Rapid Optimization of Multiple Isocenters Using Computer Search for Linear Accelerator-based Stereotactic Radiosurgery

Multiple isocenter를 이용한 뇌정위적 방사선 수술시 컴퓨터 자동 추적 방법에 의한 고속의 선량 최적화

The purpose of this paper is to develop an efficient method for the quick determination of multiple isocenters plans to provide optimal dose distribution in sterotactic radiosurgery. A Spherical dose model was developed through the use of fit to the exact dose data calculated in a 18cm diameter of spherical head phantom. It computes dose quickly for each spherical part and is useful to estimate dose distribution for multiple isocenters. An automatic computer search algorithm was developed using the relationship between the isocenter move and the change of dose shape, and adapted with a spherical dose model to determine isocenter separation and cellimator sizes quickly and automatically. A spheric81 dose model shows a comparable isodose distribution with exact dose data and permits rapid calculations of 3-D isodoses. the computer search can provide reasonable isocenter settings more quickly than trial and error types of plans, while producing steep dose gradient around target boundary. A spherical dose model can be used for the quick determination of the multiple isocenter plans with 3 computer automatic search. Our guideline is useful to determine the initial multiple isocenter plans.

본 연구의 목적은 뇌정위적 방사선수술시 최적 선량분포를 얻기 위하여 빠른 multiple isocenter 계획을 효과적으로 수행할 수 있는 방법을 개발하는 데 있다. 18cm 직경의 구형 머리 팬톰과 정확한 선량 알고리듬을 이용하여 선량값을 계산한 뒤 fltting 기술을 이용하여 빠른 구형선량 모델을 개발하였다. 구형선량 모델을 이용하여 single isocenter에 대한 선량값은 합산에 의하여 쉽게 얻어졌다. Isocenter들간의 이동에 따른 선량분포의 변화를 이용하여 컴퓨터 자동추적 방법이 개발되었으며, isocenter 간격 및 collimator 크기가 빠른 시간내에 결정될 수 있었다. 구형선량모델은 beam data에 의한 선량데이타와 같은 선량분포를 나타냈으며 고속으로 삼차원 선량계산을 가능하게 하였다. 컴퓨터 자동추적 방법은 지금까지의 시행착오적 방법에 비해 보다 빠르게 최적 isocenter setting을 제공할 수 있었다. 구형선량모델 및 컴퓨터 자동추적방법은 multiple isocenter를 이용한 수술 계획시 최적선량 분포를 보다 빨리 얻을 수 있었다.