서론 : 폐암환자의 방사선치료계획 시 불균질 조직 보정(inhomogeneity correction)을 평가하기 위해 폐(lung), (bone) 그리고 뼈를 고정시키기 위해 사용하는 고밀도 물질인 steel 등을 포함한 불균질 조직 보정 팬텀(inhomogeneity correction phantom, ICP)을 자체 제작하였다. 이를 이용하여 방사선치료계획시스템에서 불균질조직 보정 알고리듬에 따른 값들을 비교하고, 또한 실제 측정된 값과 비교, 분석하여 불균질 조직에 따른 선량계산 변화를 평가하고자 하였다. 대상 및 방법 : 영상획득은 전산화단층촬영영상장치(CT, Volume zoom, Germany)와 자체 제작한 불균질 조직 보정팬텀(ICP, pig's vertebra, steel(8.21 g/cm3), cork(0.23 g/cm3))을 사용하였다. 방사선치료계획시스템으로는 Marks Plan(2D)과 XiO(CMS, USA, 3D)를 사용하였고, 측정값과의 비교를 위해서는 선형가속기(CL/1800, Varian, USA)와 이온전리함을 사용하였다. 전산화단층촬영영상장치로부터 획득한 영상을 이용하여 방사선치료계획장치에서 관심점(interest point, IP)에서의 점선량(point dose)과 선량분포를 얻고, 이와 동일한 조건에서 측정을 수행한 후 비교, 분석하였다. 그리고 불균질 조직 보정 알고리듬 사용 유무에 따른 차이와 방사선치료계획장치가 가지고 있는 다양한 불균질 조직 보정 알고리듬 간의 차이도 비교하였다. 결 과 : 불균질 조직 보정 팬텀 내 관심지점에 대한 측정치와 방사선치료계획장치에서 얻은 균질과 불균질 보정된 값을 비교한 결과 폐 제1지점에서의 측정치와 불균질 보정값의 오차는 2D에서 $0.8\%$, 3D에서 $0.5\%$, 스틸 제1지점에서의 측정치와 불균질 보정값의 오차는 2D에서 $12\%$, 3D에서 $5\%$의 오차를 보이나 보정을 하지 않은 값과 측정치의 오차는 각각 $16\%,\;14\%$의 오차가 나는 것을 알 수 있었다. 또한 2D에서 보다는 3D에서의 값들이 오차가 적은 것으로 나타났다. 결 론 : 방사선치료계획 시 조직 내 밀도에 따른 보정이 반드시 이루어져야 하며 보다 정확한 치료계획을 위해서는 2차원 방사선치료계획용 시스템보다는 3차원 방사선치료계획용 시스템을 사용하는 것이 정확한 보정이 가능한 것을 알 수 있었다. 그리고 불균질 조직 보정 알고리듬 간에도 차이가 있어 실제 측정을 통해 가장 적합한 불균질 조직 보정 알고리듬을 선택하는 것이 필수적이라 할 수 있다. 향후 열형광선량계와 필름 선량계를 통한 비교, 분석이 추가적으로 수행되어야 할 것으로 사료된다.
서론 : 폐암환자의 방사선치료계획 시 불균질 조직 보정(inhomogeneity correction)을 평가하기 위해 폐(lung), (bone) 그리고 뼈를 고정시키기 위해 사용하는 고밀도 물질인 steel 등을 포함한 불균질 조직 보정 팬텀(inhomogeneity correction phantom, ICP)을 자체 제작하였다. 이를 이용하여 방사선치료계획시스템에서 불균질조직 보정 알고리듬에 따른 값들을 비교하고, 또한 실제 측정된 값과 비교, 분석하여 불균질 조직에 따른 선량계산 변화를 평가하고자 하였다. 대상 및 방법 : 영상획득은 전산화단층촬영영상장치(CT, Volume zoom, Germany)와 자체 제작한 불균질 조직 보정팬텀(ICP, pig's vertebra, steel(8.21 g/cm3), cork(0.23 g/cm3))을 사용하였다. 방사선치료계획시스템으로는 Marks Plan(2D)과 XiO(CMS, USA, 3D)를 사용하였고, 측정값과의 비교를 위해서는 선형가속기(CL/1800, Varian, USA)와 이온전리함을 사용하였다. 전산화단층촬영영상장치로부터 획득한 영상을 이용하여 방사선치료계획장치에서 관심점(interest point, IP)에서의 점선량(point dose)과 선량분포를 얻고, 이와 동일한 조건에서 측정을 수행한 후 비교, 분석하였다. 그리고 불균질 조직 보정 알고리듬 사용 유무에 따른 차이와 방사선치료계획장치가 가지고 있는 다양한 불균질 조직 보정 알고리듬 간의 차이도 비교하였다. 결 과 : 불균질 조직 보정 팬텀 내 관심지점에 대한 측정치와 방사선치료계획장치에서 얻은 균질과 불균질 보정된 값을 비교한 결과 폐 제1지점에서의 측정치와 불균질 보정값의 오차는 2D에서 $0.8\%$, 3D에서 $0.5\%$, 스틸 제1지점에서의 측정치와 불균질 보정값의 오차는 2D에서 $12\%$, 3D에서 $5\%$의 오차를 보이나 보정을 하지 않은 값과 측정치의 오차는 각각 $16\%,\;14\%$의 오차가 나는 것을 알 수 있었다. 또한 2D에서 보다는 3D에서의 값들이 오차가 적은 것으로 나타났다. 결 론 : 방사선치료계획 시 조직 내 밀도에 따른 보정이 반드시 이루어져야 하며 보다 정확한 치료계획을 위해서는 2차원 방사선치료계획용 시스템보다는 3차원 방사선치료계획용 시스템을 사용하는 것이 정확한 보정이 가능한 것을 알 수 있었다. 그리고 불균질 조직 보정 알고리듬 간에도 차이가 있어 실제 측정을 통해 가장 적합한 불균질 조직 보정 알고리듬을 선택하는 것이 필수적이라 할 수 있다. 향후 열형광선량계와 필름 선량계를 통한 비교, 분석이 추가적으로 수행되어야 할 것으로 사료된다.
Introduction : The phantom that includes high density materials such as steel was custom-made to fix lung and bone in order to evaluation inhomogeneity correction at the time of conducting radiation therapy to treat lung cancer. Using this, values resulting from the inhomogeneous correction algorith...
Introduction : The phantom that includes high density materials such as steel was custom-made to fix lung and bone in order to evaluation inhomogeneity correction at the time of conducting radiation therapy to treat lung cancer. Using this, values resulting from the inhomogeneous correction algorithm are compared on the 2 and 3 dimensional radiation therapy planning systems. Moreover, change in dose calculation was evaluated according to inhomogeneous by comparing with the actual measurement. Materials and Methods : As for the image acquisition, inhomogeneous correction phantom(Pig's vertebra, steel(8.21g/cm3), cork(0.23 g/cm3)) that was custom-made and the CT(Volume zoom, Siemens, Germany) were used. As for the radiation therapy planning system, Marks Plan(2D) and XiO(CMS, USA, 3D) were used. To compare with the measurement value, linear accelerator(CL/1800, Varian, USA) and ion chamber were used. Image, obtained from the CT was used to obtain point dose and dose distribution from the region of interest (ROI) while on the radiation therapy planning device. After measurement was conducted under the same conditions, value on the treatment planning device and measured value were subjected to comparison and analysis. And difference between the resulting for the evaluation on the use (or non-use) of inhomogeneity correction algorithm, and diverse inhomogeneity correction algorithm that is included in the radiation therapy planning device was compared as well. Results : As result of comparing the results of measurement value on the region of interest within the inhomogeneity correction phantom and the value that resulted from the homogeneous and inhomogeneous correction, gained from the therapy planning device, margin of error of the measurement value and inhomogeneous correction value at the location 1 of the lung showed $0.8\%$ on 2D and $0.5\%$ on 3D. Margin of error of the measurement value and inhomogeneous correction value at the location 1 of the steel showed $12\%$ on 2D and $5\%$ on 3D, however, it is possible to see that the value that is not correction and the margin of error of the measurement value stand at $16\%$ and $14\%$, respectively. Moreover, values of the 3D showed lower margin of error compared to 2D. Conclusion : Revision according to the density of tissue must be executed during radiation therapy planning. To ensure a more accurate planning, use of 3D planning system is recommended more so than the 2D Planning system to ensure a more accurate revision on the therapy plan. Moreover, 3D Planning system needs to select and use the most accurate and appropriate inhomogeneous correction algorithm through actual measurement. In addition, comparison and analysis through TLD or film dosimetry are needed.
Introduction : The phantom that includes high density materials such as steel was custom-made to fix lung and bone in order to evaluation inhomogeneity correction at the time of conducting radiation therapy to treat lung cancer. Using this, values resulting from the inhomogeneous correction algorithm are compared on the 2 and 3 dimensional radiation therapy planning systems. Moreover, change in dose calculation was evaluated according to inhomogeneous by comparing with the actual measurement. Materials and Methods : As for the image acquisition, inhomogeneous correction phantom(Pig's vertebra, steel(8.21g/cm3), cork(0.23 g/cm3)) that was custom-made and the CT(Volume zoom, Siemens, Germany) were used. As for the radiation therapy planning system, Marks Plan(2D) and XiO(CMS, USA, 3D) were used. To compare with the measurement value, linear accelerator(CL/1800, Varian, USA) and ion chamber were used. Image, obtained from the CT was used to obtain point dose and dose distribution from the region of interest (ROI) while on the radiation therapy planning device. After measurement was conducted under the same conditions, value on the treatment planning device and measured value were subjected to comparison and analysis. And difference between the resulting for the evaluation on the use (or non-use) of inhomogeneity correction algorithm, and diverse inhomogeneity correction algorithm that is included in the radiation therapy planning device was compared as well. Results : As result of comparing the results of measurement value on the region of interest within the inhomogeneity correction phantom and the value that resulted from the homogeneous and inhomogeneous correction, gained from the therapy planning device, margin of error of the measurement value and inhomogeneous correction value at the location 1 of the lung showed $0.8\%$ on 2D and $0.5\%$ on 3D. Margin of error of the measurement value and inhomogeneous correction value at the location 1 of the steel showed $12\%$ on 2D and $5\%$ on 3D, however, it is possible to see that the value that is not correction and the margin of error of the measurement value stand at $16\%$ and $14\%$, respectively. Moreover, values of the 3D showed lower margin of error compared to 2D. Conclusion : Revision according to the density of tissue must be executed during radiation therapy planning. To ensure a more accurate planning, use of 3D planning system is recommended more so than the 2D Planning system to ensure a more accurate revision on the therapy plan. Moreover, 3D Planning system needs to select and use the most accurate and appropriate inhomogeneous correction algorithm through actual measurement. In addition, comparison and analysis through TLD or film dosimetry are needed.
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문제 정의
방사선 독성의 증가 없이 종양부위에만 많은 선량을 조사하여 국소 조절 효과를 향상시키는 것이 방사선치료의 목적이다. 이를 위해 여러 연구가 진행되고있는데 최근에는 불균질 조직 보정 알고리듬에 대한연구가 진행되고 있다.
본 연구에서는 불균질 조직 보정 (inhomogeneity correction)'i; 평가하기 위해 폐(lung), 뼈 (bone) 그리고뼈를 고정시키기 위해 사용하는 고밀도 물질인 sted 등을 포함한 불균질 조직 보정 팬텀 (inhomogeneity correction phantom, ICP)을 자체 제작하였다. 이를 이용하여 방사선치료계획시스템에서 불균질조직 보정알고리듬에 따른 값들을 비교하고, 또한 실제 측정된값과 비교, 분석하여 불균질 조직에 따른 선량계산변화를 평가하고자 하였다.
phantom, ICP)을 자체 제작하였다. 이를 이용하여 방사선치료계획시스템에서 불균질조직 보정알고리듬에 따른 값들을 비교하고, 또한 실제 측정된값과 비교, 분석하여 불균질 조직에 따른 선량계산변화를 평가하고자 하였다.
제안 방법
특히, 체내에 steel과 같은 고밀도 물질을 삽입했을 경우 이에 따른 보정의 유무는 주변부 선량이나 방사선 민감조직에 조사되는 선량에 매우 큰 영향을 줌3)으로 치료계획을 평가하는데 중요한 인자라 할 수 있다. 앞선 연구논문에서는 주로 임플란트를 시행한 두경부암 환자의 경우, 삽입된 티타늄에 따른 체내 선량 비교"2)에 관하여 다루었으나 본 실험에서는 척추를 steel로 고정한 폐암환자의 경우를 모델로 하였다.
불균질 조직 보정 알고리듬 사용 유무와 각 불균질 조직 보정 알고리듬간의 점선량 비교를 수행하였다.(Fig.
불균질 조직 보정 알고리듬을 평가하기 위해 폐 (lung), 뼈(bone) 그리고 뼈를 고정시키기 위해 사용하는 고밀도 물질인 steel 등을 포함한 불균질 조직보정 팬텀 (inhomogeneity correction phantom, ICP)을자체 제작하였다. 폐암 치료를 모델로 하여 폐를 재현하기 위해 폐 조직과 유사한 cork(density : 0.
비교하였다. 불균질 조직 보정 팬텀 내에서의측정하고자 하는 관심측정점은 중심축선상에 6개 지점(팬텀 표면에서 8, 9, 10, 11, 12, 13, 17, 19 cm), 폐조직 내 2개 지점, Steel 아래 부분의 2개 지점 그리고 척수와 척수 뒤 2 cm 되는 두 지점 포함한 모두 12개 관심 지점을 측정하였다.(Fig.
불균질 조직 보정 팬텀의 전산화단층촬영영상을 이용하여 2D, 3D 치료계획시스템에서 얻은 점선량과선량분포를 실제 측정을 통해 얻은 측정값과 비교하고, 불균질 조직 보정 알고리듬 사용 유무에 따른 값을 비교하였으며 또한 각 불균질 보정방법에 따른 값들을 비교하였다. 불균질 조직 보정 팬텀 내에서의측정하고자 하는 관심측정점은 중심축선상에 6개 지점(팬텀 표면에서 8, 9, 10, 11, 12, 13, 17, 19 cm), 폐조직 내 2개 지점, Steel 아래 부분의 2개 지점 그리고 척수와 척수 뒤 2 cm 되는 두 지점 포함한 모두 12개 관심 지점을 측정하였다.
획득한 영상을 3차원치료계획용시스템(XiO, CMS, USA)에 입력하여 불균질 조직 보정 알고리듬 유무에 따른 치료계획을 수립하였고, 2차원치료계획(Marks Plan)을 위해서는 팬텀의 2차원적 영상을 디지타이저로 입력하여 시행하였다. 치료계획은 기준조건으로 조사면 20x20 cm2' 선원-팬텀표면 간 거리 100 cm 으로 하였고, 분석을 위해 12개의 측정점을 결정하였다.(Fig.
43 mm이었다. 획득한 영상을 3차원치료계획용시스템(XiO, CMS, USA)에 입력하여 불균질 조직 보정 알고리듬 유무에 따른 치료계획을 수립하였고, 2차원치료계획(Marks Plan)을 위해서는 팬텀의 2차원적 영상을 디지타이저로 입력하여 시행하였다. 치료계획은 기준조건으로 조사면 20x20 cm2' 선원-팬텀표면 간 거리 100 cm 으로 하였고, 분석을 위해 12개의 측정점을 결정하였다.
대상 데이터
21g/cm2)을 이용하였다. 그리고 측정을 위해 불균질조직 보정 팬텀을 위치시킬 수 있는 물 팬텀 (37x28x32cm3)을 제작하였다.(Fig.
인체 해부학적 정보와 방사선치료계획을 위해 전산화단층촬영 영 상장치 (CT, Volume Zoom, Siemens, Germany)로부터 영상을 획득하였다. 전산화단층촬영 영상은 10 mm 간격의 두께로 16장을 얻었고, 이때 관심 영역은 27.
전산화단층촬영 영상은 10 mm 간격의 두께로 16장을 얻었고, 이때 관심 영역은 27.5 cm, 화소크기는 0.43 mm이었다. 획득한 영상을 3차원치료계획용시스템(XiO, CMS, USA)에 입력하여 불균질 조직 보정 알고리듬 유무에 따른 치료계획을 수립하였고, 2차원치료계획(Marks Plan)을 위해서는 팬텀의 2차원적 영상을 디지타이저로 입력하여 시행하였다.
제작하였다. 폐암 치료를 모델로 하여 폐를 재현하기 위해 폐 조직과 유사한 cork(density : 0.23g/cm2) 와 실제 뼈를 재현하기 위한 인체의 뼈 밀도와 유사한 돼지의 척추 뼈, 그리고 뼈를 고정시키기 위해 사용하는 고밀도 물질로는 stainless steel (density : 8.21g/cm2)을 이용하였다. 그리고 측정을 위해 불균질조직 보정 팬텀을 위치시킬 수 있는 물 팬텀 (37x28x32cm3)을 제작하였다.
성능/효과
Table. 1은 10 MV 광자선을 이용하여 조사면 20x20 cm2' SSD 100 cm에서 100 MU를 조사했을 때의 선량값으로 불균질 조직 보정 팬텀 내 관심지점에 대한 실제 측정치와 2D, 3D 치료계획시스템에서 얻은 균질과 불균질 보정된 값을 나타낸것으로 중심축선상의 각 지점에서의 측정치와 2D, 3D 치료계획에서의 값들은 허용 범위안의 근소한오차를 보이며 폐 지점에 서도 측정치와 불균질조직 보정이 되지 않은 값들의 오차는 큰 차이를 보이나 불균질 보정된 값들의 오차는 거의 없는 것을 알 수 있었으며 또한 Steel 지점에서도 약간의 오차는 있으나 다른 두 관심 지점과 같은 경향을 보여주는 것을 알 수 있었다. 그리고 2D 치료계획에서의 불균질 보정된 값보다는 3D 치료계획에서의 값들이 실제 측정치에 가까운 것을 알 수 있었다.
Fig. 8은 실제 측정치와 2D, 3D (Clarkson method algorithm) 치료계획시스템에서 얻은 균질과 불균질 보정된 값을 나타낸 그래프로서 폐 제1지점에서의 측정치와 불균질 보정된 값의 오차는 2D 치료계획에서 0.8%, 3D 치료계획에서 0.5%로 나타났으며 steel 제1지점에서의 오차는 2D에서 12%, 3D에서 5%의 오차를 보이나 보정을 하지 않은 값과 측정치의 오차는 각각 16%, 14%로 나타났다. 역시 마찬가지로 2D 에서보다는 3D 치료계획에서의 값들의 오차가 작은 것으로 나타났다.
1은 10 MV 광자선을 이용하여 조사면 20x20 cm2' SSD 100 cm에서 100 MU를 조사했을 때의 선량값으로 불균질 조직 보정 팬텀 내 관심지점에 대한 실제 측정치와 2D, 3D 치료계획시스템에서 얻은 균질과 불균질 보정된 값을 나타낸것으로 중심축선상의 각 지점에서의 측정치와 2D, 3D 치료계획에서의 값들은 허용 범위안의 근소한오차를 보이며 폐 지점에 서도 측정치와 불균질조직 보정이 되지 않은 값들의 오차는 큰 차이를 보이나 불균질 보정된 값들의 오차는 거의 없는 것을 알 수 있었으며 또한 Steel 지점에서도 약간의 오차는 있으나 다른 두 관심 지점과 같은 경향을 보여주는 것을 알 수 있었다. 그리고 2D 치료계획에서의 불균질 보정된 값보다는 3D 치료계획에서의 값들이 실제 측정치에 가까운 것을 알 수 있었다.
한다. 또한 3D 치료계획시스템이 2D 치료계획시스템에 비해 불균질 조직밀도에 대해 좀 더 정확한 보정이 이루어지므로 그 오차가 적게 나타났다. 3D 치료계획시스템에서도 실제 측정값과 각.
9는 3차원 방사선치료계획시스템의 세 가지불균질 조직 보정 알고리듬에 대한 관심지점에서의보정된 값들의 비교 그래프로써 폐 제1지점에서의 FFT convolution, superposition, clarkson method등 의 세 가지 알고리듬에서 보정된 값들의 오차는 5% 로 나타났으며 steel 제1지점에서는 3%로 나타났다. 위의 결과에서처럼 알고리듬 간에 계산 오차는 크지않음을 알 수 있었다.
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