Development of a Stereotactic Radiosurgery Planning System

뇌정위 방사선수술을 위한 컴퓨터 치료계획시스템의 개발

We developed PC-based planning system for linear accelerator based stereotactic radiosurgery. The system was developed under Windows 95 on Pentium Pro$\^$(R) 200 ㎒ IBM PC with 128 MB RAM. It was programed using IDL$\^$(R)/ of Research Systems, Inc. as a programing tool. CT image data obtained with BRW stereotactic frame is transferred to PC through magnetoptical disk. As loading the image, the system automatically recognizes the location of rods and establishes stereotactic coordinates. It accurately calculates and corrects the coordinates, degree of tilting, and magnification rate of axial images. After the coordinates is defined we can delineate and edit the contours of target and organs of interest on axial images. Upon delineating contours of target, isocenter is determined automatically and we can set up the beam configuration for radiosurgery. The system provides beam's eye view and room's eye view for efficient confuguring of beams. The system calculates dose distribution 3-dimensionally. It takes 1 to 2 minutes to calculate dose distribution for 5 arcs. We can verify the dose distribution on serial axial images. We can analyze the dose distribution quantitatively by evaluation of dose-volume histogram of target and organ of interest. This system, PC-based radiosurgery planning system, includes the basic features for radiosurgery planning and calculates dose distribution within reasonable time for clinical application.

선형가속기를 이용한 뇌정위 방사선수술을 시행하기 위하여 PC에서 실행 가능한 치료 계획시스템을 개발하였다. 128 MB RAM 용량의 Pentium Pro 200 MHz의 PC에서 Windows 95를 기반으로 하였으며, Research Systems사의 프로그램 제작 툴인 IDL을 이용하여 프로그래밍 하였다. Brown-Robert-Wells(BRW) 정위틀을 두개골에 고정한 후 전산화단층촬영을 시행하여 얻은 영상데이터를 광자기디스크를 이용하여 PC에서 입력받을 수 있도록 인터페이스를 구축하였다. 영상데이터를 입력시킨 후 각 단면영상에서의 정위틀의 위치를 자동으로 인식하고 정위좌표계를 설정하여 단변영상의 좌표, 기울어짐, 축소율 등을 정확히 계산하여 보정할 수 있다. 좌표계의 설정이 이루어지면 각 단면에서 표적 및 방사선 민감 조직들의 외곽선을 입력, 수정한다. 외곽선의 입력이 종료되면 표적의 중심이 결정되고 방사선 수술을 위한 빔의 설계한다. 빔 설계의 효율성을 위하여 Beam's eye view(BEV) 및 Room's eye view(REV)를 동시에 확인할 수 있도록 개발하였다. 빔의 설계가 끝나면 3 차원적인 선량계산을 시행한다 .5개의 arc로 설계하였을 때 선량계산에 소요되는 시간은 약 1-2 분이었다. 선량분포는 각 단면영상에서 확인할 수 있으며 표적 및 주변 방사선 민감 조직들의 Dose-Volume Histogram(DVH)을 평가하여 선량분포 및 치료계획의 합리성을 정량적으로 분석할 수 있도록 구현하였다. 기본적인 기능을 지원하는 PC 기반의 뇌정위 방사선수술을 위한 치료계획시스템으로 앞으로 임상적용이 가능할 것으로 생각된다.