금속쐐기와 기능강화동적쐐기의 조사야 주변부 선량 비교

박종민,김희정,민제순,이제희,박찬일,예성준,Park, Jong-Min,Kim, Hee-Jung,Min, Je-Soon,Lee, Je-Hee,Park, Charn-Il,Ye, Sung-Joon 한국의학물리학회 2007 의학물리 Vol.18 No.3

방사선 방호의 측면에서 기능강화동적쐐기가 금속쐐기에 비하여 가지는 이점을 평가하기 위하여 각각의 쐐기에서 산란되는 조사야 주변부 선량을 측정하였다. 측정 장비는 2D Array를 사용하였고 장비의 신뢰성을 검증하기 위하여 측정값과 치료계획장치에서 계산된 결과를 비교하였다. $15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ}$의 금속쐐기와 기능강화동적쐐기를 사용하였을 때에 선원표면간거리를 80 cm에서 90 cm로 변화시키며 조사야 주변부의 선량백분율을 측정하였다. 광자선의 에너지는 6 MV와 15 MV를 사용하였다. 측정은 0.5 cm 깊이에서 조사야 경계로부터 1 cm부터 5 cm까지 1 cm 간격으로 이루어졌다. 열형광선량계를 사용하여 절대 선량을 측정하였다. 2D Array를 사용하여 측정하였을 경우, 기능강화동적쐐기를 사용하였을 때의 조사야 주변부 선량백분율($1.4%{\sim}11.9%$)이 금속쐐기를 사용하였을 때($2.5%{\sim}12.4%$)에 비하여 낮았다. 15 MV의 에너지를 사용했을 경우에 6 MV의 에너지를 사용했을 경우보다 조사야 주변부 평균 선량백분율이 2.9% 높았다. 선원표면간거리가 80 cm일 경우에 90 cm일 경우보다 선량백분율의 차이를 분명히 확인할 수 있었다. 쐐기의 Heel 방향의 선량백분율이 Toe방향의 선량백분율보다 평균적으로 0.9% 낮았다. 열형광선량계를 이용한 절대 선량 측정에서도 2D Array를 사용하여 측정한 경우와 합치하는 결과가 나왔다. 기능강화동적쐐기는 임상에서 조사야 주변부의 정상조직에 불필요하게 산란되어 전달되는 선량을 감소시켜준다. 이러한 이점은 쐐기의 각도가 증가하고 선원표면간거리가 감소할수록 더욱 부각된다. In order to evaluate the radio-protective advantage of an enhanced dynamic wedge (EDW) over a physical wedge (PW), we measured peripheral doses scattered from both types of wedges using a 2D array of ion-chambers. A 2D array of ion-chambers was used for this purpose. In order to confirm the accuracy of the device we first compared measured profiles of open fields with the profiles calculated by our commissioned treatment planning system. Then, we measured peripheral doses for the wedge angles of $15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ},\;and\;60^{\circ}$ at source to surface distances (SSD) of 80 cm and 90 cm. The measured points were located at 0.5 cm depth from 1 cm to 5 cm outside of the field edge. In addition, the measurements were repeated by using thermoluminescence dosimeters (TLD). The peripheral doses of EDW were (1.4% to 11.9%) lower than those of PW (2.5% to 12.4%). At 15 MV energy, the average peripheral doses of both wedges were 2.9% higher than those at 6MV energy. At a small SSD (80 cm vs. 90 cm), peripheral dose differences were more recognizable. The average peripheral doses to the heel direction were 0.9% lower than those to the toe direction. The results from the TLD measurements confirmed these findings with similar tendency. Dynamic wedges can reduce unnecessary scattered doses to normal tissues outside of the field edge in many clinical situations. Such an advantage is more profound in the treatment of steeper wedge angles, and shorter SSD.

PTV Margins for Prostate Treatments with an Endorectal Balloon

김희정(Hee Jung Kim),정진범(Jin Beom Chung),하성환(Sung Whan Ha),김재성(Jae Sung Kim),예성준(Sung-Joon Ye) 대한방사선종양학회 2010 Radiation Oncology Journal Vol.28 No.3

목 적: 직장 내 풍선삽입을 하는 전립선 암 환자의 3차원 입체조형방사선치료(3D CRT)와 세기조절치료에 대한 적절한 계획표적부피 마진을 구하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 대상 및 방법: 환자는 반듯이 누운 자세에서 치료계획용 CT 촬영과 매 치료 전에 환자의 직장에 풍선이 삽입되었고 70 mL의 공기로 풍선을 팽창시켰다. Anterior-posterior (AP)와 측면에서의 전자식 조사문영상 이미지와 디지털화재구성사진을 이용하여 치료간 환자 치료위치 및 풍선의 위치 변화를 분석하였다. 두 이미지를 정합하기 위하여 Visual C++ 기반의 프로그램을 개발하여 사용하였다. 기존의 방법을 기반으로 풍선에 의한 선량 흐려짐 효과를 고려한 계획표적부피 마진을 구하는 방법 고안하였다. 결 과: 환자치료위치의 치료간 변화는 모든 방향에서 평균 1 mm 이내로 나타났다. 풍선의 치료간 변화는 left-right (LR) 방향에 비해 superior-inferior (SI)와 AP 방향으로 크게 나타났다. 풍선의 무작위오차를 포함시켜 새로 고안된 1차원 계획표적부피 마진 구하는 방법을 사용하여 마진을 구한 결과, 3D CRT의 경우에는 LR 방향으로 3.0 mm, SI 방향으로 8.2 mm, AP 방향으로 8.5 mm로 계산되었다. Intensity modulated radiation therapy의 경우, LR 방향으로 4.1 mm, SI 방향으로 7.9 mm, AP 방향으로 10.3 mm로 마진이 계산되었다. 결 론: 풍선의 무작위오차는 전립선 모양의 변형을 일으켜서 선량분포에 영향을 준다. 따라서, 새로 고안된 계획표적부피 마진을 구하는 방법에는 풍선에 의한 선량 흐려짐 효과가 고려되었다. 이 방법은 풍선의 무작위오차만 계산에 포함하기 때문에 풍선의 계통오차에 대한 보정을 전제로 한다. Purpose: To determine the appropriate prostate planning target volume (PTV) margins for 3-dimensitional (3D) conformal radiotherapy (CRT) and intensity-modulated radiation therapy (IMRT) patients treated with an endorectal balloon (ERB) under our institutional treatment condition. Materials and Methods: Patients were treated in the supine position. An ERB was inserted into the rectum with 70 cc air prior to planning a CT scan and then each treatment fraction. Electronic portal images (EPIs) and digital reconstructed radiographs (DRR) of planning CT images were used to evaluate inter-fractional patient’s setup and ERB errors. To register both image sets, we developed an in-house program written in visual C++. A new method to determine prostate PTV margins with an ERB was developed by using the common method. Results: The mean value of patient setup errors was within 1 mm in all directions. The ERB inter-fractional errors in the superior-inferior (SI) and anterior-posterior (AP) directions were larger than in the left-right (LR) direction. The calculated 1D symmetric PTV margins were 3.0 mm, 8.2 mm, and 8.5 mm for 3D CRT and 4.1 mm, 7.9 mm, and 10.3 mm for IMRT in LR, SI, and AP, respectively according to the new method including ERB random errors. Conclusion: The ERB random error contributes to the deformation of the prostate, which affects the original treatment planning. Thus, a new PTV margin method includes dose blurring effects of ERB. The correction of ERB systematic error is a prerequisite since the new method only accounts for ERB random error.

방사선치료계획시스템의 독립적 검증을 위한 선량 계산 및 빔데이터 관리 프로그램

김희정,박양균,박종민,최창헌,김정인,이상원,오헌진,임천일,김일한,예성준,Kim, Hee-Jung,Park, Yang-Kyun,Park, Jong-Min,Choi, Chang-Heon,Kim, Jung-In,Lee, Sang-Won,Oh, Heon-Jin,Lim, Chun-Il,Kim, Il-Han,Ye, Sung-Joon 한국의학물리학회 2008 의학물리 Vol.19 No.4

방사선치료계획시스템의 MU계산 결과를 포괄적이고 독립적으로 검증할 수 있고 빔데이터 관리를 위한 사용자 친화적인 프로그램을 개발하였다. 선량계산의 정확성을 향상시키기 위해서 축이탈 인자, 빔 경화효과, 비균질성 보정 등의 요소를 계산 알고리듬에 포함하였고 상시적 정도관리 결과로 측정된 빔데이터로의 경신이 용이하도록 하였다. 기준깊이, SSD 등의 측정조건이 다를 때에 보정하는 알고리듬을 구현하였다. 상용 스프레드시트의 워크시트 함수를 빔데이터베이스 접근에 사용하였고, Visual Basic for Application (VBA) 개발환경을 사용하여 graphic user interface (GUI)를 구현하였다. 프로그램의 정확도를 평가하기 위하여 동일한 빔 데이터를 가진 치료계획 시스템을 이용하여 213개의 경우에 대한 팬톰의 선량을 계산하고 비교하였다. 또한 3차원 입체조형방사선 치료를 받은 17명의 환자데이터로부터 108개의 MU계산 기록을 추출하여 본 프로그램에서 계산된 MU와 비교하였다. 가상의 팬톰을 대상으로 계산을 수행한 결과, 과도한 비균질 영역계산을 제외하면 계산된 MU가 치료계획시스템과 3% 이내에서 잘 일치하였고, 환자 데이터를 이용한 계산에서도 과도한 비균질 영역 계산을 제외한 모든 계산에서 최대오차가 5% 이하로 나타났다. VBA 및 Microsoft Excel 워크시트 인터페이스를 이용하여 임상에 이용될 빔데이터 자료의 자동 생성 및 빔데이터 비교 템플릿 등의 용이성이 판명되었다. 본 프로그램을 이용하여 치료계획시스템의 정확성을 포괄적으로 검증할 수 있으므로 치료계획시스템의 정도관리 및 환자의 독립적 선량검증을 효과적으로 수행할 수 있다. 빔데이터베이스 생성 기능을 이용하여 빔데이터의 주기적 관리 경신 및 대단위 빔데이터베이스의 모니터링을 효율적으로 수행할 수 있다. We developed a user-friendly program to independently verify monitor units (MUs) calculated by radiation treatment planning systems (RTPS), as well as to manage beam database in clinic. The off-axis factor, beam hardening effect, inhomogeneity correction, and the different depth correction were incorporated into the program algorithm to improve the accuracy in calculated MUs. A beam database in the program was supposed to use measured data from routine quality assurance (QA) processes for timely update. To enhance user's convenience, a graphic user interface (GUI) was developed by using Visual Basic for Application. In order to evaluate the accuracy of the program for various treatment conditions, the MU comparisons were made for 213 cases of phantom and for 108 cases of 17 patients treated by 3D conformal radiation therapy. The MUs calculated by the program and calculated by the RTPS showed a fair agreement within ${\pm}3%$ for the phantom and ${\pm}5%$ for the patient, except for the cases of extreme inhomogeneity. By using Visual Basic for Application and Microsoft Excel worksheet interface, the program can automatically generate beam data book for clinical reference and the comparison template for the beam data management. The program developed in this study can be used to verify the accuracy of RTPS for various treatment conditions and thus can be used as a tool of routine RTPS QA, as well as independent MU checks. In addition, its beam database management interface can update beam data periodically and thus can be used to monitor multiple beam databases efficiently.

External Auditing on Absorbed Dose Using a Solid Water Phantom for Domestic Radiotherapy Facilities

최창헌(Chang Heon Choi),김정인(Jung-In Kim),박종민(Jong Min Park),박양균(Yang Kyun Park),조건우(Kun-Woo Cho),조운갑(Woon-Kap Cho),임천일(Chun-Il Lim),예성준(Sung-Joon Ye) 대한방사선종양학회 2010 Radiation Oncology Journal Vol.28 No.1

목 적: 제 3기관에 의해 독립적으로 수행된 방사선 치료 빔의 흡수 선량을 외부 감사의 결과로 보고 한다. 이를 위 해 쉽고 편리하게 설치 가능 한 고체 팬텀을 이용하여 흡수 선량을 측정하는 방법을 개발했다.대상 및 방법: 2008년 12개 방사선 치료 시설에서 외부 감사 프로그램에 참여하였고 47개의 광자선과 전자선의제 3기관에 의해 American Association of Physicists in Medicine (AAPM) task group (TG)-51 프로토콜을 사용하여독립적으로 교정되었다. AAPM TG-51 프로토콜은 물에서의 측정을 권고 하고 있지만 팬텀으로 물은 바쁜 병원 상황에선 몇 가지 단점이 있다. 설치와 수송이 편리하고 재현성이 있는 고체 팬텀을 사용하였다. 광자선과 전자선에대한 물과 고체 팬텀 사이의 선량 보정인자는 스케일링 방법과 실험적 측정에 의해 결정되었다.결 과: 대부분의 빔은(74%) 제3기관의 프로토콜로 측정한 결과 2%의 편차 이내였다. 그러나 20개 중 2개의 광자선과 27개 중 3개의 전자선은 허용범위(3%)를 초과 하였다. 특히 그중 2개의 빔은 10% 이상의 편차를 보여주고있다. 6 MV 초과의 고에너지 광자선은 보정인자가 없었다. 6 MV 광자선의 경우 고체 팬텀에서의 흡수선량은 물에서의 흡수 선량보다 0.4% 작게 나타났다. 전자선에 대한 보정인자도 결정되었는데 전자선의 에너지가 증가함에따라 보정인자는 작아지는 경향을 보여준다. 고체팬텀을 사용한 TG-51 프로토콜의 측정 오차는 ±1.22%로 나타났다.결 론: 개발된 방법은 다기관 임상 연구의 인증 프로그램에 참여할 수 있는 외부 감사 기관 프로그램에 성공적으로적용되었다. 이 선량측정은 선량을 측정하기 위한 시간을 줄이고 물을 설치할 때의 생길 수 있는 측정오차를 감소시킨다. Purpose: We report the results of an external audit on the absorbed dose of radiotherapy beams independently performed by third parties. For this effort, we developed a method to measure the absorbed dose to water in an easy and convenient setup of solid water phantom. Materials and Methods: In 2008, 12 radiotherapy centers voluntarily participated in the external auditing program and 47 beams of X-ray and electron were independently calibrated by the third party’s American Association of Physicists in Medicine (AAPM) task group (TG)-51 protocol. Even though the AAPM TG-51 protocol recommended the use of water, water as a phantom has a few disadvantages, especially in a busy clinic. Instead, we used solid water phantom due to its reproducibility and convenience in terms of setup and transport. Dose conversion factors between solid water and water were determined for photon and electron beams of various energies by using a scaling method and experimental measurements.Results: Most of the beams (74%) were within ±2% of the deviation from the third party's protocol. However, two of 20 X-ray beams and three of 27 electron beams were out of the tolerance (±3%), including two beams with a >10% deviation. X-ray beams of higher than 6 MV had no conversion factors, while a 6 MV absorbed dose to a solid water phantom was 0.4% less than the dose to water. The electron dose conversion factors between the solid water phantom and water were determined: The higher the electron energy, the less is the conversion factor. The total uncertainty of the TG-51 protocol measurement using a solid water phantom was determined to be ±1.5%. Conclusion: The developed method was successfully applied for the external auditing program, which could be evolved into a credential program of multi-institutional clinical trials. This dosimetry saved time for measuring doses as well as decreased the uncertainty of measurement possibly resulting from the reference setup in water.