• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권2호
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• pp.81-86
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• 2007

영상유도 방사선치료의 대표적 방법의 하나로 선형가속기에 부착된 on-board imager (OBI) 영상장치를 사용하여 획득한 cone-beam CT (CBCT) 영상이 정밀 방사선치료 시 환자 정렬 오류를 보정하는데 활용되고 있다. 본 연구에서는 CBCT 영상 획득 시 환자 호흡에 의한 영상 품질과 정보의 변화를 분석하고자 호흡 움직임을 모사할 수 있는 팬텀과 CBCT 영상획득용 팬텀을 제작하고, 여러 움직임 조건에서 획득한 CBCT 영상들과 정지상태에서 얻은 CBCT 영상과의 비교, 분석을 수행하였다. 분석대상 움직임 조건을 구성하는 요소로서 움직임 주기는 5가지(2초, 3초, 4초, 5초, 6초)를 선정하였고, 움직임 변위 크기는 4가지(0.7 cm, 1.6 cm, 2.4 cm, 3.1 cm)를 선정하여 총 20가지의 움직임 조건에서 CBCT 영상을 획득하였다. CBCT 영상의 CT값의 상대적 크기로 비교한 영상 화소 값 강도의 평균 변화는 정지 상태의 영상과 비교하여 변위가 0.7 cm의 경우 71.07%, 1.6 cm의 경우 48.88%, 2.4 cm의 경우 30.60%, 3.1 cm의 경우 17.38% 값을 보였고, 팬텀 움직임 방향의 영상 길이는 정지상태에서 2.1 cm, 움직임 변위가 0.7 cm의 경우 2.66 cm, 1.6 cm의 경우 3.06 cm, 2.4 cm의 경우 3.62 cm, 3.1 cm의 경우 4.04 cm 값을 보여 움직임 변위 크기가 클수록 영상 품질 저하와 형태적 정보의 왜곡정도도 증가하였다. 움직임 주기에 의한 영상품질의 변화는 움직임 변위 크기가 작은 경우를 제외하고는 특별한 영향이 없었다. 본 연구를 통해 환자 호흡에 의한 움직임 변위가 큰 부위의 CBCT 영상을 획득할 때, 영상 품질과 정보에 변화가 발생할 수 있어 이 점을 고려하여 임상에 사용해야 하며, 궁극적으로 호흡 신호와 연동된 CBCT 영상이 필요함을 확인할 수 있었다.로버 + 혼파초지에 비하여 낮은 결과를 보였다(p<0.05). 2년 평균 CPDM 수량은 레드 클로버 + 혼파초지가 2,832kg으로 관행 혼파초지(2,372kg)나 잔디형 초종 + 혼파초지(2,266kg)에 비하여 높은 결과를 나타내었다(p<0.05). 2년 평균 DDM 수량은 레드 클로버 + 혼파초지가 8,881kg으로 관행 혼파초지(8,255kg)나 잔디형 초종 + 혼파초지(7,314kg)에 비하여 높은 결과를 얻었다(p<0.05). 2005년 5회 예취시의 식생비율은 관행 혼파초지는 orchardgrass는 45%, tall fescue 22%, Kentucky bluegrass 5% 및 white clover 24%이었으며, 레드 클로버 + 혼파초지는 orchardgrass 40%, tall fescue 22%, Kentucky bluegrass 4% 및 red clover 31%이었고, 잔디형 초종 + 혼파 초지는 orchardgrass 37%, 잔디형 초종 37%(tall fescue 23%, Kentucky bluegrass 6%, perennial ryegrass 8%) 및 white clover 23%를 유지하였다. 이상의 결과를 종합할 때, 초종과 파종비율에 따른 혼파초지의 건물수량과 사료가치의 차이를 확인할 수 있었으며, 레드 클로버 + 혼파 초지가 건물수량과 사료가치를 높이는데 효과적이었다.\ell}$ 이었으며 , yeast extract 첨가(添加)하여 배양시(培養時)는 yeast extract 농도(濃度)가 증가(增加)함에 따라 단백질(蛋白質) 함량(含量)도 증가(增加)하였다. 7. CHS-13 균주(菌株)의 RNA 함량(含量)은 $4.92{\times}10^{-2 }\;mg/m{\ell}$이었으며 yeast extract 농도(濃度)가 증가(增加)함에 따라 증가(增加)하다가 농도(濃度) 0.2%에서 최대함량(最大含量)을 나타내고

• 핵의학기술
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• 제18권2호
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• pp.28-32
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• 2014

심근 관류 SPECT 검사 중 환자의 움직임은 관류 결손과 인공물을 발생시켜 정확한 진단에 영향을 줄 수 있는 인자이다. 움직임으로 왜곡된 데이터를 보정하는 방법으로 움직임 보정방법이 개발되었고 각 방법마다 사용된 알고리즘이 다르기에 상황에 비교하고자 한다. 실험에 사용된 장비는 GE Ventri Gamma Camera와 Anthropomorphic Torso Phantom을 이용하였다. 팬텀을 환자 조건과 동일하게 하기 위하여 심근에 74 kBq/mL, 연부조직 1.1 kBq/mL, 폐 2.6 kBq/mL, 간 9.6 kBq/mL의 Tl-201을 주입하여 제작하고, 움직이는 상황에서 결손의 변화 관찰 목적으로 심근의 Anterior wall에 임의로 결손을 삽입하였다. 움직이지 않는 정상군과 일정간격(2 cm, 3 pixel) 상하 1회 이동, 상하 반복 이동, 좌우 1회 이동, 좌우 반복 이동한 데이터에 나누어 영상 획득하고 MDC, Hopkins, Stasis 방법을 적용하여 Polar map과 정량분석 Score로 비교 하였다. 환자와 동일한 조건으로 회전각 $6^{\circ}$, 50sec/frame으로 영상 획득하고, OSEM (2 iterations, 10 subsets), Butterworth filter (order 10; cutoff frequency; 0.32 cycle per pixel)를 적용, scatter correction, 감쇠보정은 적용하지 않았다. 팬텀 실험에서 세 가지 방법들에서 MDC 방법이 Visual 인공물 없이 잘 보정하였으나, 환자의 데이터에 이를 적용 하였을 때, 환자마다 움직임 보정방법 적용 결과들이 일정하지 않았다. 이는, 환자의 움직임이 일정하지 않고, 장기내의 동위원소의 비율도 다르기에 발생한다고 생각되며 추가적인 연구와 상황에 맞는 움직임 보정방법의 유동적인 사용이 필요하다고 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.935-942
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• 2021

호흡에 의한 체내 장기의 불수의적 움직임은 방사선 치료 및 진단의 결과에 큰 영향을 주는 요소이다. 본 논문에서는 호흡에 따른 장기 또는 종양의 움직임을 모사하기 위한 움직임 팬텀을 제작하고 다양한 호흡모사 조건에서 ¹⁸F-FDG PET 스캔 영상을 획득하여 호흡에 따른 종양의 움직임 범위와 종양의 크기에 따른 인공물의 수준 및 표준섭취계수 최대값(maximum standardized uptake value, SUVmax)를 분석하였다. 운영체계로 윈도우 CE(Windows CE) 6.0 기반으로 전동액추에이터, 전동액추에이터 포지셔닝 드라이버, PLC(Programmable Logic Controller)을 이용한 위치 및 속도 조절 모듈은 이동거리 0-5 cm와 왕복이동 10회, 15회, 20회에서 정상적으로 동작하였다. 지연시간 100분에서 구의 지름 10, 13, 17, 22, 28, 37mm일 때 각각 80.4, 99.5, 107.9, 113.1, 128.0, 124.8%로 측정되었다. 이동거리가 같을 때 호흡수에 따른 차이는 미미하였다. 호흡수를 20회 하고 이동거리를 1 cm, 2 cm, 3 cm, 5 cm일 때 구의 지름이 10, 13, 17, 22, 28, 37 mm에서 이동거리가 길어질수록 구의 크기가 작은 것 부터영상의 구분 능력이 저하되었다. 정지영상에 비하여 이동거리를 5 cm로 하였을 때, 표준섭취계수의 최대값은 구의 지름이 10, 13, 17, 22, 28, 37 mm에서 각각 18.0%, 23.7%, 29.3%, 38.4%, 49.0%, 67.4%이었다.

• 정보과학회 논문지
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• 제43권3호
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• pp.353-361
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• 2016

폐암 환자의 영상유도 방사선 치료의 경우 환자의 호흡 및 심장박동에 따라 종양의 움직임이 변화할 수 있으므로 치료 시 종양의 움직임을 추적하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 치료계획용 4D MDCT 영상과 치료 시 획득한 4D CBCT 영상의 3차원 영상 정보를 기반으로 종양 움직임을 추적하는 방법을 제안한다. 첫째, 효율적으로 치료 시 종양의 움직임을 추적하기 위해 치료계획용 4D MDCT 영상에서 획득한 종양 움직임 모델을 통해 종양의 전역적 움직임을 예측한다. 둘째, 종양 움직임 추적의 정확성을 높이기 위해 4D CBCT 영상에서 종양 주변의 구조적 정보를 이용해 세부적 움직임을 보정하여 종양의 지역적 움직임을 예측한다. 제안방법의 성능 평가를 위해 디지털 팬텀을 이용해 실험한 결과, 지역적 움직임을 고려했을 때 전역적 움직임만 보정한 경우보다 종양 위치화 오류가 45% 감소하였다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제25권4호
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• pp.268-277
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• 2007

목적: 호흡에 의한 종양의 움직임은 사이버나이프를 이용한 정위적 방사선수술과 같은 정확한 치료에 있어 고려할 만한 방해 요인이다 이 연구에서는 사이버나이프를 이용한 방사선 수술의 Interplay현상을 보고자 팬텀을 움직이게 하고 또한 움직이지 않게 하여 선량 분포의 왜곡을 조사하였다. 대상 및 방법: 팬텀은 $2.5{\times}2.5{\times}5.0$ 인치의 4개의 직육면체로 구성된 폴리에틸렌과 2장의 Gafchromic 필름으로 구성되었다. 치료 계획은 20, 30, 40, 50 mm지름을 가진 구를 가상하여 사이버나이프 치료기를 이용하여 104개의 빔 방향과 single center mode의 치료 계획 하에 총 30 Gy를 조사하였다. 특별히 제작된 로봇은 팬텀을 좌우, 전후, 두미쪽으로 각각 5, 10, 20 mm 움직이도록 고안되었다. 필름의 optical density을 이용하여 정적인 상태의 팬텀과 로봇에 의해 움직일 때의 팬텀의 선량 분포를 구하였다. 결 과: 정적인 상태에서 종양을 모두 포함할 수 있는 최소의 등선량은 20 mm 종양의 경우 80%, 30 mm에 84%, 40 mm에 83%이며 50 mm 종양에 80%였다. 정적인 상태와 움직일 때의 팬텀 사이에서 발생한 선량 분포의 차이(gap)는 20 mm 종양에서 두미방향으로 각각 3.2, 3.3 cm이며 오른쪽 3.5 mm, 왼쪽 1.1 mm였다. 30 mm 종양의 경우는 각각 3.9, 4.2, 2.8과 0 mm였고 40 mm 종양은 각각 4.0, 4.8, 1.1, 0 mm였다. 50 mm 종양의 경우 각각 3.9, 3.9, 0.0 mm였다. 결 론: 20 mm의 적은 종양을 치료할 때 80%의 등선량이 계획되더라도 움직이는 실제 치료에 있어 종양 움직임을 보완하기 위하여 60% 등선량으로 처방할 필요가 있다. 이때 두 등선량 곡선의 차이는 5 mm정도이다. 또한 30, 40과 50 mm의 종양에서는 움직임을 보완하기 위하여 등선량 곡선을 70%정도로 처방할 필요가 있다. 이때의 차이도 약 5 mm 미만이다. 이는 사이버나이프를 이용한 방사선수술 시 움직임 그 차체 보다 여유폭을 적게 줄 수 있다는 의미이며 이는 일반 방사선치료와 다른 점이라 할 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권3호
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• pp.198-203
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• 2013

일반적으로 호흡연동방사선치료(gated radiation therapy)의 평가를 위해 호흡에 의한 장기의 움직임을 모사하는 움직이는 팬텀(moving phantom)을 사용한다. 표적(target)은 모든 방향으로 움직이기 때문에 모든 방향의 움직임을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 감마지표(gamma index) 분석을 통한 호흡연동방사선치료의 평가방법을 제시하고 움직임영역(motion range)에 따른 적절한 연동창(gating window)의 크기를 알아보고자 한다. 두미축(craniocaudal) 방향으로 움직임을 모사하는 팬텀을 제작하였다. 이 팬텀은 움직이는 받침대(moving platform), 2차원 이온전리함배열(I'm MatriXX, IBA Dosimetry, Germany), 및 고체물팬텀(solid water phantom)으로 이루어졌다. 6 MV 에너지의 광자선을 $4{\times}4cm^2$의 조사면(field size)으로 호흡연동방사선치료 시스템을 이용하여 팬텀을 각각 1, 2, 3, 4, 및 5 cm 만큼 움직이도록 하고 방사선을 조사하였다. 연동창은 각각 40~60%, 30~70%, 및 0~90%으로 설정하였다. 2차원 이온전리함배열은 각 시나리오에 따라 선량분포를 획득하였고 $4{\times}4cm^2$ 조사면으로 정지한 상태에서 조사한 선량분포와 비교하였다. 허용범위를 3%/3 mm로 설정하고 감마지표를 계산하였다. 연동창(gating window)의 크기가 클수록 합격률(pass rate)는 낮아졌고, 운동영역(motion range)이 커질수록 합격률은 낮아졌다. 호흡연동방사선치료를 시행하지 않고 운동영역이 2 cm의 병소를 치료할 경우 합격률은 96% 이하로 현저히 떨어졌다. 그러나 호흡연동방사선치료를 시행하면 합격률은 99% 이상으로 올릴 수 있었다. 운동영역이 4 cm 이상일 경우 호흡연동방사선치료를 하더라도 연동창을 30~70%로 선택할 경우 합격률이 97%를 넘지 못하였다. 그러나 연동창을 40~60%를 선택할 경우 합격률은 99% 이상이었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.91-98
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• 2023

본 논문에서는 자체 제작한 움직임 팬텀을 이용하여 다양한 호흡모사를 하고, PET/CT 장비 내의 데이터기 기반 보정프로그램을 적용하여 영상을 획득하고, 영상의 SUVmax 및 병변 부피를 분석하여 호흡에 따른 장기 또는 종양의 움직임으로 인한 인공물의 감소효과를 확인하였다. 이동거리 3 cm에서 데이터 기반 게이팅을 적용한 영상이 데이터 기반 게이팅을 적용하지 않은 영상보다 SUVmax가 팬텀 구의 지름이 10 mm, 13 mm, 17 mm, 22 mm, 28 mm, 37 mm에서 각각 2.37, 2.02, 1.44, 1.20, 0.42, 0.52 향상시키는 것으로 나타났고, 향상률로 표시하면 각각 72.5%, 73.3%, 51.3%, 25.8%, 8.6%, 7.2%이었다. 크기가 작은 병소의 SUVmax의 개선효과가 크게 나타났다. 데이터 기반 게이팅을 적용하지 않았을 때에 비하여 적용하였을 때에 1 cm, 2 cm, 3 cm에서 각각 5%, 12%, 18%의 영상의 면적이 감소하는 개선효과가 있었고, 그리고 움직임에 의한 인공물이 클 때 감소 효과도 커졌다. 데이터 기반 게이팅을 적용하면 검사절차가 간소화되고, 사술자의 피폭선량 감소효과와 더불어 호흡으로 인한 인공물을 감소시켜 영상의 질을 개선할 수 있음을 확인하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권2호
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• pp.115-121
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• 2012

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.