자체 제작한 QA Phantom을 이용한 양성자 PPS (Patient Positioning System)의 정확성 평가

Evaluation on the Accuracy of the PPS in the Proton Therapy System, Which Uses the Self Made QA Phantom

목 적: 양성자 치료는 DIPS (Digital Imaging Positioning System)를 이용하여 기준이 되는 DRR (Digital Reconstruction Radiography) 영상과 당일 치료 과정에서 얻은 X-ray 영상의 해부학적 구조를 비교하여 교정 값을 얻어 PPS (Patient Positioning System)를 교정 후 치료한다. PPS는 환자 셋업의 정확성을 위해 6방향(X축 Lateral, Y축 Longitudinal, Z축 Vertical, Rotation, Pitch, Roll)의 이동을 기반으로 움직인다. 따라서 DIPS의 교정 값과 PPS 움직임 구현성의 정확성 평가가 필요하다. 이에 자체 제작한 PPS QA 팬텀을 이용하여 PPS의 정확성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 환자의 해부학적 구조를 대신 할 납 볼이 부착된 PPS QA 팬텀을 기준점에 셋업 한다. 임의의 수치 값으로 PPS 6 방향의 움직임을 만들어 PPS QA 팬텀을 이동시킨다. DIPS로 얻은 교정 값을 적용 후 기준점과 기준점으로 돌아온 PPS QA 팬텀과의 교정 값이 허용 범위 내에 들어오는지 평가한다. 결 과: 기준점에 위치한 PPS QA 팬텀의 X축, Y축, Z축의 3개의 좌표를 함께 1 cm에서 5 cm까지 1 cm씩 이동한 후 기준점과의 평균 교정 값은 PPS 6축에서 각각 0.04 cm, 0.026 cm, 0.022 cm, $0.22^{\circ}$, $0.24^{\circ}$, $0^{\circ}$이다. PPS QA 팬텀의 6방향의 이동 좌표계를 모두 1과 2만큼 이동 시켰을 때 평균 교정 값은 1 이동 시 0.06 cm, 0.01 cm, 0.02 cm, $0.1^{\circ}$, $0.3^{\circ}$, $0^{\circ}$이었고, 2만큼 이동 시에 0.02 cm, 0.04 cm, 0.01 cm, $0.3^{\circ}$, $0.5^{\circ}$, $0^{\circ}$이었다. 결 론: 교정 값을 평가한 결과 Lateral, Longitudinal, Vertical의 경우 허용 범위인 0.5 cm Rotation, Pitch, Roll의 경우 허용 범위 $1^{\circ}$ 안에 모두 들어오는 것을 알 수 있었다. 하지만 더욱 정확한 양성자 치료를 위해 DIPS의 이미지 질 개선과 DIPS 매칭 시스템의 발전 노력, 정기적인 장비 관리를 함으로써 현재 발생하는 기계적인 오차를 더욱 줄여나가야 하겠다.

Purpose: The process of the proton treatment is done by comparing the DRR and DIPS anatomic structure to find the correction factor and use the PPS to use this factor in the treatment. For the accuracy of the patient set up, the PPS uses a 6 axis system to move. Therefore, there needs to be an evaluation for the accuracy between the PPS moving materialization and DIPS correction factor. In order to do this, we will use a self made PPS QA Phantom to measure the accuracy of the PPS. Materials and Methods: We set up a PPS QA Phantom at the center to which a lead marker is attached, which will act instead of the patient anatomic structure. We will use random values to create the 6 axis motions and move the PPS QA Phantom. Then we attain a DIPS image and compare with the DRR image in order to evaluate the accuracy of the correction factor. Results: The average correction factor, after moving the PPS QA Phantom's X, Y, Z axis coordinates together from 1~5 cm, 1 cm at a time, and coming back to the center, are 0.04 cm, 0.026 cm, 0.022 cm, $0.22^{\circ}$, $0.24^{\circ}$, $0^{\circ}$ on the PPS 6 axis. The average correction rate when moving the 6way movement coordinates all from 1 to 2 were 0.06 cm, 0.01 cm, 0.02 cm, $0.1^{\circ}$, $0.3^{\circ}$, $0^{\circ}$ when moved 1 and 0.02 cm, 0.04 cm, 0.01 cm, $0.3^{\circ}$, $0.5^{\circ}$, $0^{\circ}$ when moved 2. Conclusion: After evaluating the correction rates when they come back to the center, we could tell that the Lateral, Longitudinal, Vertical were all in the acceptable scope of 0.5 cm and Rotation, Pitch, Roll were all in the acceptable scope of $1^{\circ}$. Still, for a more accurate proton therapy treatment, we must try to further enhance the image of the DIPS matching system, and exercise regular QA on the equipment to reduce the current rate of mechanical errors.