• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2006년도 제33회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.28-28
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• 2006

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제2권4호
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• pp.203-207
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• 2013

The appropriate handling of motion artifacts is essential for clinical diagnosis in magnetic resonance imaging (MRI). In many cases, motion is an inherent part of MR images because it is difficult to control during MR imaging. As the motion in the human body occur in a deformable manner, they are difficult to deal with. This paper proposes a novel detection method for periodically moving regions to produce MR images with less motion artifacts. When the data is acquired by the radial trajectory, the proposed method can extract the deformable region easily using the difference in the modulated sinograms, which have different periodic phase terms. The simulation results applied to the various cases confirmed the good performance of the proposed method.

• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권4호
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• pp.187-191
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• 2006

본 연구에서는 열형광선량계(TLD)용 팬톰을 설계 및 제작하고 구동장치에 위치시켜 팬톰이 호흡과 유사하게 움직이는 경우에 선량분포의 변화를 측정하였다. 제작된 팬톰은 TLD를 최소 3 mm 간격으로 위치시킬 수 있는 TLD용 판과 필름을 장착시킬 수 있는 판으로 구성된다. 선량분포 측정을 위하여 팬톰 속 깊이 1.5 cm ($d_{max}$)에 TLD가 배열된 판을 삽입하고, 6 MV X-선이 조사되는 상태에서 팬톰을 SI 방향으로 $1{\sim}2cm$ 범위에서 0.5 cm 간격으로 왕복운동하도록 하였다. 측정된 선량 프로파일에서 이동범위에 따른 반음영과 반측폭을 구하여 정지 상태와 비교한 결과 팬톰의 이동범위가 증가함에 따라 반음영 영역은 0.71 cm에서 2.10 cm로 증가하였으며 반측폭은 7.52 cm에서 7.02 cm로 감소하였다. 본 연구에서는 필름을 사용하여 위의 결과를 재확인한 결과 유사한 경향을 나타내었다. 따라서 호흡에 의해 위치의 변화가 발생하는 종양에 대하여 치료계획을 수립하는 경우에 이 결과를 고려한다면 치료 효과 향상에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제16권2호
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• pp.19-26
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• 1993

Magnetic Resonance Image represents three-dimensional diagnostic imaging technique using both nuclear magnetic resonance phenomenon and computer. Compared with computed tomography (CT), MRI have advantages harmless to patient's body, three-dimensional image with high resolution and disadvantages long data acquisition time because of long T1 relaxation time, relatively low signal to noise ratio, high cost of setting, also. As physiologic motion of tissue results in motion ghost in MRI, high 2.0Tesla make improve low signal to noise ratio. This study have aim to improve image quality with controling motion ghost of tissue. Supposing a moving pixel in constant frequency, one pixel make two ghosts which are same size and different anti-phase. So, this study will show adjust parameter on locational control of motion ghost. Author made moving phantom replaced by respiratory movement of human, researched change of motion frequency, FOV by location shift, and them decided optimal FOV (field of view). The results are as follows: 1. The frequency content of the motion determines how far the image always appear in phase-encoding direction, the morphology of the ghost image is characteristic of the direction of the motion and its amplitude. 2. Double FOV of fixed signal object for locational control of motion ghost is recommended. Decreasement of spatial resolution by increasing FOV can compensate on increasing of matrix in spite of scan time increasement.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제29권4호
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• pp.323-328
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• 2008

A patient with respiratory disorders such as a sleep apnea is increasing as the obese patient increase on the modern society. Positive Airway Pressure (PAP) devices are used in curing patient with respiratory disorders and turn out to be efficacious for patients of 75%. However, these devices are required for evaluating their performance to improve their performance by the mechanical breathing simulator. Recently, the mechanical breathing simulator was studied by the real time feedback control. However, the mechanical breathing simulator by an open loop control was specially required in order to analyze the effect of flow rate and pressure after operating the breathing auxiliary devices. Therefore the aims of this study were to make the mechanical breathing simulator by a piston motion and a valve function from the characteristic test of valve and motor, and to duplicate the flow rate and pressure profiles of some breathing patterns: normal and three disorder patterns. The mechanical simulator is composed cylinder, valve, ball screw and the motor. Also, the characteristic test of the motor and the valve were accomplished in order to define the relationship between the characteristics of simulator and the breathing profiles. Then, the flow rate and pressure profile of human breathing patterns were duplicated by the control of motor and valve. The result showed that the simulator reasonably duplicated the characteristics of human patterns: normal, obstructive sleep apnea (OSA), mild hypopnea with snore and mouth expiration patterns. However, we need to improve this simulator in detail and to validate this method for other patterns.

• 전기학회논문지
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• 제63권7호
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• pp.945-949
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• 2014

In cardiac magnetic resonance imaging (CMRI), heart and respiratory motions are one of main obstacles in obtaining diagnostic quality of images. To synchronize CMRI to the physiological motions, ECG and respiratory gatings are commonly used. In this paper multi-biological signal (ECG, respiratory, and SPO2) based smart trigger system is proposed. By using multi-biological signal, the proposed system is robust to the induced noise such as eddy current when gradient pulsing is continuously applied during the examination. Digital conversion of the multi-biological signal makes the system flexible in implementing smart and intelligent algorithm to detect cardiac and respiratory motion and to reject arrhythmia of the heart. The digital data is used for real-time trigger, as well as signal display, and data storage which may be used for retrospective signal processing.

• Radiation Oncology Journal
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• 제26권4호
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• pp.263-270
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• 2008

목 적: 본 연구에서는 로봇 사이버나이프의 호흡추적장치($Synchrony^{TM}$ Respiratory motion tracking system)을 이용하여 방사선수술을 시행한 간 종양환자를 대상으로 치료 중 실시간 종양의 움직임을 정량적으로 측정하고 방사선 수술시 호흡추적장치의 정확성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 사이버나이프 치료를 시행한 간 종양 환자 24명을 대상으로 호흡추적 장치를 이용하여 총 64회의 시술을 시행하였다. 모든 환자에서 초음파를 이용하여 간 종양 근처에 $4{\sim}6$개의 금침을 삽입하였고 치료계획용 컴퓨터 단층촬영 영상을 이용하여 치료계획을 세웠다. 매 치료 시 금침의 위치는 치료계획 시 만들어진 디지털 재구성 방사선 영상(Digitally Reconstructed Radiography; DRR)과 실시간으로 촬영되어진 방사선영상(X-ray image)으로 확인하고, 이 결과를 MTS (Motion Tracking System)을 통해 Mtsmain.log 치료파일 형식으로 저장하여 종양의 움직임을 측정하였다 또한 사이버나이프를 이용한 방사선 수술 시 호흡추적장치의 정확성은 실시간 금침의 위치와 미리 예측된 좌표 사이의 상관관계 오차(Correlation Error)로 평가하였다. 결 과: 간 종양의 직선형태 움직임은 SI (Superior-Inferior)방향으로 최대 23.5 mm, 평균 $13.9{\pm}5.5\;mm$, LR (Left-Right)방향으로 최대 3.9 mm, 평균 $1.9{\pm}0.9\;mm$, AP (Anterior-Posterior)방향으로 최대 8.3 mm, 평균 $4.9{\pm}1.9\;mm$였으며 간 종양의 회전 운동 정도는 X (Left-Right)축 회전은 최대 $3.3^{\circ}$, 평균 $2.6{\pm}1.3^{\circ}$, Y (Cranio-Caudal)축회전은 최대 $4.8^{\circ}$, 평균 $2.3{\pm}1.0^{\circ}$, Z (Anterior-Posterior)축 회전은 최대 $3.9^{\circ}$, 평균 $2.8{\pm}1.1^{\circ}$로 측정되었다. 또한 치료의 정확성을 평가하는 상관관계 오차는 평균 $1.1{\pm}0.7\;mm$였다. 결 론: 본 연구에서 방사선 수술 중 간 종양의 실시간 움직임을 정량적으로 확인할 수 있었고 로봇 사이버나이프의 호흡추적 장치를 이용한 방사선 수술의 정확성을 평가할 수 있었다 이를 토대로 간 종양의 방사선 수술이나 일반적인 방사선치료에 있어서 치료용적의 결정과 움직임에 대한 유용한 정보를 제공할 것이라 생각된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권2호
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• pp.100-109
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• 2014

정위신체방사선치료(SBRT)에서 환자의 호흡에 대한 정확한 치료위치의 확보는 필수적으로 고려되어야 하며 그 정확성에 관련하여 많은 연구들이 진행되어왔다. 본 연구에서는 실제 호흡에 의한 움직임과 실제 환자 폐의 형태를 고려한 팬텀실험으로 실제 치료에서 일어나는 임상적 상황을 모사함으로 호흡 동조 부피적조절회전 방사선치료(Volumeric Modulated Arc Therapy, VMAT) 기법을 이용한 폐부 SBRT의 정확성을 분석하는 방법을 제시하고자 하였다. SBRT을 받은 폐암 환자의 CT 영상을 기반으로 3D 프린터를 이용하여 치료부위와 유사하게 폐 팬텀을 제작하였고 환자 호흡과 동일하게 움직임을 재현할 수 있도록 $QUASAR^{TM}$ 호흡 동조 구동 팬텀(Modus Medical Devices, London, Canada)에 장착하여 호흡동조 VMAT에서의 2차원 선량 분포를 평가할 수 있는 시스템을 구축하였다. 폐 팬텀은 종양부위를 중심으로 2등분하여 EBT3 필름을 삽입하고 선량분포를 측정할 수 있도록 제작되었다. 비균질 조건에서의 선량계산의 정확성을 확인하기 위하여 균질한 플라스틱 팬텀과 제작된 비균질 폐 팬텀에서 Analytical Anisotropic Algorithm (AAA)와 AcurosXB (AXB) 두가지 알고리즘으로 선량계산을 하여 비교, 분석하였다. 움직임에 대한 치료의 정확성을 평가하기 위하여 호흡동조와 비 호흡동조의 경우, 그리고 움직임이 없는 조건에서 선량분포를 취득하여 치료계획 선량에 대한 감마지표를 분석하였다. 치료부위 GTV에서의 CT number는 실제 환자의 경우 78 HU를 나타내었고 모사된 폐 팬텀의 경우 92 HU를 나타내었다. 팬텀 내 폐 조직부분은 3D프린터로 적층하는 과정에서 격자구조의 형태를 이용하여 구현하였다. 측정된 필름선량은 AAA 알고리즘을 이용한 치료계획 선량에 대하여 움직이는 팬텀에서 호흡동조의 유무에 따라 3%/3 mm 감마지표 조건하에서 각각 88%와 78%의 감마합격률을 나타내었으며, 움직임이 없는 경우 95% 이상의 감마합격률을 보였다. AXB 알고리즘을 적용하였을 경우에는 모든 경우에서 98% 이상의 합격률을 나타내었다. 균질한 플라스틱 팬텀에 대하여 측정하였을 때 두가지 선량계산 알고리즘을 포함한 모든 조건에서 99% 이상의 감마합격률을 나타내었다. 선택된 환자의 호흡 진폭이 비교적 작고 inhale보다는 exhale에 더 오래 머무르는 호흡패턴 때문에 3%/3 mm 감마 기준에서는 호흡에 따른 차이가 거의 나타나지 않은 것으로 이해되었다. 선량계산의 정확성에서는 AAA 알고리즘을 적용하였을 때보다 AXB 알고리즘을 적용하였을 때가 균질과 비균질 환경에서의 선량 분포에 따른 감마 합격률의 차이가 적게 나타남을 확인 할 수 있었다. 본 논문에서는 환자와 유사하게 제작된 폐 팬텀에 실제 환자 호흡 패턴을 연동함으로 새로운 4D 치료선량 분포 검증 방법을 제시하였고 보다 사실적인 선량분포를 반영한 개별 환자 치료의 정확성 검증이 가능할 것으로 평가되었다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.86-89
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• 2002

The purpose is to develop a system to reduce the organ movement from the respiration during the 3DCRT or IMRT. This research reports the experience of utilizing personally developed system for mobile tumors. The patients clinical database was structured for 10 mobile tumors and patient setup error measurement and immobilization device effects were investigated. The RMRD system is composed of the respiratory motion reduction device utilized in prone position and abdominal strip device(ASD) utilized in the supine position, and the analysis program, which enables the analysis on patients setup reproducibility. Dose to normal tissue between patients with RMRDs and without RMRDs was analyzed by comparing the normal tissue volume, field margins and dose volume histogram(DVH) using fluoroscopy and CT images. And, reproducibility of patients setup verify by utilization of digital images. When patients breathed freely, average movement of diaphragm was 1.2 cm in prone position in contrast to 1.6 cm in supine position. In prone position, difference in diaphragm movement with and without RMRDs was 0.5 cm and 1.2 cm, respectively, showing that PTV margins could be reduced to as much as 0.7 cm. With RMRDs, volume of the irradiated normal tissue (lung, liver) reduced up to 20 % in DVH analysis. Also by obtaining the digital image, reproducibility of patients setup verify by visualization using the real-time image acquisition, leading to practical utilization of our software. Internal organ motion due to breathing can be reduced using RMRDs, which is simple and easy to use in clinical setting. It can reduce the organ motion-related PTV margin, thereby decrease volume of the irradiated normal tissue.