Evaluation of Geometric Correspondence of kV X-ray Images, Electric Portal Images and Digitally Reconstructed Radiographic Images

kV X선 영상, 전자조사문 영상, 디지털화재구성 영상 간 기하학적 일치성 평가

In this study we estimated a geometric correlation among digitally reconstructed radiographic image (DRRI), kV x-ray image (kVXI) from the On-Board Imager (OBI) and electric portal image (EPI). To verify geometric correspondence of DRRI, kVXI and EPI, specially designed phantom with indexed 6 ball bearings (BBs) were employed. After accurate setup of the phantom on a treatment couch using orthogonal EPIs, we acquired set of orthogonal kVXIs and EPIs then compared the absolute positions of the center of the BBs calculated at each phantom plane for kVXI and EPI respectively. We also checked matching result for obliquely incident beam (gantry angle of $315^{\circ}$) after 2D-2D matching provided by OBI application. A reference EPI obtained after initial setup of the phantom was compared with 10 series of EPIs acquired after each 2D-2D matching. Imaginary setup errors were generated from -5 mm to 5 mm at each couch motion direction. Calculated positions of all center positions of the BBs at three different images were agreed with the actual points within a millimeter and each other. Calculated center positions of the BBs from the reference and obtained EPIs after 2D-2D matching agreed within a millimeter. We could tentatively conclude that the OBI system was mechanically quite reliable for image guided radiation therapy (IGRT) purpose.

본 연구에서는 온보드 영상장치(On-Board Imager; OBI, Varian Medical Systems, USA)의 kV X선 영상 및 전자조사문 영상(Electric portal image), 디지털화재구성 영상(Digitally reconstructed radiographic image) 내 관심지점에서의 기하학적 일치성 여부를 평가하고자 하였다. 이를 위해 상용화된 IMRT 팬텀(Wellhofer, Germany)에 포함된 부품의 윗면 및 왼쪽면에 각 3개씩 총 6개의 볼베어링을 부착하여 위치 확인용 팬텀을 제작하였다. 각 영상의 획득을 위해 팬텀을 전자조사문 영상을 이용하여 각 방향에서 정확하게 중심이 일치하도록 셋업한 후 직교하는 kV X선 영상 및 전자조사문 영상을 획득하여 각 볼베어링의 절대 위치를 비교하였다. 또한 2차원-2차원 정합 후 보정 결과의 정확성 평가를 위하여 팬텀의 중심을 정확히 회전중심점에 일치시킨 후 갠트리 각도 $315^{\circ}$에서 획득된 전자조사문 영상을 기준 영상으로 한 뒤 카우치를 각 방향으로 $-5{\sim}5\;mm$ 임의로 이동한 후 OBI에서 지원하는 2차원-2차원 정합 기능을 이용하여 셋업 오차를 보정하도록 하였다. 이후 다시 갠트리 각도 $315^{\circ}$에서 전자조사문 영상을 획득한 후 기준 전자조사문 영상과 비교하였으며 이 과정을 10회 반복하였다. 연구 결과 kV X선 영상과 전자조사문 영상, 디지털화재구성 영상 간 볼베어링 중심의 위치는 1 mm 이내에서 일치하였으며 실제 위치와도 1 mm 이내에서 일치하였다. 또한 기준 전자조사문 영상과 2차원-2차원 정합 후 획득된 전자조사문 영상 내 각 볼베어링의 위치들도 1 mm 이내에서 일치하였다. 본 연구를 통해 OBI의 kV X선 영상이 기하학적으로도 전자조사문 영상과 동일함을 확인할 수 있었다