• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.3-5
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• 2002

This paper describes research activities at National Institute of Radiological Sciences (NIRS), Japan in development of radiological apparatus, which cover 4-dimensinal (4D) CT, next-generation PET and several progresses in heavy-ion irradiation system at HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba).

• 한국방사선학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.157-163
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• 2013

본 연구는 각 호흡 위상에 따른 계획용표적체적(planning target volume. PTV)의 움직임 및 체적(PTV volume)의 변화를 횡격막(diaphragm)의 움직임을 이용하여 정량적으로 분석함으로써 폐암의 호흡 동기 방사선치료를 위한 최적화된 호흡 위상을 알아보고자 하였다. 비특이적 호흡이나 불규칙적인 호흡에 의한 체계적 오류(system error)를 화하기 위하여 모의 호흡 훈련을 시행하였다. 정규화된 호흡 동기 방사선치료 절차에 따라 각 호흡 위상 i에 따른 4차원 전산화치료계획(4-dimensional computed tomography. 4DCTi)을 시행하였으며 0~90%, 30~70%, 40~60% 호흡 위상으로 재구성된 4DCTi 영상에서 PTV를 정의하고 PTVi의 움직임 및 체적의 변화를 정략적으로 분석하였다. 모의호흡 훈련에 의한 평균 호흡 주기는 $3.4{\pm}0.5$초로 나타났으며 임상적으로 유도되는 예상 값과 실제 측정값의 일치 정도를 나타내는 R-제곱 값은 1에 근접하여 유의하였다. 또한 각 호흡 위상 i에 따른 PTVi의 움직임은 0~90% 호흡 위상의 경우 $13.4{\pm}6.4mm$, 30~70% 호흡 위상의 경우 $6.1{\pm}2.9mm$, 40~60% 호흡 위상의 경우 $4.0{\pm}2.1mm$ 이었으며 PTVi의 체적 변화는 30~70% 호흡 위상의 경우 $32.6{\pm}8.7%$, 40~60% 호흡 위상의 경우 $41.6{\pm}6.2%$ 감소되었다. 결론적으로 짧은 호흡 위상(40~60%: 30% duty cycle) 폭을 적용하였을 때 PTV의 움직임 및 체적의 변화가 감소되어 호흡을 고려한 PTV 마진이 4mm 이내이면서 PTV 내 선량의 균일성을 얻을 수 있었다.

• 핵의학기술
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• 제21권1호
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• pp.54-59
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• 2017

폐암(Lung cancer) 환자의 경우 PET/CT 검사에서 호흡으로 인하여 영상의 정합오차가 발생하게 되는데 이로 인해 정확한 SUV 와 Tumor volume측정을 방해하는 요인으로 작용된다. $SUV_{max}$를 이용하여 폐암 환자의 수술 후 예측 및 항암화학요법의 효과를 평가하고 있으며, 방사선치료의 예후 예측 및 평가를 위해 현재 Tumor volume과 SUV를 이용한 지표가 사용되고 있다. 그렇기 때문에 정합오차를 줄이기 위해 본원에서는 Respiratory gating method를 적용하여 검사를 시행하고 있다. 본 연구는 Step and Go 방식이 아닌 Flow mode를 적용하여 Non-gating 영상과 첫 번째 Respiratory Gating영상, 그리고 추가로 부분 Respiratory gating 촬영하여 Respiratory gating method의 유용성에대해 알아보았다. 2016년 6월부터 2016년 9월까지 분당서울대학교병원에서 PET/CT 검사를 한 폐암 환자 20명(남:12명, 여:8명)을 대상으로 amplitude rang 15% 미만인 호흡이 안정한 환자군 10명 15%초과한 호흡이 불안정한 환자군 10명으로 나누어 비교분석하였다. 전체 환자에서 Non-gating 영상의 $SUV_{max}$는 $9.43{\pm}3.93$, $SUV_{mean}$은 $1.77{\pm}0.89$, Tumor Volume은 $4.17{\pm}2.41$로 측정되었고 기존 Gating 영상에서 $SUV_{max}$는 $10.08{\pm}4.07$, $SUV_{mean}$은 $1.75{\pm}0.81$, Tumor Volume은 $3.56{\pm}2.11$로 측정되었다. 그리고 추가 Lung gating 영상에서 $SUV_{max}$는 $10.86{\pm}4.36$, $SUV_{mean}$은 $1.77{\pm}0.85$, Tumor volume은 $3.36{\pm}1.98$을 얻었다. Non-gating 영상과 기존 Gating 영상, 그리고 기존 Gating 영상과 추가 Lung gating 영상을 비교했을 때 둘 다 $SUV_{mean}$ 값에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으나(P>0.05) $SUV_{max}$와 Tumor volume에서 유의한 차이를 보였다(P<0.05). 그중 호흡이 안정한 환자군보다 호흡이 불안정한 환자군에서의 증감률이 더 크게 나타났다. Amplitude range 폭은 전체 20명 중 12명(Signal이 안정된 환자 3명 불안정한 환자 9명)이 추가 Lung gating을 했을 때 기존 Gating 영상보다 더 낮게 나타났다. 본 연구에 의하면 Flow mode를 적용하여 Respiration Gating Method로 촬영한 결과 추가적인 CT 촬영 없이 호흡으로 인해 발생하는 병변의 움직임을 보정해 주어 $SUV_{max}$, Tumor volume을 Non-gating 영상보다 더 정확하게 측정할 수 있었다. 그리고 처음 Gating 할 때보다 추가 촬영 시 호흡의 안정에 따른 Amplitude range 폭의 낮아짐을 알 수 있었다. 따라서 Gating 영상이 Non-gating 영상보다 진단에 더 유용한 정보를 제공함을 알 수 있었고, Signal이 불규칙적인 환자에게 시간적 여유가 있다면 추가로 부분 촬영을 하는 것이 도움이 될 것이라고 사료된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제38권4호
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• pp.463-475
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• 2015

본 논문은 상당히 진행된 중위 식도암의 동시항암화학 방사선치료에 대한 분석의 것이다. 사용한 항암제는 전통적으로 사용되어온 시스플라틴, 5-플루오로우라실에, 도쎄탁실을 추가 시행하였다. 과거 식도암의 방사선치료에서는 총 선량 50.4 Gy/28회를 처방하였다. 하지만 현대의 방사선치료기술의 비약적인 발전으로, 호흡동조치료와 세기변조방사선치료를 적용하여, 정상조직의 손상을 최대한 감소시키면서 총 선량을 50.4 Gy이상으로 증가시키는 것이 가능하다. 이에 우리는, 도쎄탁실, 시스플라틴, 5-플루오로우라실 이라는 새로운 3제 병합요법(DCF-R)에 추가하여, 4DCT 모의시뮬레이션을 기반으로 한 호흡동조 세기변조방사선치료(gated-IGRT) 총 선량 70.2 Gy/39회를 동시에 시도하였으며, 치료기간 동안, 그리고 치료 종료 후 임상적으로 환자에게 위중한 합병증 및 부작용 발생은 관찰되지 않았다. 또한 생존율 향상을 이루어 냈다. 이를 바탕으로, 식도암의 새로운 치료방법을 제안한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제33권1호
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• pp.39-46
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• 2012

Electrical impedance tomography(EIT) can produce functional images with conductivity distributions associated with physiological events such as cardiac and respiratory cycles. EIT has been proposed as a clinical imaging tool for the detection of stroke and breast cancer, pulmonary function monitoring, cardiac imaging and other clinical applications. However EIT still suffers from technical challenges such as the electrode interface, hardware limitations, lack of animal or human trials, and interpretation of conductivity variations in reconstructed images. We improved the KHU Mark2 EIT system by introducing an EIT electrode interface consisting of nano-web fabric electrodes and by adding a synchronized biosignal measurement system for gated conductivity imaging. ECG and respiration signals are collected to analyze the relationship between the changes in conductivity images and cardiac activity or respiration. The biosignal measurement system provides a trigger to the EIT system to commence imaging and the EIT system produces an output trigger. This EIT acquisition time trigger signal will also allow us to operate the EIT system synchronously with other clinical devices. This type of biosignal gated conductivity imaging enables capture of fast cardiac events and may also improve images and the signal-to-noise ratio (SNR) by using signal averaging methods at the same point in cardiac or respiration cycles. As an example we monitored the beat by beat cardiac-related change of conductivity in the EIT images obtained at a common state over multiple respiration cycles. We showed that the gated conductivity imaging method reveals cardiac perfusion changes in the heart region of the EIT images on a canine animal model. These changes appear to have the expected timing relationship to the ECG and ventilator settings that were used to control respiration. As EIT is radiation free and displays high timing resolution its ability to reveal perfusion changes may be of use in intensive care units for continuous monitoring of cardiopulmonary function.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.325-332
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• 2019

본 연구는 4DCT를 이용하여 종양의 움직임을 분석하였다. ITV 여유에 따른 TC, II, CI를 이용하여 적절한 균일 IM을 확인하였다. 또한 각각의 경우에서 DVH와 NTCP를 비교하였다. 균일 IM 적용 시 종양에 대한 선량 분석 결과 TC, CI, II를 모두 만족하는 최적의 치료계획은 20% 위상에서 2 mm, 40%는 3 mm로 평가되었다. 이를 $PTV_{20}$, $PTV_{40}$의 정상조직에 조사되는 선량과 비교하였다. 20% 방사선 조사 영역에서 폐에 대한 $V_5$, $V_{10}$, $V_{20}$은 1.49, 1.26, 0.65% 증가하였고 40%는 1.9, 2.41, 1.23% 증가하였다. NTCP 역시 20%와 40% 각각 0.57, 0.029% 선량 증가가 있었지만 $PTV_{100}$ 보다 확실한 이점이 있었다. 척수와 심장은 각각 균일 IM에서 선량증가는 있었지만 큰 차이는 없었다. Novalis ExacTrac 시스템을 이용하여 호흡연동방사선치료 시 20% 위상의 ITV설정은 균일 IM 2 mm, 40%는 3 mm를 적용함에 있어서 종양선량의 기하학적 누락 없이 최적의 치료계획을 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.53-60
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• 2002

Motion of lung tumors from respiration has been reported in the literature to be as large as of 1-2 cm. This motion requires an additional margin between the Clinical Target Volume (CTV) and the Planning Target Volume (PTV). While such a margin is necessary, it may not be sufficient to ensure proper delivery of Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT) to the CTV during the simultaneous movement of the DMLC. Gated treatment has been proposed to improve normal tissues sparing as well as to ensure accurate dose coverage of the tumor volume. The following questions have not been addressed in the literature: a) what is the dose error to a target volume without gated IMRT treatment\ulcorner b) what is an acceptable gating window for such treatment. In this study, we address these questions by proposing a novel technique for calculating the 3D dose error that would result if a lung IMRT plan were delivered without gating. The method is also generalized for gated treatment with an arbitrary triggering window. IMRT plans for three patients with lung tumor were studied. The treatment plans were generated with HELIOS for delivery with 6 MV on a CL2100 Varian linear accelerator with a 26 pair MLC. A CTV to PTV margin of 1 cm was used. An IMRT planning system searches for an optimized fluence map ${\Phi}$ (x,y) for each port, which is then converted into a dynamic MLC file (DMLC). The DMLC file contains information about MLC subfield shapes and the fractional Monitor Units (MUs) to be delivered for each subfield. With a lung tumor, a CTV that executes a quasi periodic motion z(t) does not receive ${\Phi}$ (x,y), but rather an Effective Incident Fluence EIF(x,y). We numerically evaluate the EIF(x,y) from a given DMLC file by a coordinate transformation to the Target's Eye View (TEV). In the TEV coordinate system, the CTV itself is stationary, and the MLC is seen to execute a motion -z(t) that is superimposed on the DMLC motion. The resulting EIF(x,y)is inputted back into the dose calculation engine to estimate the 3D dose to a moving CTV. In this study, we model respiratory motion as a sinusoidal function with an amplitude of 10 mm in the superior-inferior direction, a period of 5 seconds, and an initial phase of zero.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.833-835
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• 2014

본 연구에서는 호흡동조방사선치료(Respiratory Gating Radiation Therapy, RGRT)에서 매우 중요한 요소 중에 하나인 호흡의 안정성을 효과적으로 향상 시킬 수 있는 호흡연습장치(respiratory training system)를 개발하였다. 개발한 호흡연습장치는 개인고유의 호흡주기를 적용하여 환자에게 편안한 호흡유도를 제공한다. 충분한 연습시간을 부여하기 위해 언제 어디서나 쉽고 간편하게 연습 할 수 있도록 휴대형 기기에 모듈화 시켰으며, 이를 환자에게 제공함으로써 호흡동조방사선치료의 효율성과 정확성을 높이고자 했다. 호흡연습장치를 사용했을 때 호흡의 규칙성, 안정성, 지속성 향상 정도를 알아보기 위해 5명을 대상으로 실험을 진행 하고자 한다. 개인이 자유롭게 호흡하는 '자유호흡(free breathing)' 개인고유 호흡주기를 적용하여 시청각 프로그램을 통해 호흡을 유도하는 '모니터호흡(guide breathing)' 호흡연습 후 시청각 프로그램 없이 호흡하는 '예측호흡(predict breathing)' 3가지 호흡법의 데이터를 이용하여 호흡주기(period)와 호흡깊이(amplitude) 및 호흡패턴(Area)의 변화를 정량적으로 분석함으로써 휴대형 호흡연습장치의 유용성을 평가하고자 한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.416-423
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• 2015

본 연구에서는 내부표적체적을 통한 방사선치료계획을 분석하여 호흡연동방사선치료에 주로 이용되는 호기상태의 치료계획체적과 비교 분석하여 정상조직이 받은 선량을 알아보았다. 2013년 12월부터 2014년 6월까지 모 대학교병원 방사선종양학과에서 복부부위에 호흡연동방사선치료를 받은 환자 25명을 대상으로 하였으며, 암의 종류는 liver(64%), CBD(8%), gastric(8%), GB(8%), pancreas(8%), SMA(4%)이었다. ITV와 PTV 체적의 평균치는 $471.44cm^3$, $425.48cm^3$ 로 체적의 증가를 알 수 있었고, PTV구간에서 ITV구간으로 선택한 구간의 증가로 인해 정상조직체적 또한 증가함을 알 수 있었다. 그리고 정상조직체적의 증가, target volume 증가, 치료조사야 면적증가의 차이와 정상조직이 받은 선량평균치의 차이에서는 right kidney가 유의한 증가를 보였다. 호흡평균치에 따른 정상조직이 받은 선량평균치의 차이는 없었고 target moving과 정상조직의 선량평균치의 차이에서는 both kidney가 유의한 차이를 나타내었다. 결론적으로 PTV구간과 ITV구간 체적 설정을 통한 치료방법이 모두 정상조직의 보호선량에 적합하였으며, 처방선량의 95% 이상이 분포하였으므로 환자의 치료목적에 따라 선택적으로 사용되어도 무방할 것이라 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권2호
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• pp.127-136
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• 2010

최근 시행되고 있는 호흡동조 방사선치료는 환자의 호흡의 주기를 이용하여 일정 주기에만 방사선을 조사하는 최신 방사선치료기술로 4D Computed Tomography와 RPM (Real-time Position Management) 시스템과 같은 호흡 모니터링 시스템의 개발로 환자들에게 시행이 되고 있다. 그러나 이러한 호흡동조 방사선치료에 대한 정도 관리는 아직 체계적으로 수행되고 있지 않으며 특히 환자에게 계획된 방사선치료선량이 환자의 호흡에 따라서 치료계획된 대로 조사되는지에 대한 정도관리에 대한 필요성이 요구되고 있다. 따라서 본 기관에서는 환자의 호흡신호를 사용하여 환자의 움직임을 동일하게 모사할 수 있는 팬텀을 제작하여 호흡동조 방사선치료의 2차원적 선량 분포를 평가할 수 있는 시스템을 구축하였고 특정환자의 호흡신호와 방사선치료계획을 이용하여 검증하였다. 환자의 호흡신호는 LabVIEW 7.0을 이용하여 모사하였고, 자체 제작한 팬텀 및 Kodak EDR2 필름을 사용하여 방사선을 조사한 뒤 gamma index를 사용하여 2차원 선량 분포를 비교 분석하였다. 본 연구에서 개발된 4D 정도관리 시스템을 좀 더 보완하여 호흡동조 방사선치료 과정에 있어서 조사선량의 적정성을 평가할 수 있는 정도관리 시스템으로 사용할 수 있을 것이라 생각된다.