Development of Quality Assurance Program for the On-board Imager Isocenter Accuracy with Gantry Rotation

갠트리 회전에 의한 온-보드 영상장치 회전중심점의 정도관리 프로그램 개발

Positional accuracy of the on-board imager (OBI) isocenter with gantry rotation was presented in this paper. Three different type of automatic evaluation methods of discrepancies between therapeutic and OBI isocenter using digital image processing techniques as well as a procedure stated in the customer acceptance procedure (CAP) were applied to check OBI isocenter migration trends. Two kinds of kV x-ray image set obtained at OBI source angle of $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$ and every $10^{\circ}$ and raw projection data for cone-beam CT reconstruction were used for each evaluation method. Efficiencies of the methods were also estimated. If a user needs to obtain an isocenter variation map with full gantry rotation, a method taking OBI image for every $10^{\circ}$ and fitting with 5th order polynomial was appropriate. However for a mere quality assurance (QA) purpose of OBI isocenter accuracy, it was adequate to use only four OBI Images taken at the OBI source angle of $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ}\;and\;270^{\circ}$. Maximal discrepancy was 0.44 mm which was observed between the OBI source angle of $90^{\circ}\;and\;180^{\circ}$ OBI isocenter accuracy was maintained below 0.5 mm for a year. Proposed QA program may be helpful to Implement a reasonable routine QA of the OBI isocenter accuracy without great efforts.

본 연구에서는 방사선치료용 선형가속기의 갠트리 회전에 따른 온-보드 영상장치(on-board imager, OBI)의 회전중심점의 위치 정확도 확인을 위해 제조사에서 제공된 고객인수시험절차서(customer accetpance procedure, CAP)상에서 명시된 방법을 비롯하여 OBI 선원 위치 $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$에서 획득된 영상, 갠트리 각도 $10^{\circ}$ 간격으로 촬영된 영상, 콘빔 CT 재구성을 위한 미처리 투사영상 등에 디지털 영상처리 기법을 적용하여 자동으로 오차를 계산하는 새로 제안된 세 가지의 방법들을 각기 적용하여 그 오차를 평가하고 각 방법의 효용성에 대하여 검증하였다. 갠트리 회전에 따른 OBI 회전중심점의 오차 변화 양상 확인을 위해서는 $10^{\circ}$ 간격으로 영상 촬영 후 5차 다항식을 이용하여 조정함수(fitted function)를 구하는 방법이 적절하지만 정도관리 목적으로 최대 오차만을 구하고자 할 경우에는 $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$ 등 네 방향에서 촬영된 영상을 이용하여 계산하는 것으로도 충분하였다. 각 방법을 적용하여 오차를 구한 결과 OBI 선원의 위치가 $90^{\circ}$부터 $180^{\circ}$ 사이일 경우 가장 크게 나타났으며 최대값은 0.44 mm였다. 또한 기간에 따른 OBI 회전중심점의 변화 양상은 최대 0.6 mm 이내로 안정적으로 유지되고 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제안된 방법이 주기적인 정도관리에 적용된다면 간단하면서도 비교적 정확하게 평가를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.