Setup Verification in Stereotactic Radiotherapy Using Digitally Reconstructed Radiograph (DRR)

디지털화재구성사진(Digitally Reconstructed Radiograph)을 이용한 정위방사선수술 및 치료의 치료위치 확인

Purpose :To develop a method for verifying a treatment setup in stereotactic radiotherapy by ma- tching portal images to DRRs. Materials and Methods : Four pairs of orthogonal portal images of one patient immobilized by a thermoplastic mask frame for fractionated stereotactic radiotherapy were compared with DRRs. Portal images are obtained in AP (anteriorfposterior) and lateral directions with a target localizer box containing fiducial markers attached to a stereotactic frame. DRRs superimposed over a planned iso-center and fiducial markers are printed out on transparent films. And then, they were overlaid over onhogonal penal images by matching anatomical structures. From three different kind of objects (isgcenter, fiducial markers, anatomical structure) on DRRs and portal images, the displacement error between anatomical structure and isocenters (overall setup error), the displacement error between anatomical structure and fiducial markers (irnrnobiliBation error), and the displacement error between fiducial markers and isocenters (localization error) were measured. Results : Localization error were 1.5$\pm$0.3 mm (AP), 0.9$\pm$0.3 mm (lateral), and immobilization errors were 1.9$\pm$0.5 mm (AP), 1.9$\pm$0.4 mm (lateral). In addition, overall setup errors were 1.0$\pm$0.9 mm (AP), 1.3$\pm$0.4 mm (lateral). From these orthogonal displacement errors, maximum 3D displacement errors($\sqrt{(\DeltaAP)^{2}+(\DeltaLat)^{2}$)) were found to be 1.7$\pm$0.4 mm for localization, 2.0$\pm$0.6 mm for immobilization, and 2.3$\pm$0.7 mm for overall treatment setup. Conclusion : By comparing orthogonal portal images with DRRs, we find out that it is possible to verify treatment setup directly in stereotactic radiotherapy.

목적 : 정위방사선치료에서 디지털화재구성사진(Digitally Reconstructed Radiograph, DRR)과 조사문사진을 비교함으로써 환자의 치료위치를 직접 확인할 수 있는 방법을 개발킨 1명의 하고자 한다. 대상 및 방법 : 분할정위방사선치료를 위해 thermoplastic mask 틀에 고정시환자를 대상으로 4회 촬영한 전후 방향(AP) 및 측면 방향(lateral)에 대한 조사문사진과 DRR을 비교하였다. 치료위치 setup 후에, 혈관조영용 표적조준기와 같은 fiducial marker가 부착된 표적조준기를 정위수술용 틀에 부착한 후 치료용 원형 콜리메이터의 설치 전과 후에 겹조사 방식으로 촬영하여 전후방향 및 측면 방향의 조사문사진을 얻었다. 병변 및 중요 장기와 fiducial marker의 위치를 합성시킨 DRR 영상을 만들어 조사문사진과 동일한 확대율 및 크기로 투명 필름에 인쇄하여 비교하였다. 이로부터 DRR과 조사문사진상에 표시된 해부학적 구조와 치료중심점의 거리 오차(전체 치료 오차), 해부학적 구조와 fiducial marker간의 오차(환자고정 오차), 그리고 치료중심점과 fiducial marker간의 오차(치료조준 오차)를 각각 구하였다. 결과 : 치료조준 오차는 각각 1.5$\pm$0.3mm(AP), 0.9$\pm$0.3mm(lateral) 이었고, 환자고정 오차는 1.9$\pm$0.5mm(AP), 1.9$\pm$0.4mm(lateral), 그리고 전체 치료 오차는 AP 상에서 1.6$\pm$0.9mm, lateral 상에서 1.3$\pm$0.4mm 이었다. 또한 AP와 lateral 오차로 인해 발생될 수 있는 3차원 공간상의 최대 가능 오차($\sqrt{(\DeltaAP)^{2}+ (\Delta$Lat)^{2}$)는 치료조준 오차가 1.7$\pm$0.4mm, 환자고정 오차가 2.6$\pm$0.6mm, 그리고 전체 치료 오차는 $2.3\pm0.7mm$로 나타났다. 결론 : DRR 영상을 재구성하는 프로그램을 개발하였으며, DRR 영상을 조사문사진과 비교함으로써 정위방사선치료에서 직접적인 치료위치 확인이 가능하였다.