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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 지원자 5명을 대상으로 현재 정위적체부방사선치료에 이용하는 상품화된 두 가지 고정용구와 본원에서 자체 제작한 고정용구를 CCD카메라를 이용해 복부에 위치한 surrogating marker block의 상하운동을 측정하여 호흡신호를 획득 및 분석하여 정위적체부방사선치료 시 자체 제작한 고정용구의 유용성을 평가하고자 한다.
제안 방법
- A, B, C 각 고정용구를 실험자에게 모두 적용하여 대상자를 셋업한 후 각 실험자의 안정적인 호흡주기(4.5초)를 선택한 후 Head-mounted display goggle에 표시되는 호흡신호를 따라하도록 하였다(Fig. 4). 호흡신호는 빨간색의 시뮬레이션 막대기가 움직이면서 호흡을 유도하게 하였으며 각 고정용구별로 30분의 호흡신호를 획득하였다.
- RPM 신호분석 항목은 호흡의 최저 및 최고치에서 최대값(peak value), 최저값(valley value), 평균(mean), 표준편차(standard deviation), 분산(variation value)이며 분석 값을 각 고정용구별로 실험자마다 0∼30분의 전체 평균값과 0∼10분, 10∼20분, 20∼30분의 값을 각각 분석하였다.
- 호흡신호는 빨간색의 시뮬레이션 막대기가 움직이면서 호흡을 유도하게 하였으며 각 고정용구별로 30분의 호흡신호를 획득하였다. 또한 반복되는 실험으로 발생하는 실험자의 피로감이 호흡신호에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 각 고정용구의 적용은 실험자 모두 열흘의 간격을 두고 실험을 진행하였다.
- 2). 또한 실험자의 안정된 호흡주기를 확인하기 위해 Head-mounted display goggle (Shades 301, USA)를 사용하였으며 호흡신호는 실시간으로 RPM respiratory gating system 1.7 (S/W)을 통해 확인하였다(Fig. 3).
- 1). 호흡 대상의 관찰을 위해 CCD 카메라, IR illuminator 및 Surrogating Marker Block을 사용하였다 (Fig. 2). 또한 실험자의 안정된 호흡주기를 확인하기 위해 Head-mounted display goggle (Shades 301, USA)를 사용하였으며 호흡신호는 실시간으로 RPM respiratory gating system 1.
- 4). 호흡신호는 빨간색의 시뮬레이션 막대기가 움직이면서 호흡을 유도하게 하였으며 각 고정용구별로 30분의 호흡신호를 획득하였다. 또한 반복되는 실험으로 발생하는 실험자의 피로감이 호흡신호에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 각 고정용구의 적용은 실험자 모두 열흘의 간격을 두고 실험을 진행하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 실험자는 5명의 지원자를 대상으로 진행되었으며 각각의 실험자에게 상품화된 고정용구인 A: Extended Wingboard (CIVCO, MedTec, USA), B: Bodyfix system (Medical intelligence, Elekta, Germany), 본원에서 자체 제작한 정위적체부방사선치료 전용 고정용구 C: Arm up holder with Vac-lok (이하 AUHV, Arlico Medical, Korea)를 각각 사용하였다(Fig. 1). 호흡 대상의 관찰을 위해 CCD 카메라, IR illuminator 및 Surrogating Marker Block을 사용하였다 (Fig.
데이터처리
- 각 고정용구별로 획득된 호흡신호는 본원에서 자체 개발한 real time position management (RPM) 신호분석프로그램(Labview ver 7.0, Fig. 5)을 통해 획득되었다. RPM 신호분석 항목은 호흡의 최저 및 최고치에서 최대값(peak value), 최저값(valley value), 평균(mean), 표준편차(standard deviation), 분산(variation value)이며 분석 값을 각 고정용구별로 실험자마다 0∼30분의 전체 평균값과 0∼10분, 10∼20분, 20∼30분의 값을 각각 분석하였다.
이론/모형
- 또한 고정용구별로 시간의 변화에 따른 안정성 역시 매우 다양한 패턴으로 분산 값이 나타난 것을 알 수 있었다. 따라서 시간의 변화에 따른 호흡에 안정성을 객관화된 데이터 값으로 평가하기 위한 상대적비교지수식을 적용하였으며 그 결과는 다음과 같다(Fig. 6, Table 3).
- 각 시간대별 0∼10분, 10∼20분, 20∼30분의 호흡변동 추이를 알아보기 위한 것으로 시간이 경과함에 따라 안정된 호흡의 지속성 여부를 평가하는 지수이다. 이는 기술통계에 근거한 상대적비교식을 적용하여 평가하였다.
성능/효과
- 0을 기준 값으로 했으며 고정용구 A가 시간이 경과함에 따라 가장 불안정한 호흡 상태를 지속한 것을 알 수 있었고 고정용구 C가 가장 안정된 호흡을 각 시간대별로 지속된 것을 알 수 있었다.
- 5명의 실험자를 대상으로 각 고정용구에 따라 나타난 호흡의 최저점의 표준편차 및 분산, 최고점의 표준편차 및 분산값은 모두 다양하게 나타났다(Table 1). 이는 호흡을 시작한 시점부터 끝나는 시점의 데이터 값을 모두 평균해서 나타낸 것이다.
- 또한 고정용구 C를 사용했을 시 다섯 명의 실험군 모두에게서 표준편차가 가장 작게 나타난 것을 알 수 있었다. 각 실험군의 최고값은 고정용구 A를 사용했을 시 4명의 실험군에서 표준편차가 가장 크게 나타났으며 1명의 실험군에서는 고정용구 B가 가장 큰 값을 나타냈다. 또한 고정용구 C를 사용했을 시 5명의 실험군 모두에게서 가장 낮은 표준편차를 나타낸 것을 알 수 있었으며 이는 분산 값 역시 동일한 결과로 나타났다.
- 이는 호흡을 시작한 시점부터 끝나는 시점의 데이터 값을 모두 평균해서 나타낸 것이다. 각 실험군의 최저값은 고정용구 A를 사용했을 시 다섯 명의 실험군 모두에게서 표준편차가 가장 크게 나타났으며 분산값 역시 동일한 결과로 나타났다. 또한 고정용구 C를 사용했을 시 다섯 명의 실험군 모두에게서 표준편차가 가장 작게 나타난 것을 알 수 있었다.
- 각 실험군의 최고값은 고정용구 A를 사용했을 시 4명의 실험군에서 표준편차가 가장 크게 나타났으며 1명의 실험군에서는 고정용구 B가 가장 큰 값을 나타냈다. 또한 고정용구 C를 사용했을 시 5명의 실험군 모두에게서 가장 낮은 표준편차를 나타낸 것을 알 수 있었으며 이는 분산 값 역시 동일한 결과로 나타났다. 이것은 30분간의 실험에 있어서 호흡의 안정성은 고정용구 A에서 가장 불안정하게 나타났으며 고정용구 C에서 가장 안정된 호흡을 유지했음을 알 수 있었다.
- 각 실험군의 최저값은 고정용구 A를 사용했을 시 다섯 명의 실험군 모두에게서 표준편차가 가장 크게 나타났으며 분산값 역시 동일한 결과로 나타났다. 또한 고정용구 C를 사용했을 시 다섯 명의 실험군 모두에게서 표준편차가 가장 작게 나타난 것을 알 수 있었다. 각 실험군의 최고값은 고정용구 A를 사용했을 시 4명의 실험군에서 표준편차가 가장 크게 나타났으며 1명의 실험군에서는 고정용구 B가 가장 큰 값을 나타냈다.
- 본 연구에서 자체 제작한 정위적체부방사선치료전용 고정용구인 AUHV는 실험대상자에 대해 호흡의 안정성을 일정하게 유지시키는데 있어서 기존에 사용되던 정위적체부방사선치료 고정용구에 비해 효용성이 있는 것으로 나타났다. 호흡을 일정하게 유지한다는 것은 전반적인 종양의 움직임을 줄일 수 있으며 환자가 편안한 상태에서 치료를 받을 수 있다는 것을 의미하며 그로 인하여 더욱 효율적인 정위적체부방사선치료가 가능해짐은 자명한 사실이다.
- 또한 고정용구 C를 사용했을 시 5명의 실험군 모두에게서 가장 낮은 표준편차를 나타낸 것을 알 수 있었으며 이는 분산 값 역시 동일한 결과로 나타났다. 이것은 30분간의 실험에 있어서 호흡의 안정성은 고정용구 A에서 가장 불안정하게 나타났으며 고정용구 C에서 가장 안정된 호흡을 유지했음을 알 수 있었다.
후속연구
- 를 위해 3차원입체조형방사선치료(3-Dimensional Conformal Radiation Therapy, 3DCRT), 세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT), 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT), 호흡조절방사선치료(Respiration Gated Radiation Therapy, RGRT) 등 치료기술의 혁신적인 발전이 이루어지고 있고 앞으로도 더욱 기계적인 발달이 있으리라 생각된다. 따라서 기계적인 발달과 함께 치료에 실제 적용되는 고정용구의 개발에 있어서도 직접 치료를 시행하는 술자의 입장에서 더욱 많은 노력을 기울여야할 것으로 사료된다.
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