AAPM TG-119 보고서를 통한 세기조절방사선치료(IMRT)와 부피적세기조절회전치료(VMAT)의 치료 전 환자별 정도관리

강동진,정재용,김종하,박승,이근섭,손승창,신영주,김연래 대한방사선과학회 2012 방사선기술과학 Vol.35 No.3

본 연구에서는 AAPM TG-119 보고서를 통해 본원에 도입된 세기조절방사선치료(IMRT)와 부피적세기조절 회전치료(VMAT)의 치료 전 환자별 정도관리(patient specific QA)를 시행하고자 하였다. 본원의 치료계획장치를 이용해 각각의 치료계획을 수립하여 절대선량은 표적 및 위험장기에 전리함을 이용해 측정하였고 상대선량분포는 DELTA4PTbi-planar diode array를 사용하여 측정하였다. 치료계획의 평가는 선량체적히스토그램을 이용하였고 선량검증은 측정값과 계산값을 비교하여 시행하였다. 치료계획평가에서 전립선의 경우에는 두 치료법 모두 표적과 위험장기의 목표선량에 도달하였으며 두경부와 Multi target의 경우, 세기조절방사선치료는 표적에서는 목표선량에 도달하지 못하였지만 부피적세기조절 회전치료는 표적과 위험장기 모두 목표선량에 도달하였다. C-shape(easy)은 두 치료법이 표적과 위험장기 모두 목표선량에 도달하였고, C-shape(hard)의 경우엔, 두 치료법이 표적에서는 목표선량에 도달하였으나 위험장기에서는 목표선량에 도달하지 못하였다. 절대선량평가에서는 세기조절방사선치료의 경우 평균오차율의 평균값이 표적에서 1.24±2.06%, 위험장기에서 1.4±2.9%였고 신뢰구간은 표적에서 3.65%, 위험장기에서 4.39%였다. 부피적세기조절회전치료는 평균 오차율의 평균값이 표적에서 2.06±0.64%, 위험장기에서 2.21±0.74% 였고 신뢰구간은 표적에서 4.09%, 위험장기에서 3.04%로 두 치료법 모두 제안된 허용기준인 표적에서 4.5%, 위험장기에서 4.7% 이내였다. 상대선량평가에서는 세기조절방사선치료의 경우 허용기준을 통과하는 감마인덱스의 평균값은 98.3±1.5%였고 신뢰구간은 3.78%였다. 부피적세기조절회전치료의 경우엔 평균값이 98.2±1.1%였고 신뢰구간은 3.95%로 두 치료법 모두 제안된 허용기준인 7.0% 이내였다. 따라서 이번 연구에서 실시한 시험을 통해 본원의 세기조절방사선치료와 부피적세기조절회전치료가 보고서에서 제안된 허용기준에 모두 부합하고 사용에 적합함을 확인할 수 있었다. The aim of this study was to evaluate the patient specific quality assurance (QA) results of intensity modulated radiation therapy (IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) through the AAPM Task Group Report 119. Using the treatment planning system, both IMRT and VMAT treatment plans were established. The absolute dose and relative dose for the target and OAR were measured by using an ion chamber and the bi-planar diode array ,respectively. The plan evaluation was used by the Dose volume histogram (DVH) and the dose verification was implemented by compare the measured value with the calculated value. For the evaluation of plan, in case of prostate, both IMRT and VMAT were closed the goal of target and OARs. In case of H&N and Multi-target, IMRT was not reached the goal of target, but VMAT was reached the goal of target and OARs. In case of C-shape(easy), both were reached the goal of target and OARs. In case of C-shape(hard) , both were reached the goal of target but not reached the goal of OARs. For the evaluation of absolute dose, in case of IMRT, the mean of relative error (%) between measured and calculated value was 1.24±2.06% and 1.4±2.9% for target and OAR, respectively. The confidence limits were 3.65% and 4.39% for target and OAR, respectively. In case of VMAT the mean of relative error was 2.06±0.64% and 2.21±0.74% for target and OAR, respectively. The confidence limits were 4.09% and 3.04% for target and OAR , respectively. For the evaluation of relative dose, in case of IMRT, the average percentage of passing gamma criteria (3mm/3%) were 98.3±1.5% and the confidence limits were 3.78%. In case of VMAT, the average percentage were 98.2±1.1% and the confidence limits were 3.95%. We performed IMRT and VMAT patient specific QA using TG-119 based procedure, all analyzed results were satisfied with acceptance criteria based on TG-119. So, the IMRT and VMAT of our institution was confirmed the accuracy.

하지 연부조직육종을 위한 방사선치료기술 별 선량평가 연구

이솔민,송성찬,현성은,박흥득,이재기,김영석,김귀언,Lee, SolMin,Song, Seongchan,Hyun, Sung Eun,Park, Heung Deuk,Lee, Jaegi,Kim, Young Suk,Kim, Gwi Eon 대한방사선치료학회 2016 대한방사선치료학회지 Vol.28 No.1

A dosimetric evaluation of volumetric modulated arc therapy, intensity modulated radiation therapy, and three-dimensional conformal radiation therapy for the lower extremity soft tissue sarcoma For the lower extremity soft tissue sarcoma, volumetric modulated arc therapy, intensity modulated radiation therapy, and three-dimensional conformal radiation therapy were evaluated to compare these three treatment planning technique. The mean doses to the planning target volume and the femur were calculated to evaluate target coverage and the risk of bone fracture during radiation therapy. Volumetric modulated arc therapy can reduce the dose to the femur without compromising target coverage and reduce the treatment time compared with intensity modulated radiation therapy. 본원에서 수술 후 방사선치료를 수행한 하지 연부조직육종 환자에 대해 용적세기조절회전치료(VMAT), 세기조절방사선치료(IMRT), 3차원입체조영방사선치료(3D-CRT)의 세 가지 치료계획을 수립하여 치료계획용적(PTV)과 대퇴골에 전달되는 방사선량을 각각 비교하였다. 세 치료계획방법 모두 치료계획용적에 전달되는 방사선량은 큰 차이를 보이지 않았으나 용적세기조절회전치료와 세기조절방사선치료의 경우 3차원입체조영방사선치료보다 대퇴골에 전달되는 방사선량을 줄일 수 있었다. 또한 용적세기조절회전치료의 경우 세기조절방사선치료 보다 치료에 필요한 monitor unit이 적어 치료시간 감소의 효과가 나타났다. 따라서 하지 연부조직육종 방사선치료 시 용적세기조절회전치료의 사용은 효과적인 방사선치료를 수행할 수 있을 것이라 사료된다.

호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선치료의 유용성 평가와 진폭모드를 이용한 환자적용

김성기,임현실,김완선,Kim, Sung Ki,Lim, Hhyun Sil,Kim, Wan Sun 대한방사선치료학회 2014 대한방사선치료학회지 Vol.26 No.1

목 적 : 본 연구는 이미 상용화가 시작된 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료(Gated RapidArc) 이전의 자동화가 되지 않는 장비들에서 호흡 동조 방사선 치료(Gated radiation therapy)와 체적 세기조절 회전 방사선 치료(VMAT)를 동시에 시행할 수 있게 Gated RapidArc의 정확성을 분석하여 유용성을 평가하고, 진폭모드(Amplitude mode)를 이용하여 Gated RapidArc가 자동으로 되지 않는 장비에 환자를 적용하여 보고자 하였다. 대상 및 방법 : 방사선량 분포의 분석은 물 등가물질 고체 팬톰과 GafChromic 필름(EBT2 QD+, USA)을 이용하였으며, Film QA (ver. 2.2, USA) 필름 분석 프로그램을 이용하여 Gamma 인자(3%, 3 mm)를 분석하였다. 또한, 삼차원 선량 분포의 정확도를 확인하기 위해서 Matrixx(IBA Dosimery, Germany) 선량 측정 장비와 Compass(IBA Dosimetry, Germany) 선량 분석 프로그램을 이용하였다. 고체 팬톰을 이용한 호흡 동조 주기 신호는 4D 팬톰(Dynamic Thorax Phantom, CIRS, USA)과 Varian RPM(Real-Time Position Monitor) 호흡 동조 시스템을 이용하여 만들었으며, 자유호흡(free breathing)과 호흡정지(breath holding) 시에 따른 방사선량 분포를 각각에 대하여 분석 평가하였다. 환자에게 적용하기 위하여 2013년 2월부터 2013년 8월까지 간암환자 4명을 대상으로 4DCT의 영상을 얻기 위하여 충분한 호흡주기 연습후에 환자의 호흡주기에 맞게 위상모드(Phase mode)를 이용하여 환자가 고글의 호흡주기 패턴을 눈으로 보고 정확하게 따라할 수 있도록 하면서 4DCT의 영상을 획득하였다. Gated RapidArc 치료를 위하여 진폭모드(Amplitude mode)의 호흡주기를 만들어 3회 호흡을 시행한 후 40%~60%의 구간에서 5~6초 호흡을 참을 수 있도록 연습을 하고, 치료 시 40%~60%의 구간에서 환자가 숨을 참을 때 Beam On 버튼을 눌러주는 방식의 반자동으로 치료를 시행하였다. 결 과 : 비 호흡 및 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료기법 간의 절대선량은 전산화 치료 계획을 이용한 계산값과 1% 이내의 차이를 보였으며, 치료 기법 간의 차이 또한 1% 이내의 차이를 보였다. Gamma 인자(3%, 3 mm)는 99% 이상의 일치함을 보였으며, 각 장기별 선량 차이는 대체로 95% 이상의 일치함을 보였다. 또한 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료를 위하여 만든 진폭모드(Amplitude mode)의 호흡주기와 실제 환자의 호흡주기가 잘 일치하는 것을 볼 수 있었다. 결 론 : 비 호흡 동조와 호흡 동조 시 체적 세기조절 회전 방사선 치료간의 절대 선량 및 방사선량의 분포가 매우 잘 일치함을 보였다. 이는 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료 기법을 이용하여 호흡에 따라 움직이는 흉부나 복부의 종양 치료에 적용이 가능한 것으로 사료된다. 또한 실제 치료환자를 대상으로 고글을 통하여 진폭모드(Amplitude mode)의 호흡주기를 만들어 Gated RapidArc가 자동으로 되지 않는 장비에 치료를 적용한 결과, 5~6초정도 정지된 호흡에서 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료가 원활히 이루어짐을 알 수 있었다. Purpose : This study has already started commercial Gated RapidArc automation equipment which was not previously in the Gated radiation therapy can be performed simultaneously with the VMAT Gated RapidArc radiation therapy to the accuracy of the analysis to evaluate the usability, Amplitude mode applied to the patient. Materials and Methods : The analysis of the distribution of radiation dose equivalent quality solid water phantom and GafChromic film was used Film QA film analysis program using the Gamma factor (3%, 3 mm). Three-dimensional dose distribution in order to check the accuracy of Matrixx dosimetry equipment and Compass was used for dose analysis program. Periodic breathing synchronized with solid phantom signals Phantom 4D Phantom and Varian RPM was created by breathing synchronized system, free breathing and breath holding at each of the dose distribution was analyzed. In order to apply to four patients from February 2013 to August 2013 with liver cancer targets enough to get a picture of 4DCT respiratory cycle and then patients are pratice to meet patient's breathing cycle phase mode using the patient eye goggles to see the pattern of the respiratory cycle to be able to follow exactly in a while 4DCT images were acquired. Gated RapidArc treatment Amplitude mode in order to create the breathing cycle breathing performed three times, and then at intervals of 40% to 60% 5-6 seconds and breathing exercises that can not stand (Fig. 5), 40% While they are treated 60% in the interval Beam On hold your breath when you press the button in a way that was treated with semi-automatic. Results : Non-respiratory and respiratory rotational intensity modulated radiation therapy technique absolute calculation dose of using computerized treatment plan were shown a difference of less than 1%, the difference between treatment technique was also less than 1%. Gamma (3%, 3 mm) and showed 99% agreement, each organ-specific dose difference were generally greater than 95% agreement. The rotational intensity modulated radiation therapy, respiratory synchronized to the respiratory cycle created Amplitude mode and the actual patient's breathing cycle could be seen that a good agreement. Conclusion : When you are treated Non-respiratory and respiratory method between volumetric intensity modulated radiation therapy rotation of the absolute dose and dose distribution showed a very good agreement. This breathing technique tuning volumetric intensity modulated radiation therapy using a rotary moving along the thoracic or abdominal breathing can be applied to the treatment of tumors is considered. The actual treatment of patients through the goggles of the respiratory cycle to create Amplitude mode Gated RapidArc treatment equipment that does not automatically apply to the results about 5-6 seconds stopped breathing in breathing synchronized rotary volumetric intensity modulated radiation therapy facilitate could see complement.

전립선암에서 세기조절방사선치료의 선량분포 특성

김성규,최지훈,윤상모,Kim, Sung-Kyu,Choi, Ji-Hoon,Yun, Sang-Mo 한국의학물리학회 2010 의학물리 Vol.21 No.3

전립선암에서 세기조절방사선치료와 입체조형방사선치료의 선량분포 특성을 비교하였다. 세기조절방사선치료에서는 치료계획표적용적에 200 cGy를 33회 조사하여 6,600 cGy가 조사되도록 하였다. 세기조절방사선치료에서는 PTV의 최대선량이 104.4%이었으며, 최소선량이 89.5%였으며, 삼차원입체조형치료에서는 PTV의 최대선량이 105.3%이었으며, 최소선량이 85.5%을 나타내었다. 100%에 대한 CI는 세기조절방사선치료에서 1.02였으며, 삼차원입체조형치료에서는 0.97을 나타내었다. 중요장기 직장에 대해서 세기조절방사선치료에서는 5,000 cGy 이상이 34.0%였으며, 삼차원입체조형치료에서는 63.3%였고, 방광에 대해서 세기조절방사선치료에서는 4,000 cGy 이상이 30.1%였으며, 삼차원입체조형치료에서는 30.6%였고, 오른쪽 대퇴골두부에 대해서 세기조절방사선치료에서는 2,000 cGy 이상이 9.5%였으며, 삼차원입체조형치료에서는 17.5%였고, 왼쪽 대퇴골두부에 대해서 세기조절방사선치료에서는 2,000 cGy 이상이 10.6%였으며, 삼차원입체조형치료에서는 18.3%을 나타내었다. 삼차원입체조형치료와 세기조절방사선치료의 비교에서 세기조절방사선치료가 삼차원입체조형치료에 비해 PTV의 선량분포에서는 5%의 정도 선량분포의 이득이 있었으며, 직장 선량에 대해서는 5,000 cGy 이상 선량에서 29.3%의 감소가 있었고, 방광 선량에 대해서는 거의 비슷한 분포를 나타내었고, 오른쪽 대퇴골두부의 선량에서는 8.0%, 왼쪽 대퇴골두부의 선량에서는 7.7%의 선량 이득을 나타내었다. The aim of this study was to compare the dose distribution of intensity modulated radiation therapy (IMRT) with 3 dimensional conformal radiation therapy (3DCRT) in prostate cancer. The IMRT plan and the 3DCRT plan used the 9 fields technique, respectively. In IMRT, tumor dose was a total dose of 66 Gy at 2.0 Gy per day, 5 days a week for 5 weeks. All cases were following the dose volume histogram (DVH) constraints. The maximum and minimum tumor dose constraints were 6,700 cGy and 6,500 cGy, respectively. The rectum dose constraints were <35% over 50 Gy. The bladder dose constraints were <35% over 40 Gy. The femur head dose constraints were <15% over 20 Gy. Tumor dose in the 3DCRT were 66 Gy. In IMRT, the maximum dose of PTV was 104.4% and minimum dose was 89.5% for given dose. In 3DCRT, the maximum dose of PTV was 105.3% and minimum dose was 85.5% for given dose. The rectum dose was 34.0% over 50 Gy in IMRT compared with 63.3% in 3DCRT. The bladder dose was 30.1% over 40 Gy in IMRT compared with 30.6% in 3DCRT. The right femur head dose was 9.5% over 20 Gy in IMRT compared with 17.5% in 3DCRT. The left femur head dose was 10.6% over 20 Gy in IMRT compared with 18.3% in 3 DCRT. The dose of critical organs (rectum, bladder, and femur head) in IMRT showed to reduce than dose of 3DCRT. The rectum dose over 50 Gy in IMRT was reduced 29.3% than 3DCRT. The bladder dose over 40 Gy in IMRT was similar to 3DCRT. The femur head dose over 20 Gy in IMRT was reduced about 7~8% than 3DCRT.

식도암의 방사선치료에서 부분 각도에 의한 회전 치료를 이용한 조사체적의 감소

황철환(Chulhwan Hwang),김성후(Seong Hu Kim),구재흥(Jae Heung Koo),손종기(Jong Ki So) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.5

세기변조방사선치료와 입체적세기조절회전치료 시 조사체적과 선량 퍼짐 현상을 줄이기 위한 방법으로 조사 각도를 제한하는 부분 각도에 의한 회전치료 기능을 적용하여 표적체적과 주변 정상장기의 선량에 대해 입체조형방사선치료와 비교 분석하였다. 치료계획에 따른 표적체적의 선량분포는 통계적으로 유의한 차이를 확인할 수 없었으며, 폐의 5 Gy(V5) 체적에서 입체조형방사선치료 56.53%, 세기변조방사선치료 52. 03%, 입체적세기조절회전치료 47.84%를 나타내어 유의한 차이를 나타내었다(CRT-IMRT p=0.035, CRT-VMAT p<0. 001, IMRT-VMAT p<0.001). 10 Gy 체적(V10)에서는 입체조형방사선치료 35.12%, 세기변조방사선치료 34.04%, 입체적세기조절회전치료 33.28%를 보여, 입체조형방사선치료와 세기변조방사선치료(p=0.018), 입체적세기 조절회전치료(p=0.035)에서 유의한 차이를 나타내었으나 20 Gy 체적(V20)에서는 유의한 선량 차이를 확인할 수 없었다. 심장의 평균선량과 20 Gy 체적은 치료계획에 따라 유의한 차이를 확인할 수 없었으나, 30, 40 Gy 체적은 입체적세기조절회전치료에서 37.16%, 22.46%를 나타내어 입체조형방사선치료와 비교에서 유의한 차이(p=0.028)를 보였다. 이와 같이 조사체적 감소에 따른 폐의 저 선량 체적(V5, V10)의 감소를 확인할 수 있었으며, 세기변조방사선치료와 입체적세기조절회전치료 시 조사 각도를 일부 제한함으로써 표적체적의 선량분포는 동일하게 유지함과 동시에 조사체적을 줄일 수 있었다. 이로 인해 폐의 선량 퍼짐 현상의 감소로부터 폐의 독성을 낮추는데 기여할 수 있을 것으로 사료된다. In this study, plans to apply 3D conformal radiotherapy, intensity modulated radiotherapy, and volumetric intensity modulated arc radiotherapy to esophageal cancer radiotherapy were compared. In particular, arc therapy was applied to reduce irradiated volume and spread of low-dose during intensity modulated radiation therapy and volumetric intensity modulated arc radiotherapy by limiting part of irradiated angle, in order to compare target doses and dose for surrounding normal tissues of the two methods and those of 3D conformal radiotherapy. No significant difference in target dose was found among the three methods. The 5 Gy volume(V5) of the lung showed 56.53% of conformal radiotherapy, 52.03% of intensity modulated radiotherapy, and 47.84% of volumetric modulated arc therapy(CRT-IMRT p=0.035, CRT-VMAT p<0.001, IMRT-VMAT p<0.001). The 10 Gy volume(V10) showed a significant difference in conformal radiotherapy 35.12%, intensity modulated radiotherapy 34.04%, and volumetric modulated arc radiotherapy 33.28%, showing significant difference in intensity modulated radiotherapy(p=0.018), volumetric modulated arc therapy(p=0.035), no significant difference in dose was found at 20 Gy volume. The mean dose and 20 Gy volume of the heart were not significantly different according to the treatment plan, but the 30 and 40 Gy volumes were 37.16% and 22.46% in the volumetric modulated arc radiotherapy, showing significant differences(p=0.028) in comparison with conformal radiotherapy. It is believed that, by limiting part of the irradiated angle during intensity modulated radiotherapy and volumetric intensity modulated arc radiotherapy, the irradiated volume and, thereby, the 5-10 Gy area and toxicity of the lung can be reduced while maintaining dose distribution of the target dose.

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.

Evaluation of Dose Distributions Recalculated with Per-field Measurement Data under the Condition of Respiratory Motion during IMRT for Liver Cancer

송주영,김용협,정재욱,윤미선,안성자,정웅기,남택근,Song, Ju-Young,Kim, Yong-Hyeob,Jeong, Jae-Uk,Yoon, Mee Sun,Ahn, Sung-Ja,Chung, Woong-Ki,Nam, Taek-Keun Korean Society of Medical Physics 2014 의학물리 Vol.25 No.2

내부표적체적을 기반으로 계획된 간암 환자의 세기조절방사선치료에서 호흡에 의한 장기의 움직임 영향을 적용하여 체내 실제 종양 부피와 중요 장기 부피에서의 선량분포를 재계산하고, 호흡동조 방식의 세기조절방사선치료 계획 결과와 비교를 통한 선량적 특성을 분석하였다. 내부표적체적은 MIM 프로그램을 사용하여 형성하였고, 호흡에 의한 장기 움직임을 모사할 수 있는 구동 팬텀을 사용하였다. 체내 선량분포는 세기조절방사선치료의 품질보증 과정에서 2차원 다이오드 검출기 배열 장치인 MapCHECK2로 측정한 조사면 별 측정 결과를 기반으로 3DVH 프로그램으로 재계산 하였다. 내부표적체적 기반의 세기조절방사선치료 수행 시 계획표적체적에 충분히 처방선량이 조사되었지만, 선량의 균일도는 호흡동조 방식의 세기조절방사선치료와 비교 시 열등한 결과를 보였다. 상대적으로 더 큰 조사면을 사용하는 내부표적체적 기반의 세기조절방사선치료에서 손상위험장기체적에 더 높은 선량이 조사됨을 확인할 수 있었지만, 척수에 증가된 선량은 부작용 발생확률에 큰 영향을 주지 않는 적은 양이었고, 정상 간이나 신장 부위의 증가된 선량도 최적화 과정에서 좀 더 선량감소 조건을 강화한다면 큰 영향이 없을 것으로 평가되었다. 호흡동조 방식의 세기조절방사선치료가 치료계획에서는 더 좋은 선량분포를 보이고 있으나, 실제 구현 과정에서 다엽콜리메이터의 움직임 오류로 인한 선량의 오차와 치료시간의 증가 측면의 단점이 있으므로, 환자 호흡 상태 및 손상위험장기의 선량제한 값에 대한 사전 분석을 통해 환자 별 최적의 세기조절방사선치료 기법을 선정하여 적용하는 것이 타당하다고 생각된다. The dose distributions within the real volumes of tumor targets and critical organs during internal target volume-based intensity-modulated radiation therapy (ITV-IMRT) for liver cancer were recalculated by applying the effects of actual respiratory organ motion, and the dosimetric features were analyzed through comparison with gating IMRT (Gate-IMRT) plan results. The ITV was created using MIM software, and a moving phantom was used to simulate respiratory motion. The doses were recalculated with a 3 dose-volume histogram (3DVH) program based on the per-field data measured with a MapCHECK2 2-dimensional diode detector array. Although a sufficient prescription dose covered the PTV during ITV-IMRT delivery, the dose homogeneity in the PTV was inferior to that with the Gate-IMRT plan. We confirmed that there were higher doses to the organs-at-risk (OARs) with ITV-IMRT, as expected when using an enlarged field, but the increased dose to the spinal cord was not significant and the increased doses to the liver and kidney could be considered as minor when the reinforced constraints were applied during IMRT plan optimization. Because the Gate-IMRT method also has disadvantages such as unsuspected dosimetric variations when applying the gating system and an increased treatment time, it is better to perform a prior analysis of the patient's respiratory condition and the importance and fulfillment of the IMRT plan dose constraints in order to select an optimal IMRT method with which to correct the respiratory organ motional effect.

대동맥림프절 종양에 대한 세기조절방사선치료, 양성자치료, 양성자회전치료의 선량 비교평가

김정훈(JungHoon Kim) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2014 방사선기술과학 Vol.37 No.4

현재 상용화되어 있는 양성자치료의 치료계획장비를 이용하여 방사선회전조사와 같은 치료계획을 양성자 치료에 사용하여 대동맥 주위 림프절 종양에 대해 양성자회전치료와 양성자치료, 세기조절방사선치료를 이용하여 선량 평가를 하였다. 대동맥주위 림프절 종양 환자 9명을 대상으로 양성자회전치료, 양성자치료, 세기조절방사선치료의 방사선치 료계획을 세워 각각의 선량 체적 히스토그램을 이용하여 선량 평가를 하였다. 양성자회전치료의 치료계획방법 으로는 250~120까지 5도 간격으로 48개의 빔을 사용하였으며, 양성자치료와 세기조절방사선치료는 각각 2~3, 4~5개의 빔을 사용하였다. 모든 방사선 치료계획 시스템은 Eclipse planning system(Varian Medical system, Inc., Palo Alto, CA, USA)을 사용하였으며, 양성자회전치료는 아직 개발이 안된 치료장치이므로 치료계획방 법에서 기계적, 물리적인 요소를 양성자치료계획과 동일하게 시행하였다. 선량분석방법으로는 정상장기(간, 신장, 소장, 위, 십이지장)와 종양의 선량 체적 히스토그램(dose-volume histogram: DVH)을 이용하여 생물학적 인자인 normal tissue complication probabilities(NTCP), organ equivalent dose(OED)와 mean dose를 각각의 치료계획방법을 비교 분석 평가하였다. 그 결과 양성자회전치료가 복부에 위치한 small bowel, duodenum, stomach의 볼륨 90%가 받는 선량에서의 결과는 다른 치료계획에 비해 높은 결과를 나타내고 있다. NTCP의 결과에서 양성자회전치료가 liver를 제외한 나머지 장기에서 가장 낮은 결과를 보여주고 있다. 하지만 복부에 위치한 정상장기에 받는 선량이 다른 치료계획에 비해 높아 치료계획 시 주위가 요하며, 물리적, 기계적인 요소는 양성자치료와 동일하다는 전제조건으로 양성자회전치료와 유사한 장비가 제작되어 상용화 되었을 때에 본 연구의 결과와는 다를 거라 사료된다. 현실적으로 아직 불가능한 치료방법이지만 앞으로 추가적인 양성자회전치료의 연구와 기술개발이 되어 상용화가 되면 기존의 특수방사선치료인 세기조절방사 선치료, 양성자치료, 세기조절회전치료보다 효과적이고 안전한 치료방법이 될 거라고 사료된다. To test feasibility of proton arc therapy (PAT) in the treatment of para-aortic lymph node tumor and compare its dosimetric properties with advanced radiotherapy techniques such as intensity modulated radia-tion therapy (IMRT) and conventional 3D conformal proton beam therapy (PBT). The treatment plans for para-aortic lymph node tumor were planned for 9 patients treated at our in-stitution using IMRT, PBT, and PAT. Feasibility test and dosimetric evaluation were based on comparisons of dose volume histograms (DVHs) which reveal mean dose, D 30% , D 60% , D 90% , V 30% , V 60% , V 90% , organ equivalent doses (OEDs), normal tissue complication probability (NTCP), homogeneity index (HI) and con-formity index (CI). The average doses delivered by PAT to the liver, kidney, small bowel, duodenum, stomach were 7.6%, 3%, 17.3%, 26.7%, and 14.4%, of the prescription dose (PD), respectively, which is higher than the doses delivered by IMRT (0.4%, 7.2%, 14.2%, 15.9%, and 12.8%, respectively) and PBT (4.9%, 0.5%, 14.12%, 16.1% 9.9%, respectively). The average homogeneity index and conformity index of tumor using PAT were 12.1 and 1.21, respectively which were much better than IMRT (21.5 and 1.47, respectively) and com-parable to PBT (13.1 and 1.23, respectively). The result shows that both NTCP and OED of PAT are gen-erally lower than IMRT and PBT. This study demonstrates that PAT is better in target conformity and homogeneity than IMRT and PBT but worse than IMRT and PBT for most of dosimetric factor which indicate that PAT is not recommended for the treatment of para-aortic lymph node tumor.

Quality Assurance of Volumetric Modulated Arc Therapy for Elekta Synergy

심수정,심장보,이상훈,민철기,조광환,신동오,최진호,박성일,조삼주,Shim, Su-Jung,Shim, Jang-Bo,Lee, Sang-Hoon,Min, Chul-Kee,Cho, Kwang-Hwan,Shin, Dong-Oh,Choi, Jin-Ho,Park, Sung-Ill,Cho, Sam-Ju Korean Society of Medical Physics 2012 의학물리 Vol.23 No.1

최근 환자맞춤형방사선치료를 위해 임상에서 활용하고 있는 입체적세기조절회전방사선치료의 정도관리를 수행하고자 기존의 세기조절방사선치료에서 수행하는 정도관리 프로그램을 본 원의 실정에 맞게 치료계획단계 정도관리(Treatment planning QA), 치료전 전달단계 정도관리(Pretreatment delivery QA), 치료단계 정도관리(Treatment QA)인 세 가지 단계로 나누어 설정하였다. 각 정도관리 단계에서는 정도관리 프로그램에 따라 점검할 항목과 측정하여 평가할 항목을 설정하여 문서화를 위해 서식화 하였다. 본 원에서는 서식화한 정도관리 프로그램에 따라 실제 치료환자에 적용하였으며 본원의 치료전 전달 정도관리의 임상 허용기준을 위해 국소적 신뢰수준(confidence limit, CL)을 평가하였다. 그 결과 고선량 영역 점선량 측정, 저선량영역 점선량 측정의 CL는 모두 기존의 IMRT 수준과 유사한 결과를 얻었으며 이를 토대로 본원의 임상허용 기준은 고선량영역은 3%, 저선량 영역은 5%로 설정하였다. 입체적세기조절회전방사선치료의 특성상 Intensity map 평가는 360도 전 방향에서 Intensity map을 측정할 수 있는 ArcCheck 기기를 사용 하여 감마 지표(Gamma Index) 평가를 하였으며 그 결과는 IMRT의 개별적 intensity map 평가와 유사한 결과를 얻었으며 본원의 CL은 93%로 설정하였다. 등선량분포 평가는 2D detector array인 Mapcheck을 사용하였으며 95% 이상의 일치도를 보여 본원의 CL은 95%로 설정하였다. 방사선치료 정도관리에서 임의의 불확도와 계통 오차를 줄이려면 실제 환자 적용에 앞서 다 기관이 참여하는 팬톰을 이용한 국소적 CL 평가를 권장하고 있다. 국내 여건상 다 기관이 참여하는 연구가 여의치 않다면 본 연구와 같이 개별 기관에서 자체적으로 허용검사가 끝난 후에 실제 임상에서는 환자 치료 부위별로 세분화 하여 국소적 CL을 평가하는 방법이 유용할 것으로 사료된다. For applying the quality assurance (QA) of volumetric modulated arc therapy (VMAT) introduced in Eulji Hospital, we classify it into three different QA steps, treatment planning QA, pretreatment delivering QA, and treatment verifying QA. These steps are based on the existing intensity modulated radiation therapy (IMRT) QA that is currently used in our hospital. In each QA step, the evaluated items that are from QA program are configured and documented. In this study, QA program is not only applied to actual patient treatment, but also evaluated to establish a reference of clinical acceptance in pretreatment delivering QA. As a result, the confidence limits (CLs) in the measurements for the high-dose and low-dose regions are similar to the conventional IMRT level, and the clinical acceptance references in our hospital are determined to be 3 to 5% for the high-dose and the low-dose regions, respectively. Due to the characteristics of VMAT, evaluation of the intensity map was carried out using an ArcCheck device that was able to measure the intensity map in all directions, $360^{\circ}$. With a couple of dosimetric devices, the gamma index was evaluated and analyzed. The results were similar to the result of individual intensity maps in IMRT. Mapcheck, which is a 2-dimensional (2D) array device, was used to display the isodose distributions and gave very excellent local CL results. Thus, in our hospital, the acceptance references used in practical clinical application for the intensity maps of $360^{\circ}$ directions and the coronal isodose distributions were determined to be 93% and 95%, respectively. To reduce arbitrary uncertainties and system errors, we had to evaluate the local CLs by using a phantom and to cooperate with multiple organizations to participate in this evaluation. In addition, we had to evaluate the local CLs by dividing them into different sections about the patient treatment points in practical clinics.

15 MV 의료용 선형가속기에서 발생되는 광중성자의 선량 평가

양오남(Oh-Nam Yang),임청환(Cheong-Hwan Lim) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2012 방사선기술과학 Vol.35 No.4

세기조절방사선치료는 기존의 3차원입체조형방사선치료보다 표적체적에 최적의 선량분포를 구현하면서 주변 정상조직에 들어가는 선량을 최소화할 수 있는 치료기법으로 현재 임상에서 많은 각광을 받고 있다. 특히 2011년 국민건강보험으로 인정되면서 그 이용이 대폭 증가하고 있는 추세이다. 또한 10 MV 이상의 고에너지 광자선에 대한 방사선 치료 이용이 증가하였고, 이러한 광자선은 타겟, 편평화여과기, 콜리메이터, 그리고 다엽콜리메이터와 같은 원자번호가 높은 물질과 광핵반응을 통하여 광중성자가 발생하게 된다. 특히 다엽콜리메이터 기반의 세기조절방사선치료는 MU를 증가시켜, 결국 광핵반응에 의한 광중성자 발생률을 증가시키게 된다. 이에 본 연구에서는 Rando 팬텀을 이용한 자궁경부암의 방사선치료에 있어 3차원입체조형방사선치료와 세기조절방사선치료 시 발생되는 광중성자의 선량을 정량적으로 평가하였다. 자궁경부암 치료를 위해 Rando 팬텀을 이용하여 3차원입체조형치료계획과 세기조절방사선치료 계획을 수립하였다. 치료실에 Rando 팬텀을 셋업 하였고, 광자극 발광선량계를 복부, 흉부, 경부, 그리고 미간의 표면에 부착한 후 치료계획을 기반으로 15 MV 광자선을 조사시켰다. 측정은 각 측정위치에서 5회 반복 시행하였다. 세기조절방사선치료로부터 측정된 광중성자의 선량을 3차원입체조형방사선치료와 비교했을 때, 복부, 흉부, 경부, 그리고 미간 측정 위치에서 각각 9.0 배, 8.6 배, 8.8 배, 그리고 14 배로 많이 발생함을 확인할 수 있었다. 이는 15 MV 광자선을 이용한 세기조절방사선치료가 조사야 밖에서 상당한 양의 광중성자를 발생시킴을 알 수 있었다. 의료용선형가속기의 물리적인 특성상 광중성자의 발생을 원천적으로 차단하기는 어렵겠지만 의료의 질적인 면이나 암 환자의 삶의 질 향상을 위해서 조사야 외 불필요하게 영향을 받는 정상조직에 대해서는 적절하게 보호할 수 있는 방안이 모색 되어야 하겠다. Intensity-modulated radiotherapy(IMRT) have the ability to provide better dose conformity and sparing of critical normal tissues than three-dimensional radiotherapy(3DCRT). Especially, with the benefit of health insurance in 2011, its use now increasingly in many modern radiotherapy departments. Also the use of linear accelerator with high-energy photon beams over 10 MV is increasing. As is well known, these linacs have the capacity to produce photonueutrons due to photonuclear reactions in materials with a large atomic number such as the target, flattening filters, collimators, and multi-leaf collimators(MLC). MLC-based IMRT treatments increase the monitor units and the probability of production of photoneutrons from photon-induced nuclear reactions. The purpose of this study is to quantitatively evaluate the dose of photoneutrons produced from 3DCRT and IMRT technique for Rando phantom in cervical cancer. We performed the treatment plans with 3DCRT and IMRT technique using Rando phantom for treatment of cervical cancer. An Rando phantom placed on the couch in the supine position was irradiated using 15 MV photon beams. Optically stimulated luminescence dosimeters(OSLD) were attached to 4 different locations (abdomen, chest, head and neck, eyes) and from center of field size and measured 5 times each of locations. Measured neutron dose from IMRT technique increased by 9.0, 8.6, 8.8, and 14 times than 3DCRT technique for abdomen, chest, head and neck, and eyes, respectively. When using IMRT with 15 MV photonbeams, the photoneutrons contributed a significant portion on out-of-field. It is difficult to prevent high energy photon beams to produce the phtoneutrons due to physical properties, if necessary, It is difficult to prevent high energy photon beams to produce the phtoneutrons due to physical properties, if necessary, it is need to provide the additional safe shielding on a linear accelerator and should therefore reduce the out-of-field dose.