic portal imaging device (EPID) in the pre-treatment QA of IMRT. Materials and Methods: Fluence patterns, shaped as a wedge with 10 steps (segments) by a multi-leaf collimator (MLC), of reference and test IMRT fields were measured using EDR2 film, the MatriXX, and EPID. Test fields were designed to simulate leaf positioning errors. The absolute dose at a point in each step of the reference fields was measured in a water phantom with an ionization chamber and was compared to the dose obtained with the use of EDR2 film, the MatriXX and EPID. For qualitative analysis, all measured fluence patterns of both reference and test fields were compared with calculated dose maps from a radiation treatmentplanning system (Pinnacle, Philips, USA) using profiles and γ evaluation with 3%/3 mm and 2%/2 mm criteria. By measurement of the time to perform QA, we compared the workload of EDR2 film, the MatriXX and EPID. Results: The percent absolute dose difference between the measured and ionization chamber dose was within 1% for the EPID, 2% for the MatriXX and 3% for EDR2 film. The percentage of pixels with γ%>1 for the 3%/3 mm and 2%/2 mm criteria was within 2% for use of both EDR2 film and the EPID. However, differences for the use of the MatriXX were seen with a maximum difference as great as 5.94% with the 2%/2 mm criteria. For the test fields, EDR2 film and EPID could detect leaf-positioning errors on the order of ?3 mm and ?2 mm, respectively. However it was difficult to differentiate leaf-positioning errors with the MatriXX due to its poor resolution. The approximate time to perform QA was 110 minutes for the use of EDR2 film, 80 minutes for the use of the MatriXX and approximately 55 minutes for the use of the EPID. Conclusion: This study has evaluated the accuracy and efficacy of EDR2 film, the MatriXX and EPID in the pre-treatment verification of IMRT. EDR2 film and the EPID showed better erformance for accuracy, while the use of the MatriXX significantly reduced measurement and analysis times. We propose practical and useful methods to establish an effective QA system in a clinical environment.

방사선치료 관련 연구를 위한 선량 체적 히스토그램 분석 프로그램 개발

김진성(Jin Sung Kim),윤명근(Myonggeun Yoon),박성용(Sung Yong Park),신정석(Jung Suk Shin),신은혁(Eunhyuk Shin),주상규(Sang-Gyu Ju),한영이(Youngyih Han),안용찬(Yong-Chan Ahn) 대한방사선종양학회 2009 Radiation Oncology Journal Vol.27 No.4

목 적: 방사선치료 관련 연구를 수행함에 있어서 선량 체적 히스토그램(dose volume histogram, DVH)을 분석하는 것이 필수적이나 상용 방사선치료계획시스템에서 수행할 수 없다. 본 연구는 이러한 선량 체적 히스토그램의 정보를 쉽게 분석할 수 있도록 소프트웨어를 제작하였다. 대상 및 방법: 방사선치료계획 시스템에서 치료계획 후에 환자의 DVH 데이터를 텍스트로 저장하여 이를 이용해서 DVH 상에서의 필요한 특정 값들(Vx, Dx)을 지정하여 획득할 수 있도록 하였고, Niemierko의 generalized equivalent uniform dose (EUD), Lyman-Kutcher-Burman 모델을 이용한 normal tissue complication probability (NTCP) 및 방사선치료의 2차 암유발 위험도 인자인 organ equivalent dose (OED)를 계산하는 프로그램을 개발하였다. 결 과: 환자의 데이터를 가지고 실제 방사선치료계획 시스템 상에서의 Vx, Dx와 NTCP 비교를 통해 개발된 프로그램의 계산 알고리즘을 검증하였고 0.1% 내의 오차를 보였으며 EUD 및 OED도 성공적으로 계산되었다. 결 론: 선량 체적 히스토그램을 분석하는 프로그램을 개발하였으며 다양한 방사선치료 관련 연구에 활용할 수 있을것으로 예상된다. Purpose: To provide a simple research tool that may be used to analyze a dose volume histogram from different radiation therapy planning systems for NTCP (Normal Tissue Complication Probability), OED (Organ Equivalent Dose) and so on. Materials and Metohds: A high-level computing language was chosen to implement Niemierko’s EUD, Lyman-Kutcher-Burman model’s NTCP, and OED. The requirements for treatment planning analysis were defined and the procedure, using a developed GUI based program, was described with figures. The calculated data, including volume at a dose, dose at a volume, EUD, and NTCP were evaluated by a commercial radiation therapy planning system, Pinnacle (Philips, Madison, WI, USA) for comparison. Results: The volume at a special dose and a dose absorbed in a volume on a dose volume histogram were successfully extracted using DVH data of several radiation planning systems. EUD, NTCP and OED were successfully calculated using DVH data and some required parameters in the literature. Conclusion: A simple DVH analyzer program was developed and has proven to be a useful research tool for radiation therapy.

사차원전산화단층촬영과 호흡연동 직각 Kilovolt 준비 영상을 이용한 간 종양의 움직임 분석

주상규(Sang Gyu Ju),홍채선(Chae Seon Hong),박희철(Hee Chul Park),안종호(Jong Ho Ahn),신은혁(Eunhyuk Shin),신정석(Jung Suk Shin),김진성(Jin Sung Kim),한영이(Youngyih Han),임도훈(Do Hoon Lim),최두호(Doo Ho Choi) 대한방사선종양학회 2010 Radiation Oncology Journal Vol.28 No.3

목 적: 4-dimensional computed tomography (4DCT) 영상과 on board imaging (OBI) 및 real time position management (RPM) 장치로 매 회 치료 시마다 얻은 호흡연동 직각 kilovolt (KV) 준비 영상(gated orthogonal kilovolt setup image)을 이용해 간암 환자를 치료하는 동안 발생하는 종양 위치의 불확실성을 평가하고자 했다. 대상 및 방법: 3차원입체조형치료가 예정된 20명의 간암 환자를 대상으로 RPM과 전산화단층촬영모의치료기를 이용해 치료계획용 4DCT를 시행했다. 표적 근처에 위치한 간동맥화학색전술 후 집적된 리피오돌(lipiodol) 혹은 횡격막을 종양의 위치 변이를 측정하는 표지자로 선택했다. 표지자의 위치 차이를 이용해 온라인 분할간 및 분할중 내부 장기 변이와 움직임 진폭을 측정했다. 측정된 자료의 정량적 평가를 위해 통계 분석을 실시했다. 결 과: 20명 환자로부터 측정된 표지자의 분할간변이의 중앙값은 X (transaxial), Y (superior-inferior), Z (anteriorposterior)축에서 각각 0.00 cm (범위, -0.50∼0.90 cm), 0.00 cm (범위, -2.4∼1.60 cm), 0.00 cm (범위, -1.10∼0.50 cm) 였다. 4명의 환자에서 X, Y, Z축 중 하나 이상에서 0.5 cm를 초과하는 변이가 관찰되었다. 4DCT와 호흡연동 직각 준비 영상으로부터 얻은 표적의 움직임 진폭의 차이는 X, Y, Z 축에서 각각 중앙값이 -0.05 cm (범위,-0.83∼0.60 cm), -0.15 cm (범위, -2.58∼1.18 cm), -0.02 cm (범위, -1.37∼0.59 cm) 였다. 두 영상간 표적의 움직임 진폭 차이가 1 cm를 초과하는 환자가 Y축 방향으로 3명 관찰되었으며, 0.5 cm 초과 1 cm 미만의 차이를 보이는 환자도 Y축과 Z축 방향을 합쳐 5명 관찰되었다. 분할중 표지자 위치 변이의 중앙값은 X, Y, Z축에서 각각 0.00 cm (범위, -0.30∼0.40 cm), -0.03 cm (범위, -1.14∼0.50 cm), 0.05 cm (범위, -0.30∼0.50 cm)였으며 2명의 환자에서 1 cm를 초과하는 변이가 Y축 방향으로 관찰되었다. 결 론: 4DCT와 호흡연동 직각 KV 준비 영상으로 얻은 표지자의 분할간, 분할중 및 움직임 진폭에서 큰 변이가 관찰되었다. Purpose: In order to evaluate the positional uncertainty of internal organs during radiation therapy for treatment of liver cancer, we measured differences in inter- and intra-fractional variation of the tumor position and tidal amplitude using 4-dimentional computed radiograph (DCT) images and gated orthogonal setup kilovolt (KV) images taken on every treatment using the on board imaging (OBI) and real time position management (RPM) system. Materials and Methods: Twenty consecutive patients who underwent 3-dimensional (3D) conformal radiation therapy for treatment of liver cancer participated in this study. All patients received a 4DCT simulation with an RT16 scanner and an RPM system. Lipiodol, which was updated near the target volume after transarterial chemoembolization or diaphragm was chosen as a surrogate for the evaluation of the position difference of internal organs. Two reference orthogonal (anterior and lateral) digital reconstructed radiograph (DRR) images were generated using CT image sets of 0% and 50% into the respiratory phases. The maximum tidal amplitude of the surrogate was measured from 3D conformal treatment planning. After setting the patient up with laser markings on the skin, orthogonal gated setup images at 50% into the respiratory phase were acquired at each treatment session with OBI and registered on reference DRR images by setting each beam center. Online inter-fractional variation was determined with the surrogate. After adjusting the patient setup error, orthogonal setup images at 0% and 50% into the respiratory phases were obtained and tidal amplitude of the surrogate was measured. Measured tidal amplitude was compared with data from 4DCT. For evaluation of intra-fractional variation, an orthogonal gated setup image at 50% into the respiratory phase was promptly acquired after treatment and compared with the same image taken just before treatment. In addition, a statistical analysis for the quantitative evaluation was performed. Results: Medians of inter-fractional variation for twenty patients were 0.00 cm (range, −0.50 to 0.90 cm), 0.00 cm (range, −2.40 to 1.60 cm), and 0.00 cm (range, −1.10 to 0.50 cm) in the X (transaxial), Y (superiorinferior), and Z (anterior-posterior) directions, respectively. Significant inter-fractional variations over 0.5 cm were observed in four patients. Min addition, the median tidal amplitude differences between 4DCTs and the gated orthogonal setup images were −0.05 cm (range, −0.83 to 0.60 cm), −0.15 cm (range, −2.58 to 1.18 cm), and −0.02 cm (range, −1.37 to 0.59 cm) in the X, Y, and Z directions, respectively. Large differences of over 1 cm were detected in 3 patients in the Y direction, while differences of more than 0.5 but less than 1 cm were observed in 5 patients in Y and Z directions. Median intra-fractional variation was 0.00 cm (range, −0.30 to 0.40 cm), −0.03 cm (range, −1.14 to 0.50 cm), 0.05 cm (range, −0.30 to 0.50 cm) in the X, Y, and Z directions, respectively. Significant intra-fractional variation of over 1 cm was observed in 2 patients in Y direction. Conclusion: Gated setup images provided a clear image quality for the detection of organ motion without a motion artifact. Significant intra- and inter-fractional variation and tidal amplitude differences between 4DCT and gated setup images were detected in some patients during the radiation treatment period, and therefore, should be considered when setting up the target margin. Monitoring of positional uncertainty and its adaptive feedback system can enhance the accuracy of treatments.