• 전자공학회논문지SC
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• 제43권6호
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• pp.68-75
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• 2006

고 에너지 방사선을 이용하여 종양을 치료하는 과정 중 발생되는 오차를 확인하여 보다 정교한 치료를 수행함으로써 방사선치료 효율을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 지금까지 주로 사용되어진 필름을 이용한 아날로그 방식대신 실 시간적으로 영상을 얻을 수 있는 디지털 방식의 비디오 기반 전자 포탈 영상 장치를 개발하였다. 시스템은 $Gd_2O_2S$ 인광판, $45^{\circ}$반사경 및 후레임 그래버를 이용 비디오 기반 전자 포탈 영상 장치를 제작하였으며 이를 방사선치료기의 QA장치로 활용하고자 하였다. 이 장치를 이용 치료기 자체의 정확도를 검증하기 위해 방사선 조사면 검증을 수행하였다. 방사선 조사면이 콜리메이터 회전오차에 의해 약 $0.6^{\circ}$틀어짐을 전자 포탈 영상 장치를 통해 획득된 영상의 윤곽선을 검출한 후 알 수 있어서 치료 위치 설정 중 발생할 수 있는 오차 확인을 위한 방사선 치료장치의 Q.A도구로 사용할 수 있었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권2호
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• pp.119-127
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• 2000

금속판/형과스크린 계측기와 CCD 카메라를 이용한 방사선영상장치가 현재 전자포탈영상에 널리 쓰이고 있다. 이 장치의 효율적인 영상획득을 위해 계측효율이 좋고, 공간분해능력이 뛰어난 금속판/ 형과스크린 계측기의 두께를 최적화할 필요가 있었다. 이 논문에서는 금속판과 형광스크린의 두께가 계측효율과 공간분해능에 미치는 영향이 연구되었다. 이 결과는 치료 엑스선 영상장치에 쓰일 수 있는 금속판/형과스크린 계측기의 최적화된 두께를 결정하는데 쓰일 수 있다. 몬테칼로 방법을 이용하여 계산한6 MV 선형가속기에서 발생되는 엑시선의 에너지 스펙트럼을 바탕으로, 여러 가지 두께의 금속판/형광스크린에 대하여 계측효율과 공간분해능을 계산하였고, 이를 실험을 통해 검증하였다. 계측효율은 입사된 엑스선의 에너지가 형광스크린에 흡수된 비율로 계산되며, 공간분해능은 흡수된 에너지의 공간 분포를 통해 계산되었다. 계측효율은 금속판의 두께에 의해, 공간분해능은 형광스크린의 두께에 의해 결정될 수 있음을 본 연구를 통해 확인할 수 있었고, 이로써 특정이용에 관련된 금속판/형광스크린의 두께에 대한 서로 보상 (trade-off) 관계에 있음을 계산과 측정결과를 통해 확인할 수 있었고, 이로써 특정이용에 관련된 금속판/형광스크린 계측기의 최적화된 두께를 산출할 수 있게 되었다. 계산을 바탕으로 CCD를 이용한 전자포탈영상장치의 시작품을 설계 및 제작하였고 팬텀을 이용하여 영상을 얻었다. 단일 프레임 영상은 노이즈가 많으나, 프레임 평균 방법을 이용하여 영상의 질을 향상시킬 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권2호
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• pp.77-84
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• 2012

목 적: 필름평가방법을 대신하여 전자포탈영상을 이용한 기하학적 정도관리 실시간 분석 프로그램을 개발하고자 한다. 대상 및 방법: 전자포탈영상장치(Electronic Portal Image Device, EPID)가 선형가속기(CL-iX, Varian, USA)의 하부에 고정된 구조 때문에 발생되는 문제를 해결한 후 Eclipse treatment planning system (Version 8.1, Varian, USA)으로 기하학적 정도관리 항목을 생성하였다. 치료실의 4DTC (Version 10.2, Varian, USA)에서 전자포탈영상(single exposure before plan)을 생성하고 항목별로 빔을 조사하였다. Off-line review에서 전자포탈영상을 획득하고 이를 자체 개발한 기하학적 정도관리 실시간 분석 프로그램으로 평가하였다. 평가 방법으로 치료 중 오차(Intra-fraction error)는 모든 절차를 같은 날에 동일 조건으로 5회 연속 실시하여 분석하였고 치료 간 오차(Inter-fraction error)의 확인을 위해 모든 절차를 동일 조건에서 10일간 실시한 후 Iso-align$^{TM}$ quality control device를 이용한 필름평가방법과 비교하였다. 측정 및 분석 시간은 장치의 셋업에서 데이터 획득까지의 시간과 이후 분석완료까지 소요된 시간으로 구분하여 측정한 후 사용자와 수행과정의 편의성도 비교하였다. 결 과: 빛-방사선조사면 일치, 콜리메이터 회전축, 환자테이블 회전축, 갠트리 회전축 항목에서 각각 평균 0.1, 0.2, 0.3, 0.2 mm의 치료 중 오차 값을 확인하였다. 10일간의 연속된 정도관리를 통해 치료 간 오차를 확인한 결과 항목별로 각각 평균 1.7, 1.4, 0.7, 1.1 mm의 오차 값을 얻었다. 그리고 측정 시간은 필름평가방법과 전자포탈영상을 이용한 방법에서 각각 평균 36분, 15분이 걸렸고 분석 시간은 평균 30분, 22분이 소요되었다. 결 론: 전자포탈영상을 이용하여 기하학적 정도관리를 실시할 경우 정도관리 도구로서 유용함을 알 수 있었다. 필름 미사용에 따른 비용 절감의 이점뿐만 아니라 측정 및 분석 시간도 줄일 수 있어 사용자 편의성이 커지고 필름 현상 과정 등의 생략으로 수행과정도 개선할 수 있었다. 또 자체 개발한 기하학적 정도관리 실시간 분석 프로그램으로 평가가 완료된 영상은 데이터화가 가능하여 자료의 보관이 용이해진다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권3호
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• pp.151-160
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• 2003

삼차원 입체조형방사선치료나 세기조절방사선치료와 같은 다엽시준기(Multileaf Collmator, MLC)를 이용하는 보다 복잡한 방사선 치료 기술은 다엽시준기의 위치 및 운동의 검증의 중요성을 증가시키고 있다. 이러한 다엽시준기의 검증은 신뢰성과 그동안 축척된 경험적 검증능력으로 인하여 주로 필름을 가지고 수행되어왔다. 그러나 전자포탈영상장치(Electornic Portal Imaging Device, EPID)의 사용의 편이성과 디지털 영상 제공 능력은 낮은 임상편이성, 효율성, 비용대 수익률에도 불구하고 정기적인 정도확립(Quality Assurance, QA)에 현실적인 필름의 대체재로 관심을 모아왔다. 본 연구에서는 EPI를 활용한 다엽시준기의 정기적인, 특히 일간 정도확립법을 개발하였다. 정기적 정도확립을 위한 전자포탈영상(Electronic Portal Imaing, EPI)의 적용가능성에 대한 검증은 방사선 조사시 동시에 획득된 필름과 다엽시준기의 제어장치에 입력한 다엽시준기의 처방과의 비교를 통해 수행되었다. 특별히 설계된 두가지 형태의 시험형(test pattern)이 영상 획득 및 비교에 적용되었다. 정성적인 온라인 육안 검증과 함께 윤곽 검출 알고리듬을 이용한 정량적인 오프라인 분석이 검증 절차에 이용되었다. 결론적으로, 본 연구에서 개발된 EPI를 이용한 다엽시준기의 일간 정도확립법은 필름의 정확도를 가지고 편리하게 수행될 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제46권3호
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• pp.44-51
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• 2009

고 에너지 방사선을 이용하여 종양을 치료하는 과정 중 발생하는 오차를 확인하여 보다 정교한 치료를 시행하는 것은 매우 중요하다. 특히, 두경부 종양을 치료하기 위해 작은 조사면에 방사선을 집중 조사하는 정위 방사선 분할치료와 같은 특수 치료에서는 치료위치의 확인을 더욱 요구하고 있다. 작은 조사면에 고선량의 방사선을 표적체적에 집중 조사하는 정위 방사선 분할 치료법에서 치료 중심점의 정확도 검증은 매우 중요하므로 표적에 3mm 납 볼을 놓고 정위 방사선 분할 치료용 25mm 콘을 장착한 후 얻은 전자 포탈 영상으로부터 콘 원의 중심점과 볼 원의 중심점을 영상처리를 통해 서로 비교해 본 결과 1픽셀(0.76mm)의 정확도까지 얻을 수 있었다. 정위 방사선 분할 치료에 전자 포탈 영상 장치를 적용하여 치료위치오차 여부를 검증하였다. 이를 위해 첫 번째 정위 방사선 분할 치료 영상과 임의로 2mm 이동시킨 후 얻은 영상의 두개골 외곽선을 검출한 후 서로 비교해 본 결과 발생된 2mm 오차를 검증할 수 있었다. 본 논문에서는 개발된 비디오 기반 전자포탈영상장치와 정위 방사선 분할치료장치를 이용하여 실시간적으로 포탈영상을 획득할 수 있었으며 치료위치 검증을 통해 보다 정교한 방사선 치료를 할 수 있으리라 본다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권3호
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• pp.127-136
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• 1998

전자포탈영상장치 (EPID)를 의료용 선형가속기의 QC/QA로 이용할 수 있게 하고 이 시스템의 유용성을 평가할 목적으로, 의료용 선형가속기의 기하학적 QC/QA 항목 중 빛-광자선 조사면 일치, 콜리메이터 회전축, 캔트리 회전축 등을 분석할 수 있고 임상응용에의 유용성을 실용적으로 수행할 수 있는 GUI(Graphic User Interface) 방식의 소프트웨어를 개발하였다. 상용 전자포탈영상장치에서 수집한 영상을 네트워크를 통해 수집하고, 이 영상을 조작할 수 있는 OQuE (On-line quality assurance system using electronic portal imaging) 시스템을 PC 상에서 구현하였다. EPID는 Portal Vision(Varian, USA)을 사용하였고, 시스템의 유용성 검증을 위해 CL/2100/CD (Varian, USA)의 의료용 선형가속기를 이용하여 기하학적 QC/QA 성능과 임상응용에의 유용성을 평가하였다. 빛-광자선 조사면 일치를 ～1mm의 정밀ㆍ정확도로 평가할 수 있었다. 콜리메이터 또는 갠트리, 카우치 회전축 역시 4 개의 방사선 방향에 대한 영상을 중첩시켜서 중첩된 영상이 이루는 교점을 분석하여 구할 수 있었다. 빛-광자선 조사면 일치는 조사면별로 각각 영상을 얻고, 이들의 확대 영상과 중첩 영상을 보면서 중력장 중심 (center of gravity) 을 계산한 결과 5$\times$5 $cm^2$에서 0.2 mm, l0$\times$10, 15$\times$15, 20$\times$20 $cm^2$에서 0.3 mm내에 들어옴을 알 수 있었고 Upper Jaw 회전축은 $\pm$0.2 mm, Lower Jaw 회전축은 $\pm$0.1mm, 갠트리 회전축은 앞뒤 방향으로 $\pm$0.3 mm, 좌우 방향으로 $\pm$0.7 mm 내에 들어옴을 알 수 있었다. 카우치 회전측은 $\pm$0.2 mm 이내에 들어옴을 알 수 있었다. 영상수집 시간은 필름에 비해 훨씬 짧았으며, 그 분석 또한 객관적이고 정량적으로 이룰 수 있어서 전자포탈영상장치가 의료용 선형가속기의 QC/QA 도구로서 적당함을 알 수 있었다. 그리고 기준영 상과 포탈영상의 필드경계와 해부학적 모양을 분석함으로써 임상응용에의 유용성을 평가할 수 있었다. 적절한 사용자 편의를 보완하면 이 소프트웨어는 의료용 선형가속기의 기하학적인 성능평가 및 임상에 적극 활용할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권1호
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• pp.24-31
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• 2006

유방암 환자의 방사선치료에 있어 치료도중(intrafractional) 및 분할 치료 간(intefractional)에 발생되는 오차를 측정하는 자동분석소프트웨어를 개발하였다. 오차 분석 결과는 3차원 입체조형 방사선치료를 임상에 적용하기에 앞서 적절한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)을 설정하는 데 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 전자포탈영상장치(Electrical Portal imaging Device, EPID)로써 Portal Vision LC250 액체 충전형 이온화 검출기를 사용하였다(fast frame-averaging 모드, 초당 1.4 프레임, 256X256 픽셀). 12명의 환자에 대해 최소 7일 이상씩 영상을 획득하였다. 매 치료마다 평균 8 내지 9개의 영상을 각 빔에 대해 얻었다(분당 400 MU 선량률). 총 2,931 (720 측정을 포함하는)개의 영상을 정량적으로 분석할 수 있는 자동화 영상 분석 소프트웨어를 개발하였다. 이를 통해 호흡으로 인해 발생하는 치료도중 오차와 분할 치료간 발생하는 분할치료오차의 표준편차($\sigma$)들을 계산하였다. 신뢰 구간 95%로 임상표적체적(Clinical Target Volume, CTV)을 포함할 수 있는 PTV 마진은 $2\;(1.96\;{\sigma})$으로 계산되었다. 주로 호흡으로 인해 유발되는 치료도중오차를 보상하기 위해 필요한 PTV 마진은 2 mm에서 4 mm이었다. 반면에 분할 치료간 오차를 보상하기위해 필요한 PTV 마진은 7 mm에서 31 mm이었다. 12명의 환자에 대한 전체 평균오차는 17 mm이었다. 분할치료 간 오차는 호흡에 의해 유발되는 치료도중 오차에 비해 2배에서 15배까지 더 크게 나타났다. 유방암 치료에 있어 3차원 입체정형조사나 세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)를 적용하기에 앞서 반드시 셋업 오차의 크기를 측정하여 PTV에 적절히 반영되어야 한다. 유방에 대한 3차원 입체정형조사나 세기조절방사선치료를 위해 반드시 필요한 것은 아니지만, 큰 PTV 마진을 줄여주기 위해서는 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)가 매우 유용하게 이용될 수 있다. 전자포탈영상장치 들은 본 보고서에서 기술한 바와 같은 자동분석소프트웨어를 반드시 포함하여야 한다. 이를 통해 수많은 EPID 영상들을 자동화 처리하고 오차분석을 시행함으로써 각 병원의 임상적용 방법 및 환경에 따라 상이하게 나타날 수 있는 오차의 크기를 감안한 적절한 PTV마진을 구하는데 도움을 얻을 수 있다. 이러한 장치들은 또한 최소의 노력으로 환자 치료를 관찰할 수 있는 귀중한 정보를 제공해 준다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제11권2호
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• pp.117-122
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• 2000

해상도가 뛰어나며 디지털영상으로 저장하므로 공간에 제약을 받지 않으며 재사용이 가능하다는 장점으로 현재 국내 병원에서는 Imaging Plate(IP)가 필름을 대체해가고 있는 추세에 있다. 본 연구는 진단용으로 사용되는 If를 이용하여 치료영역에서 선량측정용도로의 가능성 여부를 알아보고자 하였다. 실험을 하는데 사용되었던 IP는 Fuji사의 ST-V$_{A}$라는 모델이고 가속기는 Varian 2100C의 6 MV 광자선을 사용하였다. 먼저 전리함으로 측정한 심부선량을 기준으로 If로 측정한 값과 비교를 하였다. 조사문 선량(portal dose)을 측정하기 위하여 SSD=100 cm 위치에 두께 14 cm 되는 폴리스틸렌 팬텀을 놓고 그 밑에 전자포탈영상기구(Electronic Portal Imaging Device: EPID)가 위치한 지점에서 상대적 흡수선량(Off Axis Ratio: OAR)을 측정 그리고 계산하였다. 이때 전리함, 필름(Kodak X-Omat V) 및 IP를 전자포탈영상기구와 같은 위치에 놓고 측정을 하였고 이에 더하여 EGS4 몬테칼로전산모사를 통하여 조사문 선량을 계산하였다. 심부선량(PDD)을 측정한 결과 IP는 BaFBr:Eu$^{2+}$의 인광물질로 이루어져 있기 때문에 물보다 전자밀도가 높아 산란선에 매우 민감함을 알 수 있었다. 따라서 현재 진단영역에서 사용되고있는 IP는 심부선량측정계로는 적합하지 않다. 그러나 IP는 반음영외부부분(outside penumbra)을 제외한 조사문 선량측정에 비교적 정확한 것으로 밝혀졌다 또한 IP를 치료위치 확인용으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제25권1호
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• pp.57-67
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• 2013

목 적: 방사선 치료 중 정확한 환자의 셋업 확인과 선량 측정용으로 사용되었던 film을 대신 하여 현재는 전자포탈영상장치(EPID)가 장착된 장비가 증가하고 있다. 이에 본 논문은 전자포탈영상장치 사용 시 자세확인의 정확성과 선량측정의 유용성을 평가해 보고자 한다. 대상 및 방법: 대한방사선치료학회, 대한방사선종양학회, Pubmed에서 "EPID", "Portal dosimetry", "Portal image", "Dose verification", "Quality control", "Cine mode", "Quality - assurance", "In vivo dosimetry"와 같은 용어로 검색하여 획득한 50개의 자료(1997~2012)를 대상으로 EPID의 역사와 선량측정(dosimetry), 자세확인(set-up verification), EPID 특성으로 구분하여 EPID의 유용성을 분석 하였다. 결 과: EPID는 1세대 Liquid-filled ionization chamber, 2세대 Camera based fluroscopic, 3세대 Amorphous-silicon 순으로 발전하였으며, EPID 촬영 모드에는 크게 EPID mode, Cine mode, Integrated mode로 나뉜다. 필름과 EPID의 절대선량정확성 평가를 한 결과 EPID는 1%, EDR2 필름은 3% 이내로 나타나 오차 측정 정확도가 필름에 비해 EPID가 우수하다는 것을 알 수 있었고, 치료계획 시스템으로부터 계산된 기준 조사면과 EDR2 필름, EPID로 측정한 기준 조사면의 선량 분포를 중첩하여 감마 분석한 결과 필름과 EPID 모두 허용기준 3%/3 mm와 2%/2 mm에서 감마값이 1을 초과하는 화소(r%>1)가 전체 화소의 2% 이내였다. 또한 업무 부하 비교에 있어 세기조절방사선 치료에서 전 과정 QA를 수행하는데 소요되는 시간은 EDR2 필름이 약 110분, EPID가 약 55분으로 측정되었다. 결 론: 전자포탈영상장치의 이용은 선량측정과 자세확인에 있어 기존의 복잡하고 번거로웠던 film과 전리조(Ionization chamber)를 대체하기에 충분하였으며, 특히 세기조절방사선치료의 정도관리에 있어 매우 유용하고 효율적이며 정확한 선량 측정 장치임을 알 수 있었다. 또한, 전자포탈영상장치를 이용한 Cine mode 촬영은 횡격막의 움직임에 따라 유동성이 큰 폐와 간의 경우나 자세의 안정성이 불안한 직장암 환자의 경우 추가 선량 없이 실시간으로 종양의 위치를 확인 할 수 있다는 장점이 있어 최적의 방사선 치료 구현이 가능하리라 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권2호
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• pp.59-65
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• 1997

전자포탈영상장치 (EPID)를 이용하여 의료용 선형가속기의 기하학적인 요소를 성능 평가할 수 있도록 고안하였다. light field와 radiation field 의 일치, 콜리메이터 회전축, 갠트리 회전축 크기 등을 측정하였다. EPID에서 수집한 영상정보를 이용하여 radiation-light field 일치여 부를 1mm 이내의 정밀도를 갖고 평가하였으며, 콜리메이터, 갠트리 회전축 역시 4개의 방사선 방향에 대한 영상을 중첩시켜서 중첩된 영상이 이루는 교점을 분석하여 구할 수 있었다. 이 방법으로 선형가속기의 기하학적인 QC/QA를 객관적이고 정량적으로 시행할 수 있었다.