• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2004년도 제29회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.122-125
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• 2004

폐, 간 등의 상 복부에 위치한 종양의 방사선 조사 체적은 호흡에 의한 종양의 이동을 포함하기 때문에 방사선 조사체적이 증가되어 방사선 독성 및 정상조직 선량이 증가하게 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 동 팬텀과 초음파센서를 이용하여 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 획득하고, 획득한 데이터의 역 값을 이용해 환자침대를 조절해줄 수 있는 호흡운동 조절 방사선치료 기술을 개발하고자 한다. 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 평가하기 위해 제작한 팬텀은 조정기(BS II, 20 Mhz, 8K Byte), 센서(Ultra-Sonic, range 3 cm${\sim}$3 m), Computer(RS232C), Servo Motor (Torque 2.3 Kg)등으로 구성하였고, 제어와 구동을 위한 획득-보정-분석 프로그램을 작성하였다. 최대 2 cm 범위 내에서 팬텀을 움직이게 하였고, 팬텀의 움직임과 보정이 순차적으로 일어나도록 프로그램 하였으며, x, y, z가 연속적으로 움직이도록 구성하였다. 임의의 움직임 데이터(유격이 2 cm이 되도록 하여 3차원 데이터 형태)를 입력하여 동 팬텀을 조정하고, 동시에 팬텀 움직임을 초음파 센서를 이용하여 획득한 후, 두 데이터 간의 비교, 분석을 시행하였다. 이후 쥐(Guinea-pig, about 500g)를 이용하여 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 획득한 후 획득한 데이터의 역 값으로 팬텀을 구동시킴으로써 실시간 호흡운동 조절 방사선치료 기술을 평가하였다. 팬텀 실험에서 3 차원 입력데이터에 대한 팬텀 보정 데이터 간의 정확성을 시간에 대한 거리 값으로 비교한 결과 ${\pm}$1% 이내의 정확성을 알 수 있었고, 이에 필요한 보정시간은 2.34 ${\times}$ 10-4 초임을 알 수 있었다. 또한 동물 실험에서도 동일한 방법으로 시간에 대한 거리 그래프와 획득-보정 간의 지연 시간 등을 분석한 결과 팬텀 데이터와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 팬텀, 동물 실험 모두에서 시간에 대한 거리 값과 각각의 경우에 획득-보정 간의 지연 시간을 분석한 결과 데이터 값은 ${\pm}$1%이내에서 일치하였으며, 데이터 획득-보정 지연 시간은 2.34 ${\times}$ 10-4 초 이내 즉, 실시간으로 얻을 수 있어 새로운 호흡운동 조절 방사선치료 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제22권4호
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• pp.316-324
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• 2004

목적 : 간 등의 상 복부에 위치한 종양의 방사선 조사 체적은 호흡에 의한 종양의 이동을 포함하기 때문에 방사선 조사 체적이 증가되어 방사선 독성 및 정상조직 선량이 증가하게 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 동 팬텀과 초음파센서를 이용하여 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 획득하고, 획득한 데이터의 역 값을 이용해 환자침대를 조절해줄 수 있는 호흡운동 조절 방사선치료 기술을 개발하고자 한다. 대상 및 방법 : 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 평가하기 위해 제작한 팬텀은 조정기(BS II, 20 Mhz, 8K Byte), 센서(Ultra-Sonic, range $3\~3$ m), Computer (RS232C), Sewo Motor (Torque 2.3 Kg) 등으로 구성하였고, 제어와 구동을 위한 획득-보정-분석 프로그램을 작성하였다. 최대 2 cm 범위 내에서 팬텀을 움직이게 하였고, 팬텀의 움직임과 보정이 순차적으로 일어나도록 프로그램하였으며, x, y, z가 연속적으로 움직이도록 구성하였다. 임의의 움직임 데이터(유격이 2 cm이 되도록 하여 3차원 데이터 형태)를 입력하여 동 팬텀을 조정하고, 동시에 팬텀 움직임을 초음파 센서를 이용하여 획득한 후, 두 데이터간의 비교, 분석을 시행하였다. 이후 쥐(Guinea-pig, about 500g)를 이용하여 호흡운동에 의한 환자 체표면의 움직임을 획득한 후 획득한 데이터의 역 값으로 팬텀을 구동시킴으로써 실시간 호흡운동 조절 방사선치료 기술을 평가하였다. 결과 : 팬텀 실험에서 3 차원 입력데이터에 대한 팬텀 보정 데이터간의 정확성을 시간에 대한 거리 값으로 비교한 결과 ${\pm}1\%$ 이내의 정확성을 알 수 있었고, 이에 필요한 보정시간은 $2.34{times}10^{-4}$초임을 알 수 있었다. 또한 동물 실험에서도 동일한 방법으로 시간에 대한 거리 그래프와 획득-보정간의 지연 시간 등을 분석한 결과 팬텀 데이터와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 결론 : 팬텀, 동물 실험 모두에서 시간에 대한 거리 값과 각각의 경우에 획득-보정간의 지연 시간을 분석한 결과 데이터 값은 ${\pm}1\%$ 이내에서 일치하였으며, 데이터 획득-보정 지연 시간은 2.34H10-4 초 이내 즉, 실시간으로 얻을 수 있어 새로운 호흡운동 조절 방사선치료 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권2호
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• pp.128-133
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• 2015

원격진료를 요하는 응급현장에서 사용을 위하여 1차원 배열 탐촉자를 손으로 조작하는 동안 변하는 방사빔의 위치를 추적하여 정적인 3차원 초음파영상을 구성하였다. 탐촉자에 고정된 모션센서의 병진운동 및 회전운동에 대한 정보를 기준직교좌표계로 변환하는 이론적 모델을 제시하였으며, 신호 증폭과 시리얼 통신을 위한 인터페이스 용도의 모듈을 상용의 센서를 사용하여 제작하였다. 실리콘 퍼티로 제작된 시험용 팬텀에 대한 B-모드의 동영상과 센서의 신호를 동기화하여 기록하였다. 동영상으로부터 주기적으로 추출한 B-모드 영상과 각 영상내의 픽셀 각각의 그레이 레벨을 이용하여 3차원 복셀의 그레이 레벨을 재구성하였다. 이 복셀의 데이터를 이용하여 3차원 영상과 임의단면의 B-모드 방식의 2차원 영상을 구성하였으며, 이 영상들은 시험용 팬텀의 형상과 잘 일치하였다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권2호
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• pp.187-195
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• 2017

상안면부 외상(upper facial trauma)의 초기진단에서 standard Water's view (S-Water's)는 여러 구조물의 중첩과 얇은 뼈의 해부학적 특성 때문에 검사 시 적절한 노출조건, 정확한 환자위치잡이, 환자의 도움, 촬영자의 전문성과 숙련도가 필요하다. 본 연구는 엎드린 자세가 불가능한 경우 안와 골절에 대한 진단적 가치를 높이고 자 reverse Water's view (R-Water's)의 적절한 각도를 찾고자 하였다. 인체모형 팬텀를 사용하였고, 촬영조건은 75 kVp, 400 mA, 45 ms, 1 mAs, SID 100 cm였다. 검사방법은 팬텀을 테이블에 똑바로 누운 자세에서 orbito-meatal line (OML)의 각도를 $0^{\circ}$에서 $50^{\circ}$ 범위에서 촬영 각도를 조절하여 영상을 얻었다. R-Water's 영상 평가는 자체 개발한 평가항목을 토대로 분석하였다. 세부항목으로는 상악동(maxillary sinus), 관골궁(zygomatic arch), 추체부(petrous ridge)와 영상왜곡(image distortion)이었다. 통계분석은 Kippendorff's alpha와 kappa를 확장한 Fleiss' kappa를 적용하였다. 각 항목별 총 세 명의 평가자에 대한 일치도는 상악동, 0.957 (0.903, 0.995); 관골궁, 0.939 (0.866, 0.987); 추체부, 0.972 (0.897, 1.000); 영상 왜곡, 0.949 (0.830, 1.000)로 모두 높았다. 측정별 각도 구간을 분석에 대한 high-quality (HI)와 perfect agreement (PA)로 정의하여 각 항목별로 점수화한 결과, 상악동 ($36^{\circ}-44^{\circ}$), 관골궁 ($33^{\circ}-40^{\circ}$), 추체능선 ($32^{\circ}-50^{\circ}$), 영상왜곡 ($44^{\circ}-50^{\circ}$)구간에서 높았다. 본 연구결과 상안면부 외상환자에 있어 똑바로 누운 자세에서의 R-Water's의 적정 각도는 $36^{\circ}-40^{\circ}$로 판단된다. 본 연구결과는 단순촬영을 통한 안면부 골절의 신속한 진단에 도움을 줄 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제31권2호
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• pp.65-74
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• 2019

목 적: 최근 Radixact^® X9에서는 치료테이블의 처짐을 방지하는 Catcher^TM가 추가되었다. 본 연구에서는 정확한 선량전달을 위한 토모테라피의 메가볼트 전산화단층촬영(MVCT) 영상유도방사선치료 시 Tomo-HDA^®의 General Couch와 Radixact^® X9의 Catcer^TM Couch의 치료테이블 처짐 정도를 팬텀을 이용하여 정량적으로 비교하고 그 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 팬텀연구를 위해 란도팬텀을 이용하였으며, 치료부위에 따른 변화를 위해 두경부와 골반부에 중심점을 설정하였다. 또한, 무게에 따른 변화를 위해 자체 제작한 저용융점납합금을 이용하였다. 납합금의 무게를 점차 증가시켜(A: 15kg, A+B: 30kg, A+B+C: 45kg) MVCT 영상을 획득하였으며, 수직오차 및 회전(Pitch)오차를 측정하였다. 환자연구를 위해 본원에서 토모테라피를 이용하여 방사선치료를 받은 120명의 환자를 선정하였다. Tomo-HDA^®과 Radixact^® X9에서 각각 60명씩 치료를 받았으며, 치료부위는 두경부와 골반부로 30명씩 분류하여 선정하였다. 환자연구 방법으로는 치료 첫 날 획득한 MVCT 영상의 척추를 기준으로 수직오차 및 회전(Pitch) 오차를 측정하여 평균값을 산출하였다. 결 과: 팬텀연구 결과 Tomo-HDA^®의 General Couch에서는 무게가 증가함에 따라 두경부와 골반부 모두 수직 및 회전(Pitch)오차가 비례하여 증가하였고, 두경부에서 최대 7.52mm, 0.38°, 골반부에서 최대 11.94mm, 0.92° 발생하였다. Radixact^® X9의 Catcher^TM Couch에서는 0.02~0.1mm, 0~0.04°의 오차범위가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 환자연구 결과 Radixact^® X9의 Catcher^TM Couch에서 두경부 4.79mm, 0.33°, 골반부 7.66mm, 0.22° 더 낮게 측정되었다. 결 론: 팬텀연구 결과 Tomo-HDA^®의 General Couch에서는 무게가 증가함에 따라 수직오차 및 회전(Pitch) 오차가 비례하여 증가하였으며, 특히 두경부보다는 골반부에서 더 많이 증가하였다. 하지만, 본 연구의 목적인 Radixact^® X9의 Catcher^TM Couch에서는 무게와 부위라는 변수상관 없이 일정한 오차가 발생하였다. 결론적으로 Catcher^TM Couch는 Couch 처짐이라는 Mechanical error를 최소화 할 수 있으며, 두경부보다는 골반부에서 더 유용하게 작용한다는 사실을 알 수 있었다. 토모테라피를 이용한 방사선치료 시 Radixact^® X9의 Catcher^TM Couch를 사용한다면 토모테라피의 특성상 보정할 수 없는 회전(Pitch)오차를 최소화하는데 기여할 수 있을 것이라고 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권2호
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• pp.183-188
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• 2012

목 적: 암치료 기술의 발전으로 환자의 생존기간이 길어짐에 따라 치료 이후 삶의 질을 증진하고 치료 방법에 의한 부작용을 줄이는 노력에 관심이 집중되고 있다. 본 연구는 유방암 접선조사 치료에서 치료방법 차이가 반대쪽 유방 산란 선량에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 대상 및 방법: 본원에서 제작한 유방 모형 팬텀의 전산화 단층 영상을 이용하여 이클립스 10.0 (Eclipse 10.0, Varian, USA) 치료계획 시스템을 사용하여 $30^{\circ}$ wedge plan, $15^{\circ}$ wedge plan, $30^{\circ}$ EDW (Enhanced dynamic wedge) plan, Non-wedge plan, FIF(Field in Field) plan을 수립하였다. 각 치료계획은 선형가속기 CL-6EX (VARIAN, USA)를 이용하여 400 cGy씩 조사하였고 팬텀의 중심점으로부터 횡축방향으로 1 cm, 3 cm, 5 cm, 9 cm 씩 이동한 지점의 1 cm 깊이에서 전리조(FC 65G, IBA)를 이용하여 내측접선(Medial tangential) 조사와 외측접선(Lateral tangential) 조사에서 발생하는 산란선량을 각각 측정하고 비교 분석하였다. 결 과: 반대쪽 유방 산란 선량을 평가해보았을 때 $30^{\circ}$ wedge plan, $15^{\circ}$ wedge plan, $30^{\circ}$ EDW (Enhanced dynamic wedge) plan, Non-wedge plan, FiF (Field in Field) plan에서 처방선량에 대해 각각 6.55%, 4.72%, 2.79%, 2.33%, 1.87%로 나타났다. 내측접선조사와 외측접선 조사로 나누어 보았을 때 내측접선 조사 측정값은 각각 4.94%, 3.33%, 1.55%, 1.17%, 0.77%로 나타났고 외측접선 조사는 각각 1.61%, 1.40%, 1.24%, 1.16%, 1.10%의 산란 선량이 측정되었다. 결 론: 유방암 접선 조사 치료방법 중 반대쪽 유방에 가장 적은 산란 선량이 발생하는 방법은 FiF plan으로 이때 발생한 산란선량은 팬텀 내에서 기인한 선량이 주로 작용하는 것으로 판단되었다. 가장 많은 산란 선량이 발생하는 치료방법은 $30^{\circ}$ wedge plan이었고 쐐기필터를 비롯한 치료 장비에서 기인한 선량은 3.3%로 평가되었다. 치료계획 시스템은 처방선량에 대해 상대적으로 낮은 산란 선량 영역은 정확성이 떨어지는 것으로 나타났다. 치료 조사야 밖으로 발생하는 산란 선량은 처방 선량에 비해 그 양이 적지만 2차 암 발생 확률과 관련이 있다는 점에서 간과할 수 없는 부분이며 방사선 치료를 결정하는데 있어 고려되어야 할 부분으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권1호
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• pp.40-46
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• 2006

암은 한국인의 사망원인 중 1위이며, 간암은 위암, 폐암과 함께 한국인의 3대 암의 하나로 발생 빈도가 높은 암이나, 대부분의 환자가 자각증상이 없어 수술이 가능한 시기를 지난 후에 진단되어 다양한 치료에도 불구하고 생존율이 낮다. 간암은 진단 시 종양의 크기가 비교적 크며, 주위 정상 간 조직의 견딤선량이 낮아 통상적인 방사선치료로는 간암세포의 치사량을 조사할 수 없어 표적장기에는 다량의 방사선을 조사하면서 주위정상조직에는 조사량을 최소로 할 수 있는 세기조절 방사선치료의 필요성은 매우 크다. 그러나 간암이나 폐암에서는 호흡이나 심박동, 장의 연동운동 등으로 상, 하, 좌, 우, 전, 후 방향으로 종양이 움직임으로 계획된 치료선량이 정확한 부위에 전달되는지에 대한 QA 기법이 개발되어 있지 않아 세기조절 방사선치료의 이론적인 많은 이점에도 불구하고 실제 임상에서의 치료는 활발하지 못하다. 본 연구에서는 35예의 간암환자를 대상으로 하여 복잡한 술기가 필요하지 않아 환자가 불편하지 않고 환자의 치료시간도 지연시키지 않으면서, 임상적용이 용이한 QA 방법을 고안하여 간암환자의 임상적용가능성을 입증하고자 하였다. 모든 환자에서 호흡으로 인한 종양의 이동폭이 가장 크다고 보고되고 있는 상하의 margin은 횡격막의 상하 이동을 5회 측정하여 평균값으로 정하고, 이 평균값만큼 상하 자동으로 반복 이동하도록 특수 제작한 장치 위에 팬텀을 고정하여 환자에서와 같은 조건으로 방사선을 조사한 후 방사선조사 선량을 TLD와 전리함으로 측정하고 컴퓨터 계산치와도 비교하여 3% 이내의 오차를 확인하였다. 환자의 첫 번째 치료에서 만든 확인 필름과 인체모형 팬텀에서 같은 방법으로 방사선을 조사하여 만든 확인 필름을 필름 스캐너로 선량을 측정한 후 90% 등선량 곡선을 비교하여도 큰 차이를 발견할 수 없어 임상에서 적용 가능한 QA 기법으로 제안하고자 한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권3호
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• pp.177-187
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• 2012

자기공명 혈관조영술은 혈관협착, 동맥류, 동정맥기형 등의 혈관질환 진단에 널리 사용되고 있다. 특히 위상대조도 자기공명 혈관조영술은 조영제를 사용하지 않는 자기공명 혈관조영술로서 혈관의 해부학적인 정보를 제공함과 동시에 혈류 속도측정이 가능하다. 본 연구에서는 저자장 자기공명영상 시스템에 적합한 2차원 및 3차원 위상대조도 혈관조영술의 펄스열을 개발하여 유속팬텀과 정상인의 뇌에 적용한 후 획득한 혈관영상과 위상분석을 통한 속도측정을 바탕으로 저자장 자기공명영상 시스템에서의 위상대조도 혈관조영술의 유용성을 평가하고자 한다. 2차원 및 3차원 위상대조도 혈관조영술을 제작된 유속팬텀과 인체 내에 적용하여 상시상 정맥동, 곧은 정맥동 및 두 혈관의 합류지점에 대한 속도측정을 시행하였다. 결과로서 2차원 위상대조도 혈관조영술의 사용은 큰 혈관에 대해서는 높은 가시도를 나타내지만, 작은 혈관에 대한 가시도는 상대적으로 저하됨을 확인할 수 있었다. 3차원 위상대조도 혈관조영술을 사용한 혈관영상은 2D PC MRA 영상에 비해 큰 혈관은 물론이고 작은 혈관에 대한 가시도가 향상되었으나 작은 혈관에서 영상의 신호가 불균일하여 작은 혈관의 진단에 사용하기에는 적합하지 않았다. 한편 2차원 위상대조도 혈관조영술을 통한 영상에서 큰 혈관의 가시도는 혈류속도를 측정하기에 충분했다. 측정된 결과는 상시상 정맥동의 경우 $25.46{\pm}0.73cm/sec$, 곧은 정맥동의 경우 $24.02{\pm}0.34cm/sec$, 상시상 정맥동과 곧은 정맥동의 합류지점의 경우 $26.15{\pm}1.50cm/sec$으로 나타났으며 이는 앞선 연구결과에서 알려진 전체 심장운동주기를 고려한 정상인들의 각 해당 부위별 혈류속도의 오차범위 내에 포함되는 좋은 결과를 나타내었다. 앞선 결과들을 토대로 본 연구는 현재 국내에서 제작하여 보급중인 저자장 자기공명영상 시스템에서 위상대조도 혈류영상화 기법의 적용 및 응용 가능성을 보여주고 있으며 이를 실용화하기 위한 중요한 기초자료를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권1호
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• pp.42-47
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• 2012

본 연구는 최근 의공학 분야에서 중요한 영역으로 대두되고 있는 광학과 초음파의 장점을 결합한 영상 방법인 AOT (Acousto-Optical Tomography)의 수학적 모델을 제시하였다. AOT는 광학 필드를 초음파 기둥에서 변화 시켜서 초음파 기둥의 위치 정보를 이용하여 영상을 재구성하는 방법이다. AOT의 수학적 모델은 두 단계로 나뉠 수 있다. 첫 번째 단계에서는 광학 필드의 복원을 하고, 두 번째 단계에서는 획득한 광학 필드를 기반으로 확산 방정식의 역문제를 풀어 흡수함수 ${\mu}$ (absorption coefficient)를 산출한다. 본 연구에서는 두 번째 단계에 해당하는 역문제의 해를 구하기 위하여 수치해석적인 최소화 문제로 변환하고, 수치적 팬텀을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 전통적인 기울기 하강 방법을 이용하여 역 문제 시뮬레이션의 결과를 보였다. 전변동 정규화 기반의 최소화 문제를 제안하여 기울기 하강 방법의 결과에서 보인 번짐 효과를 개선하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권1호
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• pp.27-34
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• 2007

호흡운동 조절 방사선치료 시 환자체표면 움직임을 추적하여 실시간 보정하고자 한다. 본 연구에서 사용한 시스템은 치료테이블에 기반을 둔 동 팬텀(CBMP, couch based computer-controlled motion phantom), 초음파 센서 및 제어, 구동, 분석 프로그램 등으로 구성하였다 동물실험 결과 호흡주기는 2.9초이었고, 호흡진폭은 6mm이었다. 실시간 체표면 추적시스템의 유용성 평가에 중요한 항목인 호흡운동 획득-보정간의 지연시간은 $2.34{\times}10^{-4}sec$ 초이어서 호흡운동 조절 방사선치료 시 사용할 수 있는 새로운 실시간 체표면 추적 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.