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메가볼트 에너지 전산화 단층 촬영을 이용한 치료계획의 유용성 연구
A Study of Usefulness for Megavoltage Computed Tomography on the Radiation Treatment Planning 원문보기

방사선기술과학 = Journal of radiological science and technology, v.33 no.4, 2010년, pp.369 - 378  

조정희 (연세의료원 암센터 방사선종양학과) ,  김주호 (연세의료원 암센터 방사선종양학과) ,  강현수 (을지대학교 방사선학과) ,  이종석 (원광보건대학 방사선과) ,  유병규 (원광보건대학 방사선과)

초록
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고밀도 물질의 존재에 따른 킬로볼트 및 메가볼트 에너지 전산화 단층촬영(kilovoltage & megavoltagecomputed tomography, KVCT & MVCT) 영상의 아티팩트 차이를 비교하기 위하여 Cheese 팬텀을 사용하여 KVCT와 MVCT로 얻은 영상자료를 통해 밀도변화에 따른 HU값의 변화를 비교하였다. 또한 각 영상의 sinogram 자료를 치료계획 장비에 입력 후 시행하여 치료선량에 변화 여부와 조사면내 계산값과 실측값간의 차이를 r값으로 비교분석하였으며 이에 대한 실제 환자에 적용하여 임상적용에 관한 유용성을 검정하였다. KVCT와 MVCT간에 HU값 차이는 KVCT의 밀도 3.0에서 역치를 보여 변화가 없었으나 MVCT에서는 밀도 5.0 이상도 구별하는 것을 관찰할 수 있었다. 각 방법의 Sinogram 정보를 통해 일반팬텀으로 계산한 결과 r 값이 허용오차인 1보다 낮은 비율은 KVCT와 MVCT에서 각각 94.92%, 93.87%로 큰 차이를 보이지 않았으나 고밀도팬텀을 이용해 아티팩트가 존재하는 자료를 이용한 선량계산의 결과는 KVCT와 MVCT에서 각각 88.25%와 93.77%로 다소 차이를 보였다. MVCT 이용 시에는 아티팩트가 거의 나타나지 않았고 고밀도 물질의 윤곽을 정확히 알 수 있었으며 상대적으로 선량계산의 정확성이 향상되어 척추궁 절제술 후 인공보형물이 삽입된 척추종양과 같이 결정장기와 종양이 인접한 환자에 있어서도 MVCT영상자료를 이용하여 선량 계산 시 보다 정확한 치료계획이 가능하리라 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study was to investigate image differences between KVCT vs MVCT depending on a high densities metal included in the phantom and to analyze the r values for the purpose of the dose differences between each methods. We verified the possibilities for clinical indications that using ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구의 목적은 CT simulator를 이용해 얻은 KVCT와 Tomotherapy의 MVCT 영상으로 얻은 자료를 이용하여 조직 밀도에 따른 HU 값에 차이를 검정하고 각각의 sinogram 자료를 이용해 선량계산 및 치료계획을 시행하고 팬텀을 이용해 KVCT와 MVCT 간의 선량의 차이를 실제 측정값을 통하여 비교 분석하였다. 또한 ">비교 분석하였다. 또한 인공보형 물질을 삽입해 금속왜곡 영상이 있는 환자의 치료 계획 시 두 영상을 이용하여 KVCT에서 계산된 선량분포값과 MVCT에서 계산된 값의 차이를 분석하고자 하며 방사선 치료 계획 시 선량적 부정확성을 유발하는 고밀도 물질 아티팩트 경감을 위한 메가볼트 에너지 전산화 단층촬영(MVCT)의 유용성을 연구하는데 그 목적이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
메가볼트 전산화 단층촬영의 장점은 무엇인가? 그러나 본 연구에서 사용하고자 하는 메가볼트 전산화 단층촬영(Megavoltage computed tomography, MVCT)은 이러한 2차적인 영상 재구성 방식을 거치지 않고, 컴프톤 효과(Compton effect)가 지배적인 치료영역의 에너지(~3.5 MeV)를 이용하여 조직 내의 흡수 감약에 따른 HU 정보를 얻어냄으로써 KVCT에서 나타나는 고밀도 물질 아티팩트를 보다 효과적으로 쉽게 아티팩트를 줄일 수 있는 장점이 있다.
현재 방사선 치료계획은 대부분 무엇을 기반으로 수행되는가? 현재 방사선 치료계획은 거의 모든 환자에 있어서 킬로볼트 전산화 단층촬영(kilovoltage-computed tomography, KVCT)을 기반으로 종양을 묘사하고, 정상장기와 종양간 의 관계를 파악하는 해부학적 도구로 이용될 뿐만 아니라 선량계산을 위한 기초 자료로 활용하고 있다. 이는 KVCT 촬영상이 가진 우수한 해부학적 대조능 뿐만 아니라 체내의 모든 장기들, 예를 들어 공기와 유사한 폐 용적, 밀도가 높은 뼈 구조물, 물과 유사한 조직들이 전산화 단층촬영상에 나타난 3차원 voxel 정보를 이용하여 전자밀도(electron density) 또는 물리적 밀도(Physical density)로 변환함으로써 조직 내 불균일한 선량 흡수치를 정확하게 계산함으로 가능하다.
임상에서 사용되는 킬로볼트 전산화 단층촬영의 문제점은 무엇인가? 임상에서 사용하는 KVCT영상의 경우 현실적인 문제는 금속등과 같은 고밀도 물질의 존재로 인한 영상 왜곡(metallic artifact)이 빈번하고, 이러한 영상왜곡은 잘못된 조직밀도를 반영함으로써 전산화 단층촬영 영상을 기반으로 하는 치료계획 전반에도 부정확성을 증가 시키고 있다는 것이다. 더욱이 방사선 치료를 목적으로 하는 환자의 경우 환자 자세 고정용 기구가 스캔영역에 포함되는 경우가 많고, 뼈 전이 환자에서 수술 후 삽입된 고정물 이나 두경부 환자에서 치아 보형물 등이 대표적이며, 자궁 경부 암의 근접 치료 시 강 내에 삽입된 금속 물질등도 이러한 인공물의 의한 영상왜곡을 일으키는 요인으로 작용하는데 이는 양자잡음(quantum noise)과 산란선(scatter ray) 그리고 방사선 경화현상 (beam hardening) 때문에 발생한다1).
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참고문헌 (15)

  1. Hsieh J. M: Medical CT and ultrasound current technology and application Madison, Adanced Medical Publishing, 487-518, 1995 

  2. Chris Constaninou, James C, Harrington et al.: An electron density calibration phantom for C-T based treatment planning computers, Medical Physics, 19(2), 325-327, 1992 

  3. Ahnesj A.: Collapsed cone convolution of radiant energy for photon dose calculation in heterogeneous media, Medical Physics, 16, 577-92, 1989 

  4. O'Connor J.: The variation for scattered x-rays with density in an irradiated body, Phys. Med. Biol, 352-69, 1957 

  5. Wang G, Frei T, Vannier MW: A fast iterative algorithm for metal artifact reduction in X-ray CT, Acad Radiol, 7, 607-614, 2000 

  6. Zhao S, Robertson DD, Wang G: X-ray CT metal artifact reduction using wavelets: An application for imaging total hip prosthesis, IEEE Transact Med. Imaging, 1, 1238-1247, 2000 

  7. Kalender WA, Hebel R, Ebersberger J: Reduction of CT artifacts caused by metallic implants, Radiology, 164, 576-577, 1987 

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  9. M.J.Butson, Peter K.N.Yu, Tsang Cheung et al.: Energy response of the new E BT2 radiochromic film to x-ray radiation, Radiation measurements, 45, 836-839, 2010 

  10. Florian S, Jorn Kalz, Gabriele S. Perez et al.: Megavoltage CT in Helical Tomotherapy-Clinical Advantage and Limitations of Special Physical Characteristics, Technology in Cancer Reserch and Treatment, 8(5), 343-352, 2009 

  11. A.P. Shah, K.M. Langen, K.Ruchala et al.: Patient-specific Dose From Megavoltage CT Imaging With a Helical Tomotherapy Unit, Int. J. Rad. Onccol. Bio. Phys, 69(3), S193-S194, 2007 

  12. S.D. Thomas, M. Mackenzie, G.C. Field et al: Patient specific treatment verifications for helical tomotherapy treatment plans, Med. Phys, 32(12), 3793-3800, 2005 

  13. ICRU 42, Use of computers in external beam radiotherapy procedures with high energy photons and electrons, 1987 

  14. Hong T.S, Welsh, J.S, Riter et al.: Megavoltage computed tomotherapy: an emerging tool for image guided radiotherapy, Am J Clin Oncol, 30, 617-623, 2007 

  15. Smeenk, C,Gaede S. Battista et al.: Delineation of moving targets with slow MVCT scans: implication for adaptive non-gated lung tomotherapy, Phys Med Biol, 52, 1119, 2007 

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