• Journal of Korean Neurosurgical Society
• /
• 제63권2호
• /
• pp.237-247
• /
• 2020

Objective : Fixation of the C1-2 segment is challenging because of the complex anatomy in the region and the need for a high degree of accuracy to avoid complications. Preoperative 3D-computed tomography (CT) scans can help reduce the risk of complications in the vertebral artery, spinal cord, and nerve roots. However, the patient may be susceptible to injury if the patient's anatomy does not match the preoperative CT scans. The intraoperative 3D image-based navigation systems have reduced complications in instrument-assisted techniques due to greater accuracy. This study aimed to compare the radiologic outcomes of C1-2 fusion surgery between intraoperative CT image-guided operation and fluoroscopy-guided operation. Methods : We retrospectively reviewed the radiologic images of 34 patients who underwent C1-2 fusion spine surgery from January 2009 to November 2018 at our hospital. We assessed 17 cases each of degenerative cervical disease and trauma in a study population of 18 males and 16 females. The mean age was 54.8 years. A total of 139 screws were used and the surgical procedures included 68 screws in the C1 lateral mass, 58 screws in C2 pedicle, nine screws in C2 lamina and C2 pars screws, four lateral mass screws in sub-axial level. Of the 34 patients, 19 patients underwent screw insertion using intraoperative mobile CT. Other patients underwent atlantoaxial fusion with a standard fluoroscopy-guided device. Results : A total of 139 screws were correctly positioned. We analyzed the positions of 135 screws except for the four screws that performed the lateral mass screws in C3 vertebra. Minor screw penetration was observed in seven cases (5.2%), and major pedicle screw penetration was observed in three cases (2.2%). In one case, the malposition of a C2 pedicle screw was confirmed, which was subsequently corrected. There were no complications regarding vertebral artery injury or onset of new neurologic deficits. The screw malposition rate was lower (5.3%) in patients who underwent intraoperative CT-based navigation than that for fluoroscopy-guided cases (10.2%). And we confirmed that the operation time can be significantly reduced by surgery using intraoperative O-arm device. Conclusion : Spinal navigation using intraoperative cone-beam CT scans is reliable for posterior fixation in unstable C1-2 pathologies and can be reduced the operative time.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
• /
• 제33권3호
• /
• pp.335-343
• /
• 2006

본 논문에서는 수술 전에 획득한 전산화 단층촬영영상에서 추출한 3차원 정보를 수술 중에 획득한 2차원 X-선 투시영상에 실시간으로 표시하기 위하여 표식기 기반 고속 2차원-3차원 영상정합 방법을 제안한다. 정합과정은 전처리 과정과 실시간 정합 과정으로 나누어진다. 전처리 과점에서 가장 많은 계산량을 필요로 하는 DRR의 생성을 그래픽 하드웨어를 이용하여 고속으로 생성하고, 표식기를 부착한 심장 모형데이타에서 자동으로 표식기를 탐색 추출 한다. 실시간 정합 과정은 주축 정합을 이용한 평면 내부 정합과 구좌표계에서 최소 오차 탐색 방법을 이용한 평면 외부 정합 방법으로 분리하여 계층적으로 정합하여 탐색 범위를 6자유도에서 2자유도로 개선하였다. 본 제안방법은 실시간 계산을 최소화함으로써 정확성을 유지하면서 정합의 효율성을 개선하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.422-427
• /
• 2014

This study provides a method to detect blood vessels shape using image processing techniques with the help of fluoroscopy equipments, providing high precision information about vessels' location and shape of inner path. It will assist for checking and monitoring the position of operating tools during vascular interventional treatment. The blood vessels shapes are gathered with X-ray images when a fluorescent medications are injected into patient's vessel and those images are processed for getting the boundaries of vessels. Then these data are merged with real-time CT-images. These image processing systems and procedures recognize the catheter, though continued computing algorithms are very useful for observer part on the automatic control system.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제14권2호
• /
• pp.90-98
• /
• 2003

목적 : 척수에 전이가 가능한 뇌종양 치료를 위한 두개척수 방사선치료를 전산화단층촬영장치(volumetric spiral CT)와 입체조준장치(CT simulator) 및 3차원 조형치료계획장치(3D conformal planning system)를 이용한 두개척수 방사선치료계획 방법을 개발하고 기하학적 검증을 통하여 유용성과 정확성을 평가한다. 방법 : 연세암센터 방사선종양학과에서 두개척수 방사선치료를 받은 환자 11명을 대상으로 전산화 단층촬영을 이용한 입체 모의치료계획과 3차원 방사선조형치료를 시행하였다. 중증의 뇌종양 환자의 두경부는 두부고정틀(thermoplastic mask, $Aquaplast^{R}$)로 고정시키고, 전신은 $Vac-Loc$ $Aquaplast^{R}$ (전성물산, 한국)으로 고정한 후 전산화단층촬영장치(Spiral CT)를 이용하여 전신체적영상(volumetric image)을 얻었다. 환자자세의 재현성 확인 및 검증을 위해 두부에 세 개의 점과 전신에 기준선 및 기준점 등을 표시하였다. 이후 입체조준장치(CT-simulator)의 가상현실영상(virtual fluoroscopy)에서 인체의 크기와 방향에 제약이 없고 치료 침대와 고정기구에 대한 시각장애를 제거함으로써 자유롭게 모의치료를 할 수 있었으며, 조사면과 선속을 결정하고 디지털화재구성사진(digitally reconstructed radiography, DRR)과 디지털화합성사진(digitally composited radiography, DCR)을 통하여 분해능이 좋은 화질의 투시 및 모의치료영상을 획득하였다. 기하학적 검증은 치료중심점 이동시 얻은 모의치료영상과 첫 치료 시에 얻은 조사면 검증 사진(port verification film) 등을 전산화단층촬영영상으로부터 재구성한 DRR 영상과 시각적, 정량적으로 비교, 분석 였다. 결론 : 입체조준장치와 3차원 방사선치료계획 장치 등을 이용하여 두개척수 방사선 치료계획을 신속하고 정확하게 원활히 수행할 수 있었다. 가상현실영상에서 대부분의 설계작업이 이루어지므로 환자의 자세고정을 요하는 시간은 전신체적 영상을 얻는 10분 이내이므로 환자의 불편을 줄일 수 있을 뿐 아니라 모의치료과정 중의 체위 변동 변수를 제거할 수 있었다. 또한 전산화단층촬영영상을 얻음으로써 중요정상조직인 안구, 척수 등을 정확하게 설정할 수 있었고, 조사면 결정과 차폐의 정확성을 증진시킬 수 있었다. 환자자세오차는 디지털화재구성사진과 치료 시마다 얻은 포트필름에서 치료중심점과 척수 사이의 거리를 측정하여 3 mm 이내의 정확성을 얻을 수 있었다. CT조준장치를 이용한 중추신경계의 방사선 입체조형치료는 가상현실모의치료계획으로 두개척수의 방사선치료를 정확하고 용이하게 실현할 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.53-59
• /
• 1999

The aim of this study is to improve the accuracy of field placement and junction between adjacent fields and block shielding through the use of a computed tomography(CT) simulator and virtual simulation. The information was acquired by assessment of Alderson Rando phantom image using CT simulator (I.Q. Xtra - Picker), determination of each field by virtual fluoroscopy of voxel IQ workstation AcQsim and colored critical structures that were obtained by contouring in virtual simulation. And also using a coronal, sagittal and axial view can determine the field and adjacent field gap correctly without calculation during the procedure. With the treatment planning by using the Helax TMS 4.0, the dose in the junction among the adjacent fields and the spinal cord and cribriform plate of the critical structure was evaluated by the dose volume histogram. The pilot image of coronal and sagittal view took about 2minutes and 26minutes to get 100 images. Image translation to the virtual simulation workstation took about 6minutes. Contouring a critical structure such as cribriform plate, spinal cord using a virtual fluoroscopy were eligible to determine a correct field and shielding. The process took about 20 minutes. As the result of the Helax planning, the dose distribution in adjacent field junction was ideal, and the dose level shows almost 100 percentage in the dose volume histogram of the spinal cord and cribriform plate CT simulation can get a correct therapy area due to enhancement of critical structures such as spinal cord and cribriform plate. In addition, using a Spiral CT scanner can be saved a lot of time to plan a simulation therefore this function can reduce difficulties to keep the patient position without any movements to the patient, physician and radiotherapy technician.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제20권2호
• /
• pp.165-171
• /
• 2002

목적 : 척수에 전이가 가능한 뇌종양 치료를 위한 두개척수 방사선치료 시 복와위가 불가능한 경우 전산화단층촬영모의치료장치(volumetric spiral CT)와 가상모의 치료기(virtual simulator) 및 3차원 방사선치료계획장치를 이용하여 배와위로 두개척수 방사선치료계획 방법을 개발하고 기하학적 검증을 통하여 유용성을 고찰하고자 하였다. 대상 및 방법 : 2005년 5월에서 2001년 12월까지 연세암센터 방사선종양학과에서 배와위로 두개척수 방사선치료를 받은 환자 9명을 대상으로 하였다. 복와위가 불가능한 중증의 뇌종양 환자를 배와위로 하여 두경부는 두부고정틀 (thermoplastic mast $Aquaplast^{circledR}$) 로 고정시키고, 전신은 $Vac-Loc^{\circledR}$ (전성물산, 한국)으로 고정한 후 전산화단층촬영모의치료장치를 이용하여 전신체적영상(volumetric image)을 얻었다. 환자 자세의 재현성 확인 및 검증을 위해 두부에 세 개의 점과 전신에 기준선 및 기준점 등을 표시하였다. 이후 가상현실 영상(virtual fluoroscopy)에서 인체의 크기와 방향에 제약이 없고 치료 침대와 고정기구에 대한 시각장애를 제거함으로써 자유롭게 모의치료를 할 수 있었으며, 조사면과 빔을 결정하고 디지털화재구성사진(digitally reconstructed radiography, DRR)과 디지털화합성사진(digitally composited radiography, DCR)을 통하여 분해능이 좋은 화질의 투시 및 모의치료영상을 획득하였다. 기하학적 검증은 치료중심점 이동시 얻은 모의치료영상과 첫 치료 시에 얻은 조사면 검증 사진(port verification film) 등을 전산화단층촬영영상으로부터 재구성한 DRR 영상과 시각적, 정량적으로 비교, 분석하였다. 결과 : 전산화단층촬영모의치료장치와 가상모의치료기 및 3차원 방사선치료계획 장치 등을 이용하여 복와위가 불가능한 환자의 두개척수 방사선 치료계획을 배와위로 원활히 수행할 수 있었다. 가상현실영상에서 대부분의 설계작업이 이루어지므로 환자의 자세고정을 요하는 시간은 전신체적 영상을 얻는 10분 이내이므로 환자의 불편을 줄일 수 있을 뿐 아니라 모의치료과정 중의 체위 변동 변수를 제거할 수 있었다. 또한 전산화단층촬영영상을 얻음으로써 중요정상조직인 안구, 척수 등을 정확하게 설정할 수 있었고, 조사면 결정과 차폐의 정확성을 증진시킬 수 있었다. 환자 자세 오차는 디지털화재구성사진과 치료 시마다 얻은 포트필름에서 치료중심점과 척수 사이의 거리를 측정하여 3 mm 이내의 정확성을 얻을 수 있었다. 결론 : 전산화단층촬영모의치료장치로 체적영상을 얻고 가상현실모의치료계획으로 배와위 두개척수 방사선치료계획을 정확하고 용이하게 실현할 수 있었다. 따라서 배와위 두개척수 방사선치료는 복와위를 취할 수 없어서 치료가 힘든 소아환자, 전신상태가 좋지 않거나 기관절개술이 시행되어 있는 환자에서 유용한 방법임을 알 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.100-105
• /
• 1999

Purpose : When the value of X,Y,Z coordination of the isocenter are reallocated from an arbitrary point using DRR (Digitally Reconstructed Radiographs) image in CT Simulation, conventional simulation is normally performed to verify the accuracy of this reallocation of the isocenter through the fluroscopy. The purpose of our experiment is to determine whether repeated test of the verification is necessary or not, and to analyze errors of reallocation with respect to the body region and the beam projection, if necessary, Material and Method : For 200 simulation patient, an arbitrary point is marked on each body and axial scaning is performed using CT, and treatment planing is done by drawing tumor and target volume on each slice. Using the planing data and the reallocated point of the isocenter, DRR image can be obtained and the final isocenter are marked on the patient's skin. In order to verify this reallocation of X,Y.Z coordination from CT simulation, We measure and evaluate the errors of these value on the fluoroscopy monitor and systematize them by classifying according to each body region (Brain, Neck and SCL, Lung, Esophagus, abdomen, Breast and Pelvis) and each beam projection {AP(PA), Supine, Prone and conformal : etc. } Conclusion : Isocenters are shifted by 3-5 mm in the case of Neck & SCL, Breast. at Abdomen, while noticeable differences are not found in other regions. Also, there are not correlations between the errors and the body regions or beam projections. However, our experiment intends to decide whether the procedure of verification is necessary on the vase of time and economy. It is regretful that we could not fully analyze the geometrical errors of DRR image and visual errors from the divergence. In conclusion, according to how much doctor consider tumor margin in drawing tumor and target volume, the meaning of analysis on the reallocation of isocenter should be reinterpreted, (which depends on the experience and capability of doctors)

• 대한정형외과 초음파학회지
• /
• 제7권1호
• /
• pp.49-66
• /
• 2014

지금까지 경추부 중재술은 방사선 투시하에 하는 것이 표준화된 방법이었다. 그러나 방사선을 피폭해야 하는 문제가 있으며, 실시간으로 조영제를 이용하여 투시하거나 컴퓨터단층촬영 유도하 시술로써 안전하게 시행하려는 노력에도 불구하고, 특히 경추간공 차단술에서, 예기치 않은 주사제의 동맥내 주입이 발생하여 심각한 합병증인 척수 손상, 소뇌 및 뇌간 경색 등의 증례들이 방사선 투시하 시술에서 보고되는 것이 사실이다. 최근에는 그 대안으로서 경추부 초음파 유도하 중재술이 시행되고 있는데, 초음파는 주요 신경 및 혈관 구조물들의 위치를 관찰하면서 목표 부위 주위로 주사제가 퍼져나가는 양상을 파악할 수 있다는 장점이 있기 때문이다. 또한 초음파는 방사선이 없고 간편하며 주사하는 동안 실시간으로 계속 영상을 제공함으로써 시술의 정확도를 높일 수 있는 술기이다. 결국 초음파 유도하 시술은 주요 신경과 혈관의 위치를 확인하면서 그에 대한 손상 혹은 주사를 피할 수 있기 때문에 이러한 구조물들의 손상 위험이 높은 경추부에서 안전하게 시행할 수 있다는 중요한 장점이 있는 술기이다. 그리하여 저자는 실시간 초음파 유도하라는 술기가 경추부 중재술에서 얼마나 유용한가에 대해 분석하여 기술하였다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.15-21
• /
• 2012

목 적: 본원에서 시행하고 있는 영상유도 방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)는 On-Board Imager system(OBI)을 이용하여 실시하고 있다. 본 논문에서는 Cone-Beam CT에서 물질 및 호흡의 변화가 영상에 미치는 영향을 분석하고 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡의 모양을 임의로 조정할 수 있는 구동 팬텀(Motion Phantom)을 이용하여 기준 호흡에 따른 주기, 진폭, 기저호흡(Baseline)을 변화시키면서 폐 등가 물질 내의 지름 3 cm인 구 형태의 아크릴(Acryl)과 임상에 이용되고 있는 표지자(Fiducial Marker) 두 물질에 대하여 Cone-Beam CT를 총 3회 획득하고, 분석하였다. 결 과: 첫 번째 물질의 종류에 따라 구동 팬텀의 동일한 움직임을 원형 아크릴(Arcyl)일 때 100%, 표지자일 때 120% 나타내었다. 두 번째 기준 호흡 변화에 따라 기준 호흡의 영상크기를 1로 상쇄(Offset)하면 원형 아크릴(Arcyl)의 경우 기저호흡(Baseline)을 1.8 mm 이동 시켰을 때 1.13, 3.3 mm 이동 시켰을 때 1.27, 주기가 1초일 때 1.01, 2.5초일 때 1.045, 진폭이 기준의 0.7배일 때 0.86, 1.7배일 때 1.43의 변화를 보였고, 표지자의 경우 Baseline 1.8 mm shift일 때 1.18, 3.3 mm shift일 때 1.34, 주기가 1초일 때 1.0, 2.5초일 때 1.0, 진폭이 기준의 0.7배일 때 0.99, 1.7배일 때 1.66의 변화를 보였다. 결 론: Cone-Beam CT는 물질에 따라 그 움직임을 나타내는 것에 Fiducial marker의 경우 영상 크기에 20%의 영향이 있었다. 호흡의 변화에 따른 영향은 아크릴(Arcyl)의 경우 최소 13% 최대 43%, Fiducial marker의 경우 최소 18% 최대 66%의 변화를 보였다. 이런 영상의 차이는 큰 불확실성 요인이므로 Cone-Beam CT 획득 전에 환자의 호흡을 안정화해야 한다. 또한 영상획득 중간에도 지속적인 환자의 호흡 관찰을 하여 환자의 큰 호흡변화를 관찰하였다면 영상유도 후에 반드시 투시를 이용하여 치료부위를 확인할 필요가 있으며 재 Cone-Beam CT 획득을 통하여 보다 정확한 영상유도를 하는 것이 바람직하다고 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제22권1호
• /
• pp.55-63
• /
• 2004

목적 : 방사선치료계획용 전산화단층활영(computerized tomography, 이하 CT) 시 주사시간이 종양부피의 재현성에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 대상 및 방법 : 인공호흡기의 환기작용에 의해 세로방향의 왕복 운동을 하는 N자형 모형을 제작하였고, 호흡주기를 T로 하였을 때 주사시간을 상대적으로 각각 0.33, 0.50, 0.67, 0.75, 1.00, 1.33, 그리고 1.53 T로 설정하고 CT촬영을 시행하였다. 또한 2002년 3월 19일부터 2002년 5월 21일까지 서울아산병원 방사선종양학과에서 정위방사선수술(stereotactic radiosurgery)을 시행받은 비소세포성 폐암 환자 3명을 대상으로, 주사시간이 빠른 CT (LightSpeed, GE Medical Systems, 주사시간 0.8초)와 느린 CT (IQ Premier, Picker, 주사시간 2.0초)를 각각 $1\~4$회 시행하였다. 각각의 slice에서, N자형 모형의 왕복 운동이 CT 영상에 반영된 좌우방향 선분의 길이를 측정하여 치료계획용 CT 촬영이 모형의 움직임을 반영하는 정도를 측정하였다. 환자를 대상으로 한 연구에서는 정위적 체부 고정틀을 이용하여, 빠른 CT 및 느린 CT의 종양을 하나의 CT 영상조합에서 재구성하여 종양의 체적과 장경을 측정하여 비교하였다. 결과 : 모형실험에서 주사시간에 비례하여, 세로방향 운동을 CT 촬영에서 반영하는 정도는 증가하였으며 1.00 T 이상에서는 일정한 양상을 보였다 주사시간 1.00 T 이상에서 얻어진 결과를 기준으로, 1.00 T 미만의 주사시간을 가지는 CT촬영에서 모형운동을 반영하지 못하는 비율이 각각 $0.33\;T:\;30\%,\;0.50\;T:\;27\%,\;0.67\;T:\;20\%,\;0.75\;T:\;7.0\%$로 측정되었다. 또한 투시검사로 측정한 종양의 세로 방향 움직임이 각각 3 mm, 5 mm, 10 mm이었던 각각의 환자에서 느린 CT에서 얻어진 종양의 세로방향 장경이 빠른 CT에 비해 $5.3\%\;17\%,\;23\%$ 증가하였다. 결론 : 주사시간을 환자의 호흡주기 이상으로 하는 경우 setup margin만을 고려하여 계획용표적체적(planning target volume, PTV)을 정의할 수 있으므로 정상 폐조직에 조사되는 방사선량을 줄여 치료효율을 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다.