초록 ▼

◆ 연구목표
<최종목표>
◆ 영상유도를 기반으로 움직이는 종양에 대한 실시간 추적 시스템 개발
◆ 종양의 움직임을 보상해주는 Adaptive 방사선치료 시스템 개발
<당해년도 목표>
◆ 움직이는 종양의 크기 및 모양의 변화에 의한 선량변화의 정량화
◆ 종양의 움직임을 기반으로 하는 adaptive 방사선치료 계획 개발
◆ Moving Phantom을 통한 종양추적기반 방사선치료시스템의 선량검증
◆ 연구내용 및 방법
연구내용
◆ 움직이는 종양에 의한 방사선치료의 선량변화에 관한 연

◆ 연구목표
<최종목표>
◆ 영상유도를 기반으로 움직이는 종양에 대한 실시간 추적 시스템 개발
◆ 종양의 움직임을 보상해주는 Adaptive 방사선치료 시스템 개발
<당해년도 목표>
◆ 움직이는 종양의 크기 및 모양의 변화에 의한 선량변화의 정량화
◆ 종양의 움직임을 기반으로 하는 adaptive 방사선치료 계획 개발
◆ Moving Phantom을 통한 종양추적기반 방사선치료시스템의 선량검증
◆ 연구내용 및 방법
연구내용
◆ 움직이는 종양에 의한 방사선치료의 선량변화에 관한 연구
◆ 방사선치료에 적용 가능한 영상유도기반 종양추적 알고리즘의 구현 및 검증
◆ 움직이는 종양의 크기와 모양 변화에 의한 선량변화의 정량화
◆ 종양의 움직임을 상쇄시키는 contouring margin의 표준화 및 adaptive 치료계획 개발
연구방법
- 방사선 치료에 있어서 움직이는 종양에 의한 선량변화의 정량화
● x-ray 치료시 움직이는 종양에 의한 선량변화의 정량화
● 양성자 치료시 움직이는 종양에 의한 선량변화의 정량화
● x-ray & 양성자 치료에 대한 종양추적치료 simulation 연구
- 종양의 움직임을 상쇄시키는 contouring margin의 표준화 및 adaptive 치료계획 개발
● 다수의 4D-CT를 분석을 통한 종양의 움직임 조사
● 종양의 움직임에 대한 데이터 시스템 구축
● 3차원 방향으로 적용가능한 margin과 그 영향을 평가
- 영상처리 프로그램을 이용하여 종양추적 알고리즘 구현 및 검증
● Moving phantom을 이용한 움직이는 종양 simulation 연구
● fiducial marker를 이용한 x-ray 영상 획득 및 움직임 추적 연구
● Labview 프로그램을 이용하여 종양 또는 marker의 모양 및 위치 추적 알고리즘 구현
● 2차원적 종양위치를 좌표값으로 표시하는 시스템 구축
● Moving phantom을 이용한 종양추적 알고리즘의 검증
◆ 연구성과
-정량적 성과
1) 총연구기간내 목표 연구성과로 기 제출한 값
-정성적 성과
?양성자 치료와 x-선 치료에서 종양의 움직임에 의한 선량변화를 정량화함으로써 종양의 움직임이 선량변화에 어떠한 영향을 주는지 연구하였으며 움직이는 종양에 대한 방사선 치료의 질 향상에 중요한 연구자료가 될 것으로 판단됨
?실시간 영상분석을 통한 종양추적 시스템개발 및 검증으로 향후 종양의 움직임을 보다 정확하게 추적하는 치료기술개발에 초석을 마련함.
?종양의 움직임을 고려한 contouring margin을 표준화 시킴으로써 종양에 전달되는 선량이 일정하게 유지할 수 있어서 치료효과에 중요한 역할을 할 것으로 기대됨.
?4D-CT를 기반으로 움직이는 종양의 크기 변형, 위치변화의 일관성 등을 연구함으로써 단지 종양의 위치 추적 뿐만 아니라 종양의 모양변형이 종양 추적 방사선 치료의 중요한 요인을 됨을 증명함.

Abstract ▼

1. The goal of the project
Image-guided radiotherapy (IGRT) is based on the external radiotherapy using imaging technology for patient setup. In general, the organ motion is the most important problem in IGRT. In recent years, the accuracy of localization is improved not only in space but also in

1. The goal of the project
Image-guided radiotherapy (IGRT) is based on the external radiotherapy using imaging technology for patient setup. In general, the organ motion is the most important problem in IGRT. In recent years, the accuracy of localization is improved not only in space but also in time using four-dimensional radiotherapy (4D-RT). Real-time tumor-tracking radiotherapy has been shown to be feasible for performing 4D-RT with the aid of a real time image analysis using fiducial marker near the tumor. In this project, we have studied the feasibility of real time tumor tracking radiotherapy based on real time imaging of tumor.
2. Detailed contents of research and main results
1) Feasibility of Deformation-independent Tumor Tracking Radiotherapy during Respiration
-We evaluated the feasibility of tumor tracking radiotherapy that does not consider tumor deformation during respiration. Four-dimensional computed tomography (4D-CT) data, which considers 10 phases of the respiration cycle, were acquired in four patients with lung cancer and four patients with liver cancer. Initial treatment plans were established at the end of the inhalation phase (phase-1). As a simulation of deformation-free tumor-tracking radiotherapy, the beam center of the initial plan was moved to the tumor center for all other phases, and the tumor shape acquired from phase-1 was used for all 10 phases. The feasibility of this method was analyzed based on assessment of equivalent uniform dose (EUD), homogeneity index (HI), and coverage index (COV). In photon radiation treatment, movement-induced dose reduction was not particularly significant, with 0.5%, 17.3%, and 2.8% average variation in EUD, HI, and COV, respectively. In proton radiation treatment, movement-induced dose reduction was more significant, with 0.3%, 40.5%, and 2.2% average variation in EUD, HI, and COV, respectively. Our results suggest that proton treatment is more sensitive to tumor movement than is photon treatment, and that it is reasonable to disregard tumor deformation during photon therapy employing tumor tracking radiotherapy.
2) Development of real time tumor tracking algorithm based on imaging process
- Tumor movement simulation using moving phantom was done.
- Study of tumor tracking using fiducial marker near the tumor has been carried out using moving phantom and shows that the developed algorithm works well.
3) Quantification of tumor movement induced dose change in tumor
- Quantification of deformation of tumor based on series of 4D-CT has been carried out.
- Based on the experimental results, quantification of margin applicable to tumor movement were suggested.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 목차 ...3
• < 요 약 문 > ...4
• 한글요약문 ...4
• Project Summary ...6
• 1. 연구의 최종목표 ...7
• 2. 연구의 내용 및 결과 ...7
• 3. 연구결과 고찰 및 결론 ...41
• 4. 연구성과 및 목표달성도 ...42
• 5. 연구결과의 활용계획 ...49
• 6. 참고문헌 ...50
• 7. 첨부서류 ...52