A Study on Image Reconstruction for Seed Localization for Permanent Prostate Brachytherapy

[ $\underline{Purpose}$ ]: This study was to design and fabricate a phantom for prostate cancer brachytherapy to validate a developed program applying a 3-film technique, and to compare it with the conventional 2-film technique for determining the location of an implanted seed. $\underline{Materials\;and\;Methods}$: The images were obtained from overlapped seeds by randomly placing a maximum of 63 seeds in the anterior-posterior (AP) position and at $-30^{\circ} to $30^{\circ} at $15^{\circ} intervals. Images obtained by use of the phantom were applied to the image processing procedure, and were then processed into the development program for seed localization. In this study, cases were set where one seed overlapped, where two seeds overlapped and where none of the three views resolved all seeds. The distance between the centers of each seed to the reference seed was calculated in a prescribed region. This distance determined the location of each seed in a given band. The location of the overlapped seeds was compared with that of the 2-film technique. $\underline{Results}$: With this program, the detection rate was 92.2% (at ${\pm}15^{\circ}), 94.1% (at ${\pm}30^{\circ}) and 70.6% (compared to the use of the 2-film technique). The overlaps were caused by one or more than two seeds that overlapped; the developed program can identify the location of each seed perfectly. However, for the third case the program was not able to resolve the overlap of the seeds. $\underline{Conclusion}$: This program can be used to improve treatment outcome for the brachytherapy of prostate cancer by reducing the number of errors in the process of reconstructing the locations of perfectly overlapped seeds.

전립선암 근접치료 시 방사성선원 위치확인을 위한 영상 재구성에 관한 연구

목 적: 완벽하게 중복된 방사성선원의 위치를 판별하기 위해 직접 설계 및 제작한 팬톰을 이용하여 영상을 영상처리 과정을 거친 후 3방향 필름 기법과 개발한 프로그램을 이용하여 완벽하게 중복된 방사선원을 분리해내고자 한다. 대상 및 방법: 팬톰 내에 삽입된 방사성선원의 위치확인을 위하여 전후 방향 및 $-30^{\circ}에서 $30^{\circ}까지 $15^{\circ}간격으로 영상을 획득하였다. 획득한 영상은 불필요한 배경제거와 화질개선을 위한 영상처리 과정을 거쳐 프로그램에 사용하였다. 본 연구에서는 1개의 방사성선원이 중복된 상황, 2개 이상의 방사성선원이 중복된 상황 그리고 방사성선원이 중복되어 3장의 영상 모두에서 삽입된 방사성선원의 전체 개수를 확인할 수 없는 상황을 설정하여 실험하였다. 개발된 프로그램은 투사영상에서 일정한 영역을 설정하여 위치를 확인하고자 하는 방사성선원과 기준이 되는 방사성선원의 중심간의 거리를 계산하여 각각의 필름 내에서 동일한 과정을 반복하여 완벽하게 중복된 방사성선원을 분리하게 된다. 또한 전통적인 2방향 필름기법을 이용하여 중복된 방사성선원의 위치를 확인하여 비교하였다. 결 과: 각 방법의 위치 확인율은 ${\pm}15^{\circ}에서는 92.2%, ${\pm}30^{\circ}에서는 94.1% 그리고 2방향 필름기법에서는 70.6%로 나타났다. 1개의 방사성선원이 중복된 상황과 2개 이상의 방사성선원이 중복된 상황에서는 완벽하게 분리가 가능하였지만 3장의 영상에서 확인하고자 하는 방사성선원이 또 다른 방사성선원과 중복되어 나타나지 않는 상황에서는 주목할 만한 결과를 가져오지 못했다. 결 론: 전립선암 근접치료시 본 연구에서 개발한 프로그램을 이용한다면 완벽하게 중복된 방사성선원으로 의해 재구성하는 과정에서 생기는 오차를 줄일 수 있어 치료 효과 향상에 기여할 것으로 예상된다.