Accuracy in target localization in stereotactic radiosurgery using diagnostic machines

정위적 방사선수술시 진단장비를 이용한 종양위치결정의 정확도 평가

The accuracy in target localization of CT, MR, and digital angiography were investigated for stereotactic radiosurgery. The images using CT and MR were obtained out of geometrical phantom which was designed to produce exact coordinates of several points within a 0.lmm error range. The slice interval was 3mm and FOV was 35cm for CT and 28cm for MR. These images were transferred to treatment planning computer using TCP/IP in forms of GE format. Measured 3-D coordinates of these images from planning computer were compared to known values by geometrical phantom. Anterior-posterior and lateral films were taken by digital angiography for measurement of spatial accuracy. Target localization errors were 1.2${\pm}$0.5mm with CT images, 1.7${\pm}$0.4mm with MR-coronal images, and 2.1${\pm}$0.7mm with MR-sagittal images. But, in case of MR-axial images, the target localization error was 4.7${\pm}$0.9mm. Finally, the target localization error of digital angiography was 0.9${\pm}$0.4mm. The accuracy of diagnostic machines such as CT, MR, and angiography depended on their resolutions and distortions. The target localization error mainly depended on the resolution due to slice interval with CT and the image distortion as well as the resolution with MR However, in case of digital angiography, the target localization error was closely related to the distortion of fiducial markers. The results of our study should be considered when PTV (Planning Target Volume) was determined.

정위적 방사선수술을 시행하기 위하여 CT, MR, 그리고 digital angiography 의 표적 위치결정의 정확도를 평가하였다. 특정한 지점의 위치가 이미 알려져 있는 (정밀도 : 0.lmm 이내) geometrical phantom 을 CT 혹은 MR로 scan 하였다. Scan 간격은 3mm 이었으며 FOV (Field of View)는 CT의 경우 35cm, MR 의 경우 28cm 이었다. 얻어진 영상은 GE format 의 형태로 TCP/IP를 이용하여 치료계획 컴퓨터로 전달되었다. 각 영상을 컴퓨터로 분석하여 얻은 측정된 좌표값을 이미 알고 있는 값과 비교하였다. Digital angiography 의 경우, 좌표값을 결정하기 위하여 anterior-posterior 방향과 lateral 방향의 film을 얻었으며 이 film은 film scanner를 이용하여 치료계획 컴퓨터로 전달되었다. CT 영상의 위치결정 오차는 1.2$\pm$0.5 mm이었으며 MR의 경우에는 coronal 및 sagittal 영상에 대하여 각각 평균 1.7$\pm$0.4mm, 2.1$\pm$0.7mm의 오차가 있었다. 반면에 Axial 영상의 경우에는 오차가 평균 4.7$\pm$ 0.9mm이었다. Digital angiography 의 위치결정 오차는 0.9$\pm$0.4mm이었다. CT, MR, 그리고 Angiography 등과 같은 진단장비를 이용하여 표적의 위치 및 형태를 정의하는데 있어서의 정확도는 진단 영상의 분해능 및 distortion 과 밀접한 관련을 가지고 있다. CT의 경우, 위치결정 오차는 주로 영상의 slice 간격에 따른 분해능에 의존하며 MR 영상의 경우에는 영상자체의 분해능과 더불어 head frame에 의한 distortion이 크게 작용하였다. 반면에 Digital angiography의 경우에는 fiducial marker의 distortion으로 인한 오차가 가장 크게 영향을 주었다. 본 연구의 결과는 치료계획시 PTV(Planning Target Volume)를 결정할 때 반드시 고려되어야 한다.