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단층치료기를 이용한 방사선 치료의 환자별 정도관리 평가를 위한 감마인덱스의 정량화 방법
A Method to Calculate a Pass Rate of the ${\\gamma}$-index Analysis in Tomotherapy Delivery Quality Assurance (DQA) 원문보기

의학물리 = Korean journal of medical physics, v.21 no.4, 2010년, pp.340 - 347  

박달 (부산대학교병원 방사선종양학과) ,  김용호 (부산대학교병원 방사선종양학과) ,  김원택 (부산대학교 의학전문대학원 방사선종양학교실) ,  김동원 (부산대학교 의학전문대학원 방사선종양학교실) ,  김동현 (부산대학교병원 방사선종양학과) ,  전호상 (부산대학교양산병원 방사선종양학과) ,  남지호 (부산대학교양산병원 방사선종양학과) ,  임상욱 (고신대학교 의과대학 방사선종양학교실)

초록
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단층치료기(TomoTherapy$^{(R)}$)를 이용한 방사선 치료에서 환자별 정도관리인 DQA (delivery quality assurance)는 보통 이온 전리함과 필름을 이용한다. DQA의 결과는 치료계획장비인 TomoPS (Tomo Planning Station)를 이용하여 분석하게 되는데 필름을 이용한 2차원 선량분포의 비교는 감마인덱스 분석을 사용한다. 감마인덱스를 이용한 비교는 3%/3 mm와 같은 기준을 사용하여 이 기준을 통과한 비율(pass rate)이 허용 값보다 크게 되는지 확인한다. TomoPS는 pass rate 값을 정량적으로 계산해주는 기능이 없다. 본 논문에서는 TomoPS 감마인덱스 분석의 pass rate를 정량적으로 계산하는 방법을 제시하고 이를 계산해주는 프로그램인 PassRT를 개발하였다. PassRT의 검증을 위해 I'mRT MatriXX (IBA Dosimetry, Germany)를 사용하여 측정한 세기조절방사선 치료를 받은 환자의 환자별 정도관리 자료와 필름을 사용한 DQA 자료를 사용하였다. 두 가지 종류의 자료에 대해 PassRT로 계산한 pass rate를 OmniPro I'mRT (IBA Dosimetry, Germany)프로그램으로 계산한 pass rate와 비교하였다. MatriXX를 이용하여 측정한 자료의 비교결과 평균오차 0.00%, 표준편차 0.01%, 최대오차 0.04%였고, 필름의 결과는 평균오차 0.00%, 표준편차 0.02%, 최대오차 0.02%였다. 관심영역이 $24.3{\times}16.6cm^2$ 보다 작은 경우 본 논문에서 제시한 방법으로 감마인덱스 분석의 pass rate를 소수점 첫째자리 까지 정확하게 계산할 수 있어서 보다 정확한 단층치료기의 DQA에 도움이 될 것으로 생각된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

DQA, a patient specific quality assurance in tomotherapy, is usually performed using an ion chamber and a film. The result of DQA is analysed with the treatment planning system called Tomo Planning Station (TomoPS). The two-dimensional dose distribution of film measurement is compared with the dose ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • TomoPS는 감마인덱스의 2차원 분포를 컴퓨터 화면상에 등고선의 형태로만 보여주고 2차원 분포에 관한 다른 어떠한 정보도 제공해주지 않기 때문에 우리가 사용할 수 있는 것은 컴퓨터 화면상의 이미지 정보밖에 없다. 본 논문에서 제시한 방법은 감마인덱스의 2차원 분포를 나타내주고 있는 이미지를 분석하여 감마인덱스의 pass rate를 알아내는 것이다. 제시한 방법으로 임상에서 토모 DQA를 보다 정확하게 하는데 유용한 방법이 될 것으로 생각된다.
  • 본 논문에서는 토모치료의 환자별 정도관리인 DQA를 필름을 사용하여 수행 할 경우 감마인덱스의 pass rate를 정량화 할 수 있는 방법을 제시하고 pass rate를 계산하는 프로그램을 개발하였다. 토모치료의 DQA를 보다 정확하게 하는데 많은 도움이 될 것으로 생각된다.
  • 이 논문에서는 이러한 감마인덱스의 pass rate를 정량적으로 얻을 수 있는 간단하고 현실적인 방법을 제시하고 이 방법에 근거하여 실제 임상에서 사용할 수 있는 pass rate를 구하는 프로그램을 개발하였다. TomoPS는 감마인덱스의 2차원 분포를 컴퓨터 화면상에 등고선의 형태로만 보여주고 2차원 분포에 관한 다른 어떠한 정보도 제공해주지 않기 때문에 우리가 사용할 수 있는 것은 컴퓨터 화면상의 이미지 정보밖에 없다.

가설 설정

  • 본 논문에서 제시한 방법은 TomoPS 프로그램이 감마인덱스의 2차원 분포를 화면에 정확하게 표시해준다는 가정에 근거하고 있다. TomoPS가 정확하게 감마인덱스의 2차원 분포를 화면에 표시해주고 관심영역의 크기가 24.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존의 선형가속기와 비교한 단층치료기의 장점은 무엇인가? 단층치료기(TomoTherapyⓇ)를 이용한 방사선 치료는 가장 진보된 세기조절 방사선치료(intensity modulated radiation therapy, IMRT) 중의 하나이다. 기존의 선형가속기를 이용한 세기조절 방사선치료는 고정된 갠트리(gantry) 각도에서 다엽조준기(multileaf collimator, MLC)가 움직여 방사선의 세기를 조절하는 반면 단층치료기는 갠트리가 360도로 회전하고 동시에 테이블이 움직이면서 방사선의 세기조절을 하여 나선형으로 환자를 치료하게 된다.1) 나선식 빔 조사는 51개 방향에서 방사선이 조사되는 것으로 기존의 선형가속기를 이용한 IMRT에 비해 보다 더 효율적으로 표적에 선량을 집중하고 정상 조직에 선량을 분산할 수 있다는 장점이 있다.
나선식 빔 조사로부터 얻을 수 있는 장점은 무엇인가? 기존의 선형가속기를 이용한 세기조절 방사선치료는 고정된 갠트리(gantry) 각도에서 다엽조준기(multileaf collimator, MLC)가 움직여 방사선의 세기를 조절하는 반면 단층치료기는 갠트리가 360도로 회전하고 동시에 테이블이 움직이면서 방사선의 세기조절을 하여 나선형으로 환자를 치료하게 된다.1) 나선식 빔 조사는 51개 방향에서 방사선이 조사되는 것으로 기존의 선형가속기를 이용한 IMRT에 비해 보다 더 효율적으로 표적에 선량을 집중하고 정상 조직에 선량을 분산할 수 있다는 장점이 있다.2-4) 또한, 단층치료기는 Mega-voltage Computed Tomography (MVCT)를 이용한 3차원 영상정보에 의한 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)가 가능하다.
단층치료기가 정밀한 방사선 치료가 가능한 이유는 무엇인가? 2-4) 또한, 단층치료기는 Mega-voltage Computed Tomography (MVCT)를 이용한 3차원 영상정보에 의한 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)가 가능하다. 매 치료 전 MVCT에 의한 환자 표적의 위치를 확인 할 수 있어 정밀한 방사선 치료가 가능하다.5,6)
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참고문헌 (11)

  1. Mackie TR, Holmes TW, Swerdloff S, et al: Tomotherapy: a new concept in the delivery of dynamic conformal radiotherapy. Med Phys 20:1709-1719 (1993) 

  2. 김동욱, 윤명근, 박성용 등: 두경부암 환자에 대한 선량체적 히스토그램에 따른 토모치료외 선형가속기기반 세기변조방사선 치료의 정량적 비교. 의학물리 19:89-94 (2008) 

  3. Van VM, Field C, Raaijmakers CP: Comparing step-andshoot IMRT with dynamic helical tomotherapy IMRT plans for head-and-neck cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 62:1535-1539 (2005) 

  4. Chen YJ, Liu A, Han C, et al: Helical tomotherapy for radiotherapy in esophageal cancer: a preferred plan with better conformal target coverage and more homogeneous dose distribution. Med Dosim 32:166-171 (2007) 

  5. Ramsey C, Seibert R, Scaperoth D, et al: Image-guided helical tomotherapy for localized prostate cancer: Technique and initial clinical observations. J Appl Clinc Med Phys 8:37-51 (2007) 

  6. Mavroidis P, Stathakis S, Gutierrez A, et al: Expected clinical impact of the differences between planned and delivered dose distributions in Helical Tomotherapy for treating head and neck cancer using Helical Megavoltage CT Images. J Appl Clinc Med Phys 10:125-139 (2009) 

  7. Low DA, Harms WB, Mutic S, Purdy JA: A technique for the quantitative evaluation of dose distributions. Med Phys 25: 656-661 (1998) 

  8. TomoTherapy: Hi-Art Treatment System User Guide - Delivery Quality Assurance Version 3.x.xl 

  9. Amerio S, Boriano A, Bourhaleb F, et al: Dosimetric characterization of a large area pixel-segmented ionization chamber. Med Phys 31:414-420 (2004) 

  10. Saminathan S, Manickan R, Chandraraj V, et al: Dosimetric study of 2D ion chamber array matrix for the modern radiotherapy treatment verification. J Appl Clinc Med Phys 11: 116-127 (2010) 

  11. Microsoft Help and Support: DIBs and Their Uses. (2005-02-11) 

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