• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제18권3호
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• pp.244-252
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• 2014

목적 : 멀티 생체신호를 이용한 지능형 실시간 심장과 호흡에 동기화 하는 시스템을 사용하여 심장자기공명영상을 수행하였다. 또한 멀티 생체신호를 측정하는 과정에서 유기될 수 있는 eddy current의 특성을 분석하였다. 대상 및 방법 : 멀티 생체신호 동기화 시스템에서는 심전도 신호와 호흡신호 외에 추가로 $SPO_2$ 정보를 수집하여 심장의 움직임에 동기화 하였다. 심장운동의 동기화는 심전도와 함께 $SPO_2$의 이차미분 신호를 이용할 수 있음을 보였다. 심장 동기화 과정에서 피검자의 움직임과 부정맥에 의해 발생할 수 있는 잘못된 동기신호를 평균 R-R 시간을 이용하여 제거하였다. 심장 영상화를 위한 시퀀스에서 경사자계의 스위칭에 의해 유기될 수 있는 eddy current의 특성을 분석하여 하드웨어 및 소프트웨어 필터로 차단하였다. 결과 : 제안된 동기화 시스템을 이용하여 심장과 호흡 운동에 동기화된 심장자기공명영상을 얻었다. 심전도 신호에서 피검자의 움직임과 부정맥에 의해 발생할 수 있는 동기신호를 차단하였고, 심장 영상화 과정에서 유기될 수 있는 eddy current를 제거하였다. 또한 심전도 신호를 보완하여 $SPO_2$의 이차미분신호를 이용하여 심장 영상이 가능함을 보였다. 결론 : 본 논문에서 제안한 멀티 생체신호 동기화 시스템은 심장자기공명영상을 위해 여러 생체신호 (심전도, $SPO_2$, 호흡)를 이용하여 실시간으로 심장과 호흡 동기화를 수행한다. 심전도에서 피검사자의 움직임과 부정맥에 의해 발생할 수 있는 동기 신호를 차단하였다. 경사자계의 스위칭에 의해 생체신호에 유기될 수 있는 eddy current를 분석하였고, 심장과 호흡 동기를 병행하여 피검사자가 자유롭게 호흡하면서 심장 영상을 얻을 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권2호
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• pp.87-92
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• 2015

호흡연동 래피드아크 치료는 무건운 하중의 선형가속기 갠트리의 회전과 정지의 반복과정에서 갠트리 회전 재시작점의 오차와 다엽조리개의 정확한 움직임 및 갠트리 속도와 같은 래피드아크의 선량정확도를 결정하는 요소들의 오차 가능성으로 인한 선량 오류가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 갠트리의 회전과 정지의 반복적인 동작이 호흡연동 래피드아크 치료의 정확도에 어떠한 영향을 끼치는 지 치료 시 총 회전과 정지 동작 수를 결정하는 빔조사 구간 길이의 변화를 통해 분석하였다. 총 10명의 간암 환자를 대상으로 래피드아크 치료계획을 수립하였고, RPM 호흡연동 장치와 정확한 빔조사 구간 길이를 설정하기 위해 동적 팬텀을 사용하였다. 각 래피드아크 치료계획 당 EPID를 사용한 portal dosimetry delivery quality assurance (DQA) 계획과 이차원 다이오드 검출기배열장치인 MapCHECK2를 사용한 DQA 계획을 수립하여 호흡연동 방사선 치료과정에서 누적된 선량분포의 정확도를 분석하였다. 모든 환자의 호흡주기는 4초로 설정하였고, 수립한 DQA 계획들을 호흡연동 없이 연속적으로 조사하는 것과, 1초의 빔조사 구간과 2초의 빔조사 구간, 총 3가지의 경우에 대해 실제 방사선량 측정과 감마평가를 통해 선량의 정확도를 분석하였다. Portal dosimetry DQA 경우 평균 감마평가의 합격률은 호흡연동 없이 연속적일 때 $98.72{\pm}0.82%$ 였고, 1초의 빔조사 구간의 경우 $94.91{\pm}1.64%$, 2초의 빔조사 구간의 경우 $98.23{\pm}0.97%$이었다. MapCHECK2 DQA경우 평균 감마평가의 합격률은 호흡연동 없이 연속적일 때 $97.80{\pm}0.91%$였고, 1초의 빔조사 구간의 경우 $95.38{\pm}1.31%$, 2초의 빔조사 구간의 경우 $97.50{\pm}0.96%$였다. 본 연구 결과를 통해 빔조사 구간의 길이가 증가하여 갠트리 정지 동작 수가 감소할수록 호흡연동 래피드아크의 선량 정확도가 증가함을 확인할 수 있었으며, 이러한 특성을 호흡연동 방사선치료 대상 환자의 선정 및 호흡방식에 대한 교육과정에 고려되어야 할 것으로 판단되었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제35권2호
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• pp.63-68
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• 2010

방사선치료의 최대 목표는 정상조직을 보호하고 종양부위에 방사선량을 충분히 조사하는 것이다. 그 중에서 환자호흡에 의한 문제점을 보안하기 위해 환자호흡에 따른 주기적 움직임을 분석하여 안정된 일정영역에서만 방사선이 조사되도록 하는 호흡동조방사선치료 방법이 임상에서 활용되고 있다. 본 논문은 특히 호흡에 의해 움직임 영향을 많이 받는 간암 환자 40명을 대상으로 실제 방사선 치료 계획에 이용되는 4D-CT와 호흡동조방사선 치료에 사용하는 RPM을 이용하여 간암의 움직임을 환자의 나이, 성별 및 움직임 방향으로 나누어 분석하였다. 움직임의 변화는 방향으로는 right-left($3.19{\pm}1.29$), anteroposterior($5.44{\pm}2.07$), craniocaudal($12.54{\pm}4.70mm$)이었고, 이는 성별과 관련이 없고 나이가 고령일수록 움직임이 크다는 것을 알 수 있다. 따라서 호흡에 의해 움직임으로 인한 치료부위의 방향이 변화가 생김으로 RPM 호흡동조방사선 치료로 움직임에 대한 보정을 실시하여 간암 치료에서 치료효과를 높일 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권3호
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• pp.136-143
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• 2006

방사선 치료 시 환자 호흡에 의한 치료부위의 움직임 영향을 줄이기 위해 환자 복부에 배치한 적외선 반사체 표식자의 호흡에 따른 주기적 움직임을 분석하여 안정된 일정 영역에서만 방사선이 조사되도록 하는 호흡연동 방사선치료 방법이 임상에서 활용되고 있다. 이러한 호흡연동 방사선치료에서 표식자의 운동 주기 중 안정된 특정 위상영역을 기반으로 방사선 조사 구간을 설정하는 방법은 진폭변위를 기반으로 하는 방법보다 안정적으로 치료를 수행할 수 있는 장점이 있으나, 치료 시 방사선 조사 구간 내 표식자 진폭의 변화가 발생해도 설정 위상 기반영역에만 포함되면 방사선이 조사되는 경우가 발생할 수 있어, 실제 호흡량의 변위에 따른 내부 장기의 움직임 정도를 정확히 반영하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 이와 같은 위상기반 호흡연동 방사선치료 시 발생할 수 있는 표식자 진폭의 변화와 이로 인한 치료 부위의 움직임에 의한 오차를 분석할 수 있는 프로그램을 개발하여 정확성과 임상 적용 타당성을 분석하였다. 모의치료 시 설정된 방사선 조사 구간 내 가상의 진폭 변위를 주어 작성한 치료 기록 파일과 팬텀을 사용하여 임상에서 발생할 수 있는 진폭 변위의 크기와 불규칙한 변화가 발생하였을 경우의 환경 설정 후 방사선을 조사하고 생성된 치료 기록 파일들을 개발한 프로그램으로 분석하였을 때, 정확한 오차 구간의 판별과 오차 계산이 수행됨을 확인할 수 있었다. 실제 위상기반 호흡연동 방사선 치료 환자에 적용하였을 때에도 설정된 허용기준을 벗어나는 지점의 오차 영역 인식과 오차 계산이 정확히 수행됨을 확인하여, 향후 위상기반 호흡연동 방사선치료 시 발생할 수 있는 방사선 조사 구간 내 환자 호흡량의 변화로 인한 치료 표적의 변위 오차 분석에 유용한 도구로 사용될 것으로 생각된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

목 적 : 외부표지자 호흡움직임 측정 장치(RPM; Real-time Position Management, Varian Medical System, USA)를 이용한 간암 호흡동조 방사선치료 시 호흡신호와 방사선 조사 시간 및 실제 조사된 호흡위상을 분석하여 호흡움직임 측정 장치를 이용한 호흡동조 방사선 치료의 정확도를 평가하였다. 대상 및 방법 : 2014년 5월부터 9월까지 Novalis Tx.(Varian Medical System, USA)와 RPM을 이용하여 간암 호흡동조 방사선치료(Duty Cycle 20%, Gating window 40% ~ 60%)를 시행한 환자 총 16명의 치료 시 기록된 호흡움직임을 분석하였다. RPM에 기록된 외부표지자의 호흡움직임을 후행적 분석을 통해 호흡위상으로 재구성하였으며, 재구성된 호흡위상을 이용하여 기록된 Beam-on Time과 Duty Cycle에 대해 RPM을 사용한 호흡동조 방사선치료의 예측 정확도를 분석하고, 호흡움직임의 재현성에 따른 Duty Cycle과 예측 정확도의 상관관계를 분석하였다. 결 과 : 대상 환자 16명의 치료계획 시와 실제 치료 시 호흡주기 차이는 평균 -0.03초(범위 -0.50초 ~ 0.09초)로 분석되었으며 두 호흡간의 통계적 차이는 확인할 수 없었다(p=0.472). 치료 시 평균 호흡주기는 4.02 sec (${\pm}0.71sec$), 치료 중 호흡주기 표준편차의 평균값은 7.43%(범위 2.57% ~ 19.20%)로 분석되었다. 실제 Duty Cycle은 평균 16.05%(범위 13.78% ~ 17.41%)로 나타났고 이 중 후행적 분석을 통해 평균 56.05%(범위 39.23% ~ 75.10%)가 계획된 호흡위상(40% ~ 60%)에서 조사되었음을 확인하였다. 호흡주기의 표준편차와 Duty Cycle과 계획된 호흡위상에서 조사된 비율의 상관관계는 각각 -0.156 (p=0.282)와 -0.385 (p=0.070)으로 분석되었다. 결 론 : 본 연구는 실제 치료 중 기록된 외부표지자의 호흡움직임을 후행적으로 분석하여 치료 중 호흡움직임의 재현성 및 Duty Cycle, 계획된 호흡동조창에서의 실제 치료 비율 등을 확인하였다. 4DCT를 이용한 치료계획과의 오차를 최소화하고 효율적인 치료를 위해 호흡훈련 및 호흡신호 모니터링의 강화가 필요 할 것으로 판단된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.833-835
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• 2014

본 연구에서는 호흡동조방사선치료(Respiratory Gating Radiation Therapy, RGRT)에서 매우 중요한 요소 중에 하나인 호흡의 안정성을 효과적으로 향상 시킬 수 있는 호흡연습장치(respiratory training system)를 개발하였다. 개발한 호흡연습장치는 개인고유의 호흡주기를 적용하여 환자에게 편안한 호흡유도를 제공한다. 충분한 연습시간을 부여하기 위해 언제 어디서나 쉽고 간편하게 연습 할 수 있도록 휴대형 기기에 모듈화 시켰으며, 이를 환자에게 제공함으로써 호흡동조방사선치료의 효율성과 정확성을 높이고자 했다. 호흡연습장치를 사용했을 때 호흡의 규칙성, 안정성, 지속성 향상 정도를 알아보기 위해 5명을 대상으로 실험을 진행 하고자 한다. 개인이 자유롭게 호흡하는 '자유호흡(free breathing)' 개인고유 호흡주기를 적용하여 시청각 프로그램을 통해 호흡을 유도하는 '모니터호흡(guide breathing)' 호흡연습 후 시청각 프로그램 없이 호흡하는 '예측호흡(predict breathing)' 3가지 호흡법의 데이터를 이용하여 호흡주기(period)와 호흡깊이(amplitude) 및 호흡패턴(Area)의 변화를 정량적으로 분석함으로써 휴대형 호흡연습장치의 유용성을 평가하고자 한다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권2호
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• pp.167-174
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• 2012

목 적: 호흡동조방사선치료(Respiratory Gating Radiation Therapy, RGRT)에서 호흡의 안정성은 매우 중요한 인자이다. 이러한 호흡의 안정을 위해 본인의 호흡주기를 직접 확인할 수 있도록 시청각시스템을 이용한 호흡유도시스템을 개발하였고 이의 유용성을 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 2011년 6월부터 2012년 4월까지 본원에서 호흡동조방사선치료를 받은 7명의 환자를 대상으로 시청각시스템을 이용하지 않는 자유호흡을 먼저 측정하고 자체개발한 호흡유도시스템을 이용한 호흡을 측정하였다. 시청각시스템을 이용한 호흡연습 후에는 치료실내에서의 자가호흡과 시청각시스템을 이용한 호흡을 각각 측정하였다. 측정된 데이터는 호흡주기, 호흡함수의 면적을 구하여 표준편차를 구하였으며, 이를 분석하여 치료전후의 호흡변화를 알아 보았다. 결 과: 자유호흡과 오디오 유도시스템, 시청각 유도시스템의 표준편차는 PTP (peak to peak)가 각각 0.343, 0.148, 0.078이다. 호흡주기는 각각 0.645, 0.345, 0.171이며, 호흡함수의 면적은 각각 2.591, 1.008, 0.877로 나타났다. 전체 환자의 CT실과 치료실에서의 차이를 평균한 값은 PTP가 0.425, 호흡주기가 1.566, 호흡면적이 3.671로 측정되었다. 호흡유도시스템 적용전후의 표준편자는 PTP가 0.265, 호흡주기가 0.474, 호흡면적이 1.714의 차이를 나타내었다. 자유호흡과 시청각유도시스템 적용전후의 값을 T-검정한 결과에서는 PTP, 주기, 호흡함수면적에서 각각 P-value 0.035, 0.009, 0.010의 값을 나타냈다. 결 론: 호흡동조방사선치료에서 호흡조절은 치료의 성패를 좌우할 만큼 중요한 인자이다. 자유호흡이나 청각에 의존한 호흡주기 획득에 비해 시청각 호흡유도 시스템을 이용한 경우에 보다 안정적인 호흡을 얻을 수 있었다. 특히, 치료실에서도 같은 시스템을 이용하여 호흡을 조절함으로써 호흡주기의 재현성이 뛰어났다. 이러한 시스템은 호흡불안정에 의한 치료시간의 지연을 줄이고 좀 더 정확하고 정밀한 치료가 가능하게 되었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제25권2호
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• pp.107-113
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• 2013

목 적: 호흡동조 시스템을 이용한 양성자치료 시 생성되는 양성자빔을 측정하고 분석함으로써 호흡동조 양성자치료의 정확성을 검증하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡동조 양성자치료를 실시한 환자 세 명의 치료계획을 이용하여 양성자 치료 시스템에서 양성자빔을 생성했다. 이때 자체 제작한 구동 팬톰을 사용하여 호흡동조 시스템을 적용해 분할 조사되는 양성자빔을 재현하였다. 양성자빔의 중요특성인 Range, Spread-Out Bragg Peak (SOBP), Output factor를 각 5회씩 측정하였으며 호흡동조 시스템을 적용하지 않은 연속 양성자빔에서도 동일한 항목들을 측정했다. Range와 SOBP 측정에는 Multi-Layer Ionization Chamber, Output factor 측정에는 Scanditronix Wellhofer와 Farmer chamber를 사용했다. 결 과: 호흡동조 시스템을 적용한 경우 세 환자의 평균 Range는 7.226, 12.216, 19.918 $g/cm^2$, SOBP는 4.950, 6.496, 8.486 $g/cm^2$, Output factor는 0.985, 1.026, 1.138 cGy/MU였으며, 적용하지 않은 경우 평균 Range는 7.230, 12.220, 19.920 $g/cm^2$, SOBP는 4.940, 6.512, 8.490 $g/cm^2$, Output factor는 0.984, 1.027, 1.136 cGy/MU로 측정됐다. 평균 Range의 차는 -0.004, -0.004, -0.002 $g/cm^2$, SOBP는 0.010, -0.016, -0.004 $g/cm^2$, Output factor는 0.001, -0.001, 0.002 cGy/MU로 나타났다. 결 론: 호흡동조 양성자치료 시 분할 조사된 양성자빔과 연속 조사된 양성자빔의 Range, SOBP 및 Output factor 모두 차이가 미미했다. 따라서 본 연구를 통해 호흡동조 시 발생된 양성자빔의 선질을 검증하였고 이를 이용한 양성자치료의 정확성 또한 확인할 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제27권4호
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• pp.228-239
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• 2009

목 적: 비소세포성 폐암에서 호흡동기방사선치료의 이득을 평가하고 이런 치료법의 적용으로 이득이 있을 환자들을 선택하기 위한 예측인자들을 선정하기 위하여 방사선치료를 위해 시행되었던 4-dimensional computed tomography (4DCT) 영상들을 후향적으로 분석하였다. 대상 및 방법: 15명의 병기 1~3기 비소세포성 폐암 환자들에서 3 종류의 다른 계획용표적체적(PTV)을 사용하여 치료계획들이 수립되었다. 즉 PTVroutine은 동기창(gating window)의 중심에 해당되는 단일 bin의 육안적종양체적(GTV)에 통상적인 균일 margin을 적용해 구성하였고 환자 특이적인 PTVall phases는 호흡주기 내 모든 6 bins의 복합 GTV로부터 구성되었다. 그리고 호흡동기치료에 사용된 PTVgating은 호기말단(end-exhalation)에서 3 연속적인 bins의 복합 GTV로부터 구성되었다. 결 과: PTVroutine에 비해 PTVall phases는 43.2%의 PTV 감소율을 나타냈고, PTVgating은 PTVall phases와 비교해서 9.5%의 추가적인 PTV 감소율을 보였다. PTVroutine과 비교해서 PTVall phases와 PTVgating의 사용은 평균폐선량(MLD)을 각각 18.1%와 21.6% 감소시켰고 $V_{20}$은 각각 18.2%와 22.0% 감소되었다. 종양 움직임과 용적 분석들을 통해 선택된 3D 움직임벡터, 호흡동기로 인한 3D 움직임의 감소크기와 PTV 감소율, 그리고 두 극단의 호흡단계 GTV들 간에 서로 중복되는 용적의 비율 같은 예측인자들은 호흡동기로 인한 추가적인 MLD, $V_{20}$ 감소율들과 유의한 상관성을 보였다. 결 론: 4DCT를 이용한 환자 특이적 PTV의 사용과 비교해서 호흡동기로 인한 추가적인 이득은 크지 않았으나, 이러한 이득은 예측인자들에 따라 분명한 상관성과 차이를 보였다. 이런 예측인자들은 호흡동기방사선치료에 적합한 환자들을 선택하기 위해 유용할 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권4호
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• pp.601-606
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• 2016

호흡동조방사선치료에서 비동일 평면치료는 테이블의 회전이 있기 때문에 테이블의 회전에 따른 적외선 카메라와 마커 사이의 거리 변화로 인하여 마커 움직임의 인식을 Real-time Position Management 시스템의 two dot 마커와 six dot 마커의 움직임 반영의 정확성을 평가하고자 한다. 움직임을 평가는 two dot 마커에서 테이블 각도를 시계방향, 반시계방향으로 각 $10^{\circ}$씩 변화하여 측정하였으며, six dot 마커에서도 테이블 각도를 시계방향으로 각 $10^{\circ}$ 변화하여 기준 $0^{\circ}$에서의 기준과 비교하였을 때 기준 진폭 1.173에서 1.165, 테이블 각도 $20^{\circ}$에서는 1.132, 테이블 각도 $30^{\circ}$에서는 1.083의 진폭값으로 나타났다. 반시계방향으로 $350^{\circ}$에서는 기준 진폭 1.168에서 1.157, 테이블 각도 $340^{\circ}$에서는 1.124, 테이블 각도 $330^{\circ}$에서는 1.079 진폭값으로 나타났다. 본 연구에서는 팬톰을 이용하여 테이블 변화에 따른 진폭의 값을 정량적으로 평가한 점에 학술적 의미를 두고자 한다.