KR102365068B1 - Patient Specific Quality Assurance Method and System of Radiation Therapy Equipment - Google Patents

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KR102365068B1 KR1020200073846A KR20200073846A KR102365068B1 KR 102365068 B1 KR102365068 B1 KR 102365068B1 KR 1020200073846 A KR1020200073846 A KR 1020200073846A KR 20200073846 A KR20200073846 A KR 20200073846A KR 102365068 B1 KR102365068 B1 KR 102365068B1
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Abstract

본 발명에 따르면, 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환하는 데이터 변환부 및 상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 계획 수립부를 포함하여 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임 로그(Log)를 기반으로 선량계산을 할 수 있는 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법 및 시스템이 개시된다.According to the present invention, a data conversion unit that converts detector data into data according to the open time of the multi-leaf collimator of the radiation therapy equipment (hereinafter referred to as 'LOT data') and a plan for quality control according to the LOT data A dose evaluation method and system for patient quality control of radiation therapy equipment that can calculate dose based on the motion log of the multileaf collimator (MLC) of the radiation therapy equipment, including the planning unit, are disclosed.

Figure R1020200073846
Figure R1020200073846

Description

방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법 및 시스템 {Patient Specific Quality Assurance Method and System of Radiation Therapy Equipment}{Patient Specific Quality Assurance Method and System of Radiation Therapy Equipment}

본 발명은 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for dose evaluation for patient quality control of radiation therapy equipment.

일반적으로 치료 계획 후 계획대로 선속이 조사 되는지 확인하기 위해 환자 별 정도관리(patient specific quality assurance)로 선량전달 정도관리(delivery quality assurance; DQA)를 수행한다.In general, delivery quality assurance (DQA) is performed as patient specific quality assurance to check whether the beam is irradiated as planned after treatment plan.

최근에는 컴퓨터로 계산하는 선량분포가 장비의 움직임을 그대로 반영할 시 잘 계산되기에, DQA의 편의를 위하여 실제 팬텀을 놓지 않고 빔을 조사, 이후 장비가 움직인 기록을 로그(log) 파일로부터 획득하여 DQA를 컴퓨터로 수행한다.Recently, since the dose distribution calculated by computer is calculated well when the movement of the equipment is reflected as it is, for the convenience of DQA, the beam is irradiated without placing the actual phantom, and the record of the equipment movement is obtained from the log file. So, DQA is performed by computer.

이러한, 로그 기반(Log-based) DQA를 수행하기 위해서는 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임을 읽어내는 것이 중요하지만, 현재 로그를 장비회사에서 제공하지 않는 방사선 치료장비에서는 장비의 MLC 움직임을 고려하지 않고, 단순히 치료계획 상에서 설계된 MLC 를 기반으로 평가하고 있다.In order to perform log-based DQA, it is important to read the movement of the multileaf collimator (MLC), but consider the MLC movement of the equipment in radiation therapy equipment that currently does not provide a log by the equipment company. Rather, it is simply evaluated based on the MLC designed in the treatment plan.

본 발명은 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법 및 시스템으로 방사선 치료 장비에서 빔을 조사하였을 때 측정되는 디텍터(Detector) 신호를 받아서 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임으로 변환하고, 이를 다시 2nd check QA software에서 장비의 실제 MLC 움직임 로그(Log)를 기반으로 선량계산을 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is a method and system for dose evaluation for patient quality control of radiation therapy equipment, which receives a detector signal measured when a beam is irradiated from radiation therapy equipment and moves the multileaf collimator (MLC) of the radiation therapy equipment. The purpose of the conversion is to allow the 2nd check QA software to calculate the dose based on the actual MLC motion log of the equipment.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템은, 방사선 조사부에 의하여 조사된 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장하는 방사선 디텍터, 상기 디텍터 데이터를 입력 받고, 상기 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환하는 데이터 변환부 및 상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 계획 수립부를 포함한다.In order to solve the above problems, the dose evaluation system for patient quality control of the radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention detects the radiation beam irradiated by the radiation irradiator, and stores the detected information as detector data in the server A radiation detector that receives the detector data, and a data conversion unit that converts the detector data into data according to the open time of the multi-leaf collimator of the radiation treatment equipment (hereinafter referred to as 'LOT data') and according to the LOT data Includes a planning department that establishes a plan for quality control.

여기서, 상기 정도관리용 계획에 따라 선량 전달을 평가하는 선량 평가부를 더 포함한다.Here, it further includes a dose evaluation unit for evaluating the dose delivery according to the plan for quality control.

여기서, 상기 방사선 조사부에 의하여 조사된 방사선 빔을 감지하는 것은, 인체 모형(Phantom) 없이 수행된다.Here, the sensing of the radiation beam irradiated by the radiation irradiator is performed without a phantom.

여기서, 상기 방사선 디텍터는, 상기 치료 계획에서 수립된 전체 방사선 빔의 프로젝션 마다 조사된 방사선 빔의 수와 디텍터 어레이 마다 조사된 방사선 빔의 수를 카운트하여 디텍터 데이터로 저장한다.Here, the radiation detector counts the number of radiation beams irradiated for each projection of the entire radiation beam established in the treatment plan and the number of radiation beams irradiated for each detector array, and stores the counts as detector data.

여기서, 상기 방사선 디텍터는, 상기 디텍터 데이터를 포함하는 의료용 포맷의 데이터셋을 상기 서버에 저장하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.Here, the radiation detector, the radiation therapy equipment dose evaluation system, characterized in that the storage of the data set in a medical format including the detector data in the server.

여기서, 상기 데이터 변환부는, 상기 디텍터 데이터에 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 이용하는 계산을 수행하여 상기 방사선 치료 장비의 LOT 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.Here, the data conversion unit, by performing a calculation using a projection calibration value and a detector array calibration value for the detector data, the radiation treatment equipment dose evaluation system, characterized in that the conversion into LOT data of the radiation treatment equipment.

여기서, 상기 데이터 변환부는, 상기 디텍터 데이터, 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬을 이용하여 LOT 데이터의 비율값을 추정하고, 상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에 따라 상기 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬의 요소인 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 선택한다.Here, the data conversion unit estimates the ratio value of the LOT data using the detector data, the matrix for correcting the projection, and the matrix for correcting the detector array, and corrects the projection according to the estimated ratio of the LOT data The projection calibration value and the detector array calibration value, which are elements of a matrix for calibrating a matrix and a detector array, are selected.

여기서, 상기 데이터 변환부는, 상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에서 상기 기 설정한 치료 계획에서의 LOT 데이터와 근접한 경우의 LOT 데이터의 비율값을 선택한다.Here, the data conversion unit selects a ratio value of the LOT data when close to the LOT data in the preset treatment plan from the estimated ratio value of the LOT data.

여기서, 상기 계획 수립부는, 상기 선택된 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값에 따라 정도관리용 계획을 수립한다.Here, the plan establishment unit establishes a plan for quality control according to the selected projection calibration value and the detector array calibration value.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법은, 방사선 디텍터가 조사된 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장하는 단계, 데이터 변환부가 상기 디텍터 데이터를 입력 받고, 상기 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환하는 단계 및 계획 수립부가 상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 단계를 포함한다.The radiation therapy equipment dose evaluation method for patient quality control according to an embodiment of the present invention includes the steps of: a radiation detector detects an irradiated radiation beam, and stores the sensed information as detector data in a server; a data converter is the detector receiving data, converting the detector data into data according to the open time of the multi-leaf collimator of the radiation therapy equipment (hereinafter referred to as 'LOT data') and the planning unit making a plan for quality control according to the LOT data including the steps of establishing

여기서, 선량 평가부가 상기 정도관리용 계획에 따라 선량 전달을 평가하는 단계를 더 포함한다.Here, the dose evaluation unit further comprises the step of evaluating the delivery of the dose according to the plan for quality control.

여기서, 상기 방사선 디텍터가 조사된 상기 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장하는 단계는, 상기 치료 계획에서 수립된 전체 방사선 빔의 프로젝션 마다 조사된 방사선 빔의 수와 디텍터 어레이 마다 조사된 방사선 빔의 수를 카운트하여 디텍터 데이터로 저장한다.Here, the step of detecting the radiation beam irradiated by the radiation detector and storing the detected information as detector data in the server includes the number of radiation beams irradiated for each projection of the entire radiation beam established in the treatment plan and the detector array The number of irradiated radiation beams is counted for each and stored as detector data.

여기서, 상기 디텍터 데이터를 LOT 데이터로 변환하는 단계는, 상기 디텍터 데이터에 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 이용하는 계산을 수행하여 상기 방사선 치료 장비의 LOT 데이터로 변환한다.Here, the converting of the detector data into LOT data includes performing calculations using a projection calibration value and a detector array calibration value on the detector data to convert the detector data into LOT data of the radiation therapy equipment.

여기서, 상기 디텍터 데이터를 LOT 데이터로 변환하는 단계는, 상기 디텍터 데이터, 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬을 이용하여 LOT 데이터의 비율값을 추정하고, 상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에 따라 상기 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬의 요소인 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 선택한다.Here, the converting of the detector data to the LOT data includes estimating a ratio value of the LOT data using the detector data, a matrix for correcting projection, and a matrix for correcting a detector array, and the estimated ratio value of the LOT data The projection calibration value and the detector array calibration value, which are elements of the matrix for correcting the projection and the matrix for correcting the detector array, are selected according to .

여기서, 상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 단계는, 상기 선택된 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값에 따라 정도관리용 계획을 수립한다.Here, the step of establishing a plan for quality control according to the LOT data establishes a plan for quality control according to the selected projection calibration value and detector array calibration value.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 방사선 치료 장비에서 빔을 조사하였을 때 측정되는 디텍터(Detector) 신호를 받아서 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임으로 변환하고, 이를 다시 2nd check QA software를 통해 장비의 실제 MLC 움직임을 기반으로 선량계산을 할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, a detector signal measured when irradiating a beam from a radiation treatment equipment is received and converted into a movement of a multileaf collimator (MLC) of the radiation treatment equipment, Again, the dose can be calculated based on the actual MLC movement of the equipment through the 2nd check QA software.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as if they were described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 선량전달 정도관리(delivery quality assurance; DQA) 수행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 디텍터 데이터를 예로 들어 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 치료계획 프로그램을 예로 들어 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 LOT 데이터를 예로 들어 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 normalization 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 DICOM Set을 예로 들어 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 계산 결과를 예로 들어 도시한 것이다.1 is a diagram illustrating a dose evaluation system for patient quality control of a radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a process of performing a dose delivery quality assurance (DQA) of the radiation treatment equipment for patient quality control dose evaluation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the detector data of the radiation treatment equipment for patient quality control according to an embodiment of the present invention, as an example.
4 and 5 are flow charts showing a method for evaluating the dose for patient quality control of the radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows an example of a treatment planning program of the radiation treatment equipment for patient quality control dose evaluation system according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating LOT data of a dose evaluation system for patient quality control of radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention as an example.
8 is a view for explaining a normalization method of the radiation treatment equipment for patient quality control dose evaluation system according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a DICOM Set of a radiation therapy equipment dose evaluation system for quality control of a patient according to an embodiment of the present invention as an example.
10 is an example of the calculation result of the radiation treatment equipment for patient quality control dose evaluation system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 관련된 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법 및 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the drawings, the dose evaluation method and system for patient quality control of the radiation therapy equipment related to the present invention will be described in more detail. However, the present invention may be embodied in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffixes "module" and "part" for components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles by themselves.

본 발명은 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for dose evaluation for patient quality control of radiation therapy equipment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a dose evaluation system for patient quality control of the radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템(10)은 방사선 조사부(100), 방사선 디텍터(200), 데이터 변환부(300), 계획 수립부(400), 선량 평가부(500)를 포함한다.Referring to Figure 1, the radiation treatment equipment according to an embodiment of the present invention, the dose evaluation system for patient quality control 10 is a radiation irradiator 100, a radiation detector 200, a data conversion unit 300, planning It includes a unit 400 and a dose evaluation unit 500 .

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템(10)은 치료 계획 후 계획대로 선속이 조사 되는지 확인하기 위해 환자 별 정도관리(patient specific quality assurance)로 선량전달 정도관리(delivery quality assurance; DQA)를 수행하는 시스템이다.The dose evaluation system for patient quality control of the radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention 10 is a dose delivery quality control for each patient in order to check whether the beam is irradiated as planned after the treatment plan. It is a system that performs (delivery quality assurance; DQA).

최근에는 컴퓨터로 계산하는 선량분포가 장비의 움직임을 그대로 반영할 시 잘 계산되기에, DQA의 편의를 위하여 실제 팬텀을 놓지 않고 빔을 조사, 이후 장비가 움직인 기록을 로그(log) 파일로부터 획득하여 DQA를 컴퓨터로 수행한다.Recently, since the dose distribution calculated by computer is calculated well when the movement of the equipment is reflected as it is, for the convenience of DQA, the beam is irradiated without placing the actual phantom, and the record of the equipment movement is obtained from the log file. So, DQA is performed by computer.

이러한, 로그 기반(Log-based) DQA를 수행하기 위해서는 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임을 읽어내는 것이 중요하지만, 현재 치료장비 회사로부터 로그를 제공하지 않는 치료장비(예를 들어, Helical tomotherapy)의 경우에는 MLC 움직임을 고려하지 않고, 단순히 치료계획 상에서 설계된 MLC 만을 이용하여 선량을 평가하고 있다.In order to perform such log-based DQA, it is important to read the movement of a multileaf collimator (MLC), but treatment equipment that does not currently provide a log from a treatment equipment company (eg, Helical tomotherapy) ), the dose is evaluated using only the MLC designed in the treatment plan without considering the MLC movement.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템(10)은 방사선 치료 장비에서 빔을 조사하였을 때 측정되는 디텍터(Detector) 신호를 받아서 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임으로 변환하고, 이를 다시 2nd check QA software를 통해 장비의 실제 MLC 움직임을 기반으로 선량계산을 할 수 있다.Dose evaluation system 10 for patient quality control of radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention receives a detector signal measured when irradiating a beam from radiation therapy equipment and receives a multileaf collimator (Multileaf collimator) of radiation therapy equipment ; MLC) movement, and this again can be used to calculate the dose based on the actual MLC movement of the equipment through the 2nd check QA software.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템(10)은 LOG 획득이 되지 않는 장비에서 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 현재 로그를 장비회사에서 제공하지 않는 방사선 치료장비(헬리칼 토모세라피)에서 적용되어 로그 기반(Log-based) DQA를 수행하는 것이 가능해진다.Dose evaluation system 10 for patient quality control of radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention is preferably performed in equipment that does not acquire LOG. For example, it is applied to radiation therapy equipment (helical tomotherapy) that currently does not provide a log by an equipment company, making it possible to perform log-based DQA.

방사선 조사부(100)는 기 설정한 치료 계획에 따라 방사선 빔을 조사한다.The radiation irradiator 100 irradiates a radiation beam according to a preset treatment plan.

도 1에 나타난 바와 같이, 기 설정한 치료 계획에 따라 방사선 빔을 조사하는 것은, 인체 모형(Phantom) 없이 수행된다. 이 단계에서는 일반적으로 사용하는 DQA 전용 팬텀을 올려놓지 않고 그대로 빔을 조사시킨다.As shown in FIG. 1 , irradiating a radiation beam according to a preset treatment plan is performed without a phantom. In this step, the beam is irradiated as it is without placing the DQA-only phantom that is generally used.

방사선 디텍터(200)는 조사된 상기 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장한다.The radiation detector 200 detects the irradiated radiation beam, and stores the detected information as detector data in the server.

방사선 치료 장비(11)에서 DQA 빔을 조사하게 되면, 치료계획에서 수립된 전체 빔의 프로젝션(Projection)마다 조사된 빔의 수를 카운트 할 수 있다.When the radiation therapy equipment 11 irradiates the DQA beam, the number of irradiated beams can be counted for each projection of the entire beam established in the treatment plan.

방사선 디텍터(Detector)에서 수집되는 빔의 수는 치료의 Jaw size에 의해, 그리고 MLC가 열려있는 시간(Leaf open time, LOT)과 깊은 관련이 있다.The number of beams collected by the radiation detector is closely related to the Jaw size of the treatment and the time the MLC is open (Leaf open time, LOT).

장비로부터 획득할 수 있는 정보 중 실제 치료에 가장 많은 영향을 주는 것은 방사선 치료 장비 내부의 이진 다엽 콜리메이터(binary Multi leap collimators) (MLC) 라고 하는 장비이다.Among the information obtainable from the equipment, the one that has the greatest influence on the actual treatment is the equipment called binary multi-leap collimators (MLC) inside the radiation therapy equipment.

실제 빔이 조사되는 정도는 이 MLC 가 몇 초 열려 있었는지에 따라, 즉 Leap open time (LOT) 에 따라 결정된다.The actual beam is irradiated depends on how many seconds this MLC has been opened, that is, depending on the Leap open time (LOT).

장비회사에서 MLC의 큰 오차는 장비의 오류로 간주하여 치료가 멈추게 되어있지만, 조금 작은 차이는 장비의 오류가 아니라고 판단하고 치료가 진행된다.The equipment company considers a large error in MLC to be an equipment error and treatment is stopped, but a small difference is judged not to be an equipment error and treatment proceeds.

그러나 이러한 차이로 인해 치료계획단계의 선량과 실제 치료의 선량이 달라질 수 있으며, 이를 분석하기 위해 DQA 과정을 수행한다.However, due to these differences, the dose in the treatment planning stage and the actual treatment dose may be different, and the DQA process is performed to analyze it.

각 디텍터 어레이(Detector Array), 각 프로젝션(Projection) 마다 수집되는 빔의 카운트 정보는 의료용 포맷의 형태로 장비의 서버에 저장된다.The count information of the beam collected for each detector array and each projection is stored in the server of the equipment in the form of a medical format.

여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 의료용 포맷의 형태로 DICOM Recored를 적용하였으나, 디텍터 데이터(Detector data)는 다른 포맷의 형태로 출력되는 것이 가능하다.Here, in an embodiment of the present invention, DICOM Recorded is applied in the form of a medical format, but it is possible that the detector data is output in the form of another format.

방사선 디텍터(200)는 상기 치료 계획에서 수립된 전체 방사선 빔의 프로젝션 마다 조사된 방사선 빔의 수와 디텍터 어레이 마다 조사된 방사선 빔의 수를 카운트하여 디텍터 데이터로 저장한다. The radiation detector 200 counts the number of radiation beams irradiated for each projection of the entire radiation beam established in the treatment plan and the number of radiation beams irradiated for each detector array, and stores the counts as detector data.

방사선 디텍터(200)는 상기 디텍터 데이터를 포함하는 의료용 포맷의 데이터셋을 상기 서버에 저장한다.The radiation detector 200 stores a dataset in a medical format including the detector data in the server.

데이터 변환부(300)는 상기 디텍터 데이터를 입력 받고, 상기 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환한다.The data conversion unit 300 receives the detector data and converts the detector data into data according to the open time of the multi-leaf collimator of the radiation therapy equipment (hereinafter referred to as 'LOT data').

즉, 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따라 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임을 읽어내어 로그 기반(Log-based) 데이터를 얻게 되는 것이다.That is, according to the opening time of the multileaf collimator, the movement of the multileaf collimator (MLC) is read to obtain log-based data.

데이터 변환부(300)는 상기 디텍터 데이터에 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 이용하는 계산을 수행하여 상기 방사선 치료 장비의 LOT 데이터로 변환한다.The data conversion unit 300 performs a calculation using a projection calibration value and a detector array calibration value for the detector data, and converts it into LOT data of the radiation therapy equipment.

구체적으로, 상기 디텍터 데이터, 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬을 이용하여 LOT 데이터의 비율값을 추정하고, 상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에 따라 상기 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬의 요소인 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 선택한다.Specifically, a matrix and detector array for estimating a ratio value of LOT data using the detector data, a matrix for correcting projection, and a matrix for correcting a detector array, and correcting the projection according to the estimated ratio of LOT data The projection calibration value and the detector array calibration value, which are elements of a matrix for correcting , are selected.

추정한 LOT 데이터의 비율값에서 상기 기 설정한 치료 계획에서의 LOT 데이터와 근접한 경우의 LOT 데이터의 비율값을 선택한다.From the estimated LOT data ratio value, a ratio value of LOT data in the case of close to the LOT data in the preset treatment plan is selected.

구체적으로, 하기 도 8에서 상세히 설명한다.Specifically, it will be described in detail with reference to FIG. 8 below.

계획 수립부(400)는 상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립한다.The plan establishment unit 400 establishes a plan for quality control according to the LOT data.

계획 수립부(400)는 상기 선택된 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값에 따라 정도관리용 계획을 수립한다.The planning unit 400 establishes a plan for quality control according to the selected projection calibration value and detector array calibration value.

구체적으로, DQA를 수행하기 위해, 계산된 LOT값을 기반으로 새로운 DQA DICOM Plan으로 변경되며, DQA용 Plan은 기존 Plan과 구별될 수 있도록 변경된다.Specifically, to perform DQA, a new DQA DICOM plan is changed based on the calculated LOT value, and the DQA plan is changed to be distinguished from the existing plan.

이 때 앞서 계산된 LOT는 실제 치료계획단계에서 제작된 RT-Plan DICOM file 내의 “Tomo Projection Sinogram Data”로 변경되어 저장되도록 한다.At this time, the previously calculated LOT is changed and saved as “Tomo Projection Sinogram Data” in the RT-Plan DICOM file produced in the actual treatment planning stage.

선량 평가부(500)는 상기 정도관리용 계획에 따라 선량 전달을 평가한다.The dose evaluation unit 500 evaluates the dose delivery according to the plan for quality control.

본 발명의 일 실시예에 따른 계획 수립부(400)와 선량 평가부(500)는 로그 기반(Log-based) DQA software로서 장비의 MLC 움직임을 고려할 수 있다.The planning unit 400 and the dose evaluation unit 500 according to an embodiment of the present invention may consider the MLC movement of the equipment as log-based DQA software.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법은 하기 도 4 및 도 5에서 상세히 설명한다.A method for evaluating the dose for patient quality control of the radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5 below.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 선량전달 정도관리(delivery quality assurance; DQA) 수행 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a process of performing a dose delivery quality assurance (DQA) of the radiation treatment equipment for patient quality control dose evaluation system according to an embodiment of the present invention.

방사선 치료에 있어서 환자를 치료하는 과정을 살펴보면, CT Simulation을 통해 환자의 내부 해부학구조 및 종양을 촬영하고, 방사선 치료계획 시스템을 통해서 환자의 CT 영상에 방사선 치료를 어떻게 할 것인지를 계산하고, 계획된 치료방법이 환자에게 잘 들어가는지를 확인하기 위해 팬텀을 이용하여 Delivery QA 를 수행하고, 만약 DQA 결과가 pass 일 경우에 실제 치료에 들어가게 된다.Looking at the process of treating a patient in radiation therapy, the internal anatomy and tumor of the patient are photographed through CT simulation, the radiation treatment plan system calculates how to perform radiation therapy on the patient's CT image, and the planned treatment Delivery QA is performed using the phantom to check whether the method fits the patient well, and if the DQA result is pass, the actual treatment begins.

최근에는 컴퓨터로 계산하는 선량분포가 장비의 움직임을 그대로 반영할 시 잘 계산되기에, DQA의 편의를 위하여 실제 팬텀을 놓지 않고 빔을 조사, 이후 장비가 움직인 기록을 log 파일로부터 획득하여 DQA를 컴퓨터로 수행하는 이른바 Phantomless DQA procedure 가 DQA 분야에 흐름이 되고 있다.Recently, the dose distribution calculated by computer is calculated well when the movement of the equipment is reflected as it is, so for the convenience of DQA, the beam is irradiated without placing the actual phantom, and then the record of the equipment movement is obtained from the log file to obtain the DQA. A so-called Phantomless DQA procedure performed by a computer is becoming a flow in the DQA field.

장비로부터 log파일을 제공받을 수 있도록 vender 에서 따로 방법을 제공하지 않는 경우, Phantomless DQA 의 수행이 어렵다.If the vendor does not provide a separate method to receive the log file from the device, it is difficult to perform Phantomless DQA.

여러 계산툴에서는 단순히 장비의 움직임을 반영하지 못하기에, 단순히 치료계획만 잘 되었는지를 확인하는 second check (e.g., Mobius3D)의 용도로만 사용하고 있다.Since several calculation tools simply cannot reflect the movement of the equipment, it is used only for the purpose of a second check (e.g., Mobius3D) that simply checks whether the treatment plan is successful.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템(10)은 방사선 치료 장비에서 빔을 조사하였을 때 측정되는 DICOM RT-Record 형태의 디텍터(Detector) 신호를 받아서 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임으로 변환하고, 이를 다시 2nd check QA software에서 장비의 실제 MLC 움직임 로그(Log)를 기반으로 선량계산을 할 수 있다.The radiation therapy equipment receiving the DICOM RT-Record type detector signal measured when the radiation therapy equipment irradiates a beam, and the radiation therapy equipment dose evaluation system 10 for quality control of the radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention It converts the movement of the multileaf collimator (MLC) of

본 발명에 따르면, 여기서, DICOM-RT Record는 방사선 장비에 따른 하나의 실시예를 설명하기 위한 것이며, Detector data가 다른 형태로도 출력될 수 있다.According to the present invention, here, the DICOM-RT Record is for explaining one embodiment according to the radiation equipment, and the detector data may be output in other forms.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 디텍터 데이터를 예로 들어 도시한 것이다.3 is a diagram illustrating the detector data of the radiation treatment equipment for patient quality control according to an embodiment of the present invention, as an example.

방사선 디텍터(200)는 상기 치료 계획에서 수립된 전체 방사선 빔의 프로젝션 마다 조사된 방사선 빔의 수와 디텍터 어레이 마다 조사된 방사선 빔의 수를 카운트하여 디텍터 데이터로 저장한다.The radiation detector 200 counts the number of radiation beams irradiated for each projection of the entire radiation beam established in the treatment plan and the number of radiation beams irradiated for each detector array, and stores the counts as detector data.

방사선 디텍터(200)는 상기 디텍터 데이터를 포함하는 의료용 포맷의 데이터셋을 상기 서버에 저장한다.The radiation detector 200 stores a dataset in a medical format including the detector data in the server.

치료계획 소프트웨어 (e.g., Accuray Precision)를 이용하여 방사선 디텍터 (Detector)에서 수집된 데이터(data)를 특정 DICOM storage server로 전송할 수 있는 기능을 제공한다.It provides a function to transmit the data collected from the radiation detector to a specific DICOM storage server using the treatment planning software (e.g., Accury Precision).

디텍터 데이터(detector data)는 일반적으로 DICOM Record 형태로 저장되어 사용자가 export가 가능하며, 이의 내부를 확인하면 Detector에 수집된 count값이 도 3에 나타난 바와 같이 사이노그램(sonogram) 형태로 저장되어 있다.Detector data is generally stored in the form of DICOM Record and can be exported by the user, and when the inside is checked, the count value collected in the detector is stored in the form of a sonogram as shown in FIG. there is.

사이노그램(sonogram)은 수평축이 검출기 채널, 수직축이 투영각을 나타낸다. 1회의 투영에 대하여 수직축을 따라 사인파 모양의 곡선을 간단히 나타낼 수 있으며, 투영되어 수집된 데이터 값들이 모두 모아져 사이노그램이 형성된다. 이에 따라, 사이노그램을 이용하여 데이터를 분석할 수 있다.In a sonogram, the horizontal axis represents the detector channel and the vertical axis represents the projection angle. For one projection, a sine wave-shaped curve along the vertical axis can be simply represented, and all the data values collected through the projection are collected to form a sinogram. Accordingly, data can be analyzed using the sinogram.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법을 나타낸 흐름도이다.4 and 5 are flowcharts illustrating a method for evaluating a dose for patient quality control of a radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법은, 단계 S100에서, 방사선 디텍터가 조사된 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장한다.Referring to FIG. 4 , in the method for assessing the dose for patient quality control of radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention, in step S100, a radiation detector detects an irradiated radiation beam, and the detected information is converted to a server as detector data. save to

상기 방사선 디텍터가 조사된 상기 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장하는 단계(S100)는, 상기 치료 계획에서 수립된 전체 방사선 빔의 프로젝션 마다 조사된 방사선 빔의 수와 디텍터 어레이 마다 조사된 방사선 빔의 수를 카운트하여 디텍터 데이터로 저장한다.Detecting the radiation beam irradiated by the radiation detector, and storing the detected information as detector data in the server (S100) includes the number of radiation beams irradiated for each projection of the entire radiation beam established in the treatment plan and the detector The number of radiation beams irradiated for each array is counted and stored as detector data.

단계 S200에서, 데이터 변환부가 상기 디텍터 데이터를 입력 받고, 상기 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환한다.In step S200, the data converter receives the detector data, and converts the detector data into data according to the open time of the multi-leaf collimator of the radiation therapy equipment (hereinafter referred to as 'LOT data').

상기 디텍터 데이터를 LOT 데이터로 변환하는 단계(S200)는, 상기 디텍터 데이터에 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 이용하는 계산을 수행하여 상기 방사선 치료 장비의 LOT 데이터로 변환한다.In the step of converting the detector data into LOT data (S200), a calculation using a projection calibration value and a detector array calibration value for the detector data is performed to convert the detector data into LOT data of the radiation treatment equipment.

여기서, 상기 디텍터 데이터, 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬을 이용하여 LOT 데이터의 비율값을 추정하고, 상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에 따라 상기 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬의 요소인 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 선택한다.Here, the detector data, a matrix for correcting the projection, and a matrix for correcting the detector array are used to estimate a ratio value of the LOT data, and a matrix and a detector array for correcting the projection according to the estimated ratio value of the LOT data The projection calibration value and the detector array calibration value, which are elements of the matrix to be corrected, are selected.

단계 S300에서, 계획 수립부가 상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립한다.In step S300, the planning unit establishes a plan for quality control according to the LOT data.

상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 단계(S300)는, 상기 선택된 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값에 따라 정도관리용 계획을 수립한다.The step of establishing a plan for quality control according to the LOT data (S300) establishes a plan for quality control according to the selected projection calibration value and detector array calibration value.

단계 S400에서, 선량 평가부가 상기 정도관리용 계획에 따라 선량 전달을 평가한다.In step S400, the dose evaluation unit evaluates the dose delivery according to the plan for quality control.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법은, 수집 가능한 디텍터(Detector) 데이터를 이용하여 실제 환자의 DQA까지 수행할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 5 , the method for assessing the dose for quality control of the radiation therapy equipment for the patient according to an embodiment of the present invention can be performed up to the actual patient's DQA using collectable detector data.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 방법은, 구체적으로 단계 S100에서, 방사선 디텍터가 조사된 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장한다.Referring to Figure 5, the radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention, the radiation therapy equipment dose evaluation method for quality control, specifically, in step S100, the radiation detector detects the irradiated radiation beam, and the detected information is the detector data stored on the server as

단계 S110에서, Phantom 없이 DQA 를 수행한다. 이 단계에서는 일반적으로 사용하는 DQA 전용 팬텀을 올려놓지 않고 그대로 빔을 조사시킨다.In step S110, DQA is performed without a phantom. In this step, the beam is irradiated as it is without placing the DQA-only phantom that is generally used.

방사선 치료 장비(11)에서 DQA 빔을 조사하게 되면, 치료계획에서 수립된 전체 빔의 프로젝션(Projection)마다 조사된 빔의 수를 카운트 할 수 있다.When the radiation therapy equipment 11 irradiates the DQA beam, the number of irradiated beams can be counted for each projection of the entire beam established in the treatment plan.

단계 S120에서, 치료계획 프로그램에 저장된 Detector data를 포함하는 DICOM dataset (DICOM image, DICOM-RT Plan, DICOM-RT Structure, DICOM-RT Dose)를 개발된 시스템(system)에 전송한다.In step S120, the DICOM dataset (DICOM image, DICOM-RT Plan, DICOM-RT Structure, DICOM-RT Dose) including the detector data stored in the treatment plan program is transmitted to the developed system.

여기서, 각 디텍터 어레이(Detector Array), 각 프로젝션(Projection) 마다 수집되는 빔의 카운트 정보는 DICOM Recored 형태로 장비의 서버에 저장된다.Here, the count information of the beams collected for each detector array and each projection is stored in the server of the equipment in the form of DICOM Recorded.

본 발명에 따르면, 여기서, DICOM-RT Record는 방사선 장비에 따른 하나의 실시예를 설명하기 위한 것이며, Detector data가 다른 형태로도 출력될 수 있다.According to the present invention, here, the DICOM-RT Record is for explaining one embodiment according to the radiation equipment, and the detector data may be output in other forms.

단계 S210에서, 받은 Detector data 를 가공하여 Leaf open time (LOT) 으로 변경한다. 방사선 디텍터(Detector)에서 수집되는 빔의 수는 치료의 Jaw size에 의해, 그리고 MLC가 열려있는 시간(Leaf open time, LOT)과 깊은 관련이 있다.In step S210, the received detector data is processed and changed to leaf open time (LOT). The number of beams collected by the radiation detector is closely related to the Jaw size of the treatment and the time the MLC is open (Leaf open time, LOT).

장비로부터 획득할 수 있는 정보 중 실제 치료에 가장 많은 영향을 주는 것은 방사선 치료 장비 내부의 다엽 콜리메이터(binary Multi leap collimators) (MLC) 라고 하는 장비이다.Among the information that can be obtained from the equipment, the one that has the most influence on the actual treatment is the equipment called binary multi leap collimators (MLC) inside the radiation therapy equipment.

실제 빔이 조사되는 정도는 이 MLC 가 몇 초 열려 있었는지에 따라, 즉 Leap open time (LOT) 에 따라 결정된다.The actual beam is irradiated depends on how many seconds this MLC has been opened, that is, depending on the Leap open time (LOT).

여기서, 데이터 변환부(300)는 상기 디텍터 데이터를 입력 받고, 상기 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환한다.Here, the data conversion unit 300 receives the detector data and converts the detector data into data (hereinafter, referred to as 'LOT data') according to the open time of the multi-leaf collimator of the radiation therapy equipment.

즉, 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따라 다엽 콜리메이터 (Multileaf collimator; MLC)의 움직임을 읽어내어 로그 기반(Log-based) 데이터를 얻게 되는 것이다.That is, according to the opening time of the multileaf collimator, the movement of the multileaf collimator (MLC) is read to obtain log-based data.

단계 S310에서, 생성된 LOT 기반으로 하는 DICOM-RT Plan을 변경한다.In step S310, the DICOM-RT plan based on the generated LOT is changed.

계획 수립부(400)는 상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립한다.The plan establishment unit 400 establishes a plan for quality control according to the LOT data.

구체적으로, DQA를 수행하기 위해, 계산된 LOT값을 기반으로 새로운 DQA DICOM Plan으로 변경되며, DQA용 Plan은 기존 Plan과 구별될 수 있도록 변경된다.Specifically, to perform DQA, a new DQA DICOM plan is changed based on the calculated LOT value, and the DQA plan is changed to be distinguished from the existing plan.

이 때 앞서 계산된 LOT는 실제 치료계획단계에서 제작된 RT-Plan DICOM file 내의 “Tomo Projection Sinogram Data”로 변경되어 저장되도록 한다.At this time, the previously calculated LOT is changed and saved as “Tomo Projection Sinogram Data” in the RT-Plan DICOM file produced in the actual treatment planning stage.

단계 S320에서, DQA용 DICOM Set 으로 변경 후 Tomotherapy plan 의 계산이 가능한 Second check QA Software 로 Dicom Set 을 전송한다.In step S320, after changing to DICOM Set for DQA, transmit the Dicom Set to Second check QA Software that can calculate the Tomotherapy plan.

단계 S410에서, DQA를 계산한다. 여기서, 선량 평가부(500)는 상기 정도관리용 계획에 따라 선량 전달을 평가한다.In step S410, DQA is calculated. Here, the dose evaluation unit 500 evaluates the dose delivery according to the plan for quality control.

본 발명의 일 실시예에 따르면 로그 기반(Log-based) DQA software로서 장비의 MLC 움직임을 고려할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, MLC movement of equipment may be considered as log-based DQA software.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 치료계획 프로그램을 예로 들어 도시한 것이다.Figure 6 shows an example of a treatment planning program of the radiation treatment equipment for patient quality control dose evaluation system according to an embodiment of the present invention.

Detector에서 계측된 DQA의 빔 카운트 수를 포함하는 DICOM은 각 치료계획 프로그램 (e.g., Accuray Precision)에서 다른 DICOM storage server 로 전송이 가능하다. DICOM including the number of DQA beam counts measured by the detector can be transferred from each treatment plan program (e.g., Accury Precision) to another DICOM storage server.

본 발명에서 제안하는 System에서는 이 정보를 받을 수 있도록 하는 DICOM storage serve가 포함되어 있다. 즉, 방사선 디텍터는 조사된 상기 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장한다.The system proposed in the present invention includes a DICOM storage serve to receive this information. That is, the radiation detector detects the irradiated radiation beam, and stores the detected information as detector data in the server.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 LOT 데이터를 예로 들어 도시한 것이다.7 is a diagram illustrating LOT data of a dose evaluation system for patient quality control of radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention as an example.

도 7의 (a)는 Planned LOT, (b)는 Detector Data, (c)는 Converted LOT from Detector Data, (d)는 Normalized Difference between (a) and (c)을 나타낸 것이다.7 (a) is a Planned LOT, (b) is Detector Data, (c) is Converted LOT from Detector Data, (d) is a Normalized Difference between (a) and (c).

치료계획 시에 수립되는 MLC의 LOT는 도 7의 (a)에서 보는 바와 같이 sinogram 형태로 생성되며 가로축은 Detector, 세로축은 Projection에 해당한다.The LOT of MLC established at the time of treatment plan is generated in the form of a sinogram as shown in FIG.

DICOM Record로부터 획득할 수 있는 Projection 당, detector array 당 빔 카운트 수 역시 위의 도 7의 (b)에서 보는 바와 같이 sinogram 형태로 획득되며, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)와 같은 형태로 바뀌어야 한다. The number of beam counts per projection and detector array that can be obtained from DICOM Record is also obtained in the form of a sinogram as shown in FIG. 7 (b) above, (b) of FIG. should be changed to form.

도 7의 (b)의 경우 Detector에서 카운트 되는 빔의 수는 실제 MLC와 연관이 있지만, 빔이 scatter되어서 들어가는 이른바 noise가 생성될 수 있다.In the case of (b) of FIG. 7 , the number of beams counted by the detector is related to the actual MLC, but so-called noise may be generated because the beams are scattered.

또한, projection 마다 빔의 카운트 수가 달라지는 것을 볼 수 있는데, 이는 Projection마다 Jaw의 크기가 달라지는 이른바 TomoEDEG Dynamic Jaws 기술에 의해 실제로 Detector에 수집되는 빔의 카운트가 적게 들어오기 때문이다.In addition, it can be seen that the number of beam counts varies for each projection, because the so-called TomoEDEG Dynamic Jaws technology, which changes the size of the jaw for each projection, actually reduces the number of beams that are actually collected in the detector.

또한, Beam이 Detector Array 칸마다 수집되는 효율이 다를 수 있다.Also, the efficiency at which the beam is collected for each Detector Array column may be different.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 normalization 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a normalization method of the radiation treatment equipment for patient quality control dose evaluation system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에서 normalization 방법은 데이터 변환부가 디텍터 데이터를 입력 받고, 상기 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환하는 방법에 이용된다.In an embodiment of the present invention, in the normalization method, the data converter receives detector data, and converts the detector data into data according to the open time of the multi-leaf collimator of the radiation therapy equipment (hereinafter referred to as 'LOT data'). is used for

이진 MLC 및 그 개방 시간은 출구 디텍터 어레이로부터 수집된 카운트 데이터와 상관관계가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비는 MLC의 반대편에 빔 감지를 위한 512 개 이상의 챔버가있는 아크형 출구 디텍터 어레이가 있으며, MLC에서 리프(leaf)를 열면 해당 디텍터 어레이에서 빔 플루언스(기 설정된 시간 동안 단위 면적을 통과한 입자의 양)를 계산할 수 있다.Binary MLC and its open time are correlated with count data collected from the exit detector array. The radiation therapy equipment according to an embodiment of the present invention has an arc-type exit detector array with 512 or more chambers for beam detection on the opposite side of the MLC, and when a leaf is opened in the MLC, the beam fluence ( The amount of particles passing through a unit area for a preset time) may be calculated.

프로젝션 당 빔 카운트 값은 각 검출기 채널에서 수집되며, LOT, 턱(Jaw)의 크기 및 검출기의 감도에 영향을 받고, 검출기의 위치와 산란 빔에 의한 주변의 잎(leaf)의 상태에도 영향을 받는다.A beam count value per projection is collected from each detector channel and is affected by the LOT, the size of the jaw, and the sensitivity of the detector, as well as the position of the detector and the condition of the surrounding leaves by the scattered beam. .

종래의 경우, Projection, Array 에 대한 detector 값의 보정은 maximum 값을 이용한 Normalization 방법으로만 설명되고 있다.In the conventional case, correction of detector values for projection and array has been described only as a normalization method using a maximum value.

본 발명의 일 실시예에 따른 normalization 방법은 Maximum 값으로 단순히 normalization하는 것이 아닌 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값 두 캘리브레이션(calibration)의 최적비율을 찾는 방법을 이용한다.The normalization method according to an embodiment of the present invention uses a method of finding an optimal ratio between two calibrations of a projection calibration value and a detector array calibration value, rather than simply normalizing the maximum value.

일반적으로, deconvolution된 Detector count값은 projection 및 array calibrations (각각 프로젝션 캘리브레이션(CP)와 디텍터 어레이 캘리브레이션 (CA)에 의해 LOT로 변경될 수 있고, 수학식 1로 나타난다.In general, the deconvolution detector count value can be changed to LOT by projection and array calibrations (projection calibration ( CP ) and detector array calibration ( CA ), respectively), and is expressed by Equation 1.

Figure 112020062488903-pat00001
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여기서, D는 Detector count, CP는 Field size에 따른 projection calibration 값, CA는 Array calibration 값, L은 LOT 값이다.Here, D is the detector count, C P is the projection calibration value according to the field size, C A is the array calibration value, and L is the LOT value.

본 발명의 일 실시예에 따른 신호 정규화 절차와 관련하여 턱(Jaw) 크기 및 디텍터 감도로 인한 탐지기의 총 카운트 수를 보정하기 위해 두 가지 수정요소인 프로젝션 CP에 대한 보정 계수 및 각각의 리프(leaf) CL에 대한 보정 계수를 각각 구현하며, 측정된 LOT인 L은 수학식 2를 이용하여 계산할 수 있다.In connection with the signal normalization procedure according to an embodiment of the present invention, in order to correct the total number of counts of the detector due to the jaw size and the detector sensitivity, the correction factor for the projection CP and each leaf ( Each of the correction coefficients for leaf) C L is implemented, and L, which is the measured LOT, can be calculated using Equation (2).

여기서, 수학식 1의 CA는 수학식 2의 CL에 대응한다.Here, C A in Equation 1 corresponds to C L in Equation 2 .

Figure 112020062488903-pat00002
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여기서, c1과 c2는 최대 LOT(leaf open time)와 배경 소음을 고려한 정규화 상수이다.Here, c 1 and c 2 are normalization constants considering the maximum leaf open time (LOT) and background noise.

예를 들어, 2x2 매핑 디텍터 데이터가 있고 c2를 무시할 수 있으므로, 상기 수학식 1의 P는 수학식 2의 c1을 이용하여 구할 수 있다.For example, since there is 2x2 mapping detector data and c 2 can be ignored, P in Equation 1 can be obtained by using c 1 in Equation 2.

구체적으로, 각 array에 아다마르 곱(Hadamard product)을 이용하여 Projection, detector array 에 대한 detector 값을 보정하는 수식적 표현은 수학식 3과 같다. Specifically, the mathematical expression for correcting the detector values for the projection and detector arrays using the Hadamard product for each array is as shown in Equation (3).

Figure 112020062488903-pat00003
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Figure 112020062488903-pat00004
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수학식 4에 나타난 바와 같이 풀어쓰면, Detector로부터 추정되는 LOT의 비율값은 detector data(위 식에서의 detData)는 projection을 보정하는 행렬(calFactor_Projection)과 detectorarray 보정 행렬(calFactor_Array)에 대한 값의 아다마르 곱으로 계산될 수 있다.When solved as shown in Equation 4, the ratio value of the LOT estimated from the detector is the Hadamard product of the detector data (detData in the above equation) is the projection correction matrix (calFactor_Projection) and the detectorarray correction matrix (calFactor_Array) can be calculated as

수학식 4를 구체적으로 c1과 c2 를 이용하여 수학식 5와 같이 구현한다.Equation 4 is specifically implemented as Equation 5 using c 1 and c 2 .

Figure 112020062488903-pat00005
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여기서, CP 및 CL은 수학식 6에 나타난 바와 같이, LOT L을 측정하는 대신 계획된 LOT L'을 사용하여 추정 할 수 있다.Here, C P and C L can be estimated using the planned LOT L′ instead of measuring LOT L, as shown in Equation 6.

Figure 112020062488903-pat00006
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Figure 112020062488903-pat00007
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이후, 모든 디텍터 데이터에 대해, ΔCP 및 ΔCL이 0.01 % 미만이 될 때까지 반복한 다음, 측정 된 LOT L과 계획된 LOT L'간의 차이를 최소화함으로써 c1 및 c2를 추정한다.Then, for all detector data, iteratively until ΔCP and ΔCL are less than 0.01%, and then estimate c 1 and c 2 by minimizing the difference between the measured LOT L and the planned LOT L′.

이에 따라, 수학식 7에서 계산된 LOT와 Planned LOT와의 Root mean square error가 가장 작은 값을 가지는 P값을 계산할 수 있다.Accordingly, the P value having the smallest root mean square error between the LOT and the planned LOT calculated in Equation 7 may be calculated.

Figure 112020062488903-pat00008
Figure 112020062488903-pat00008

Figure 112020062488903-pat00009
Figure 112020062488903-pat00009

수학식 7에 나타난 바와 같이, 디텍터 데이터, 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬을 이용하여 LOT 데이터의 비율값을 추정하고, 상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에 따라 상기 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬의 요소인 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 선택한다.As shown in Equation 7, estimating the ratio value of the LOT data using the detector data, the matrix for correcting the projection, and the matrix for correcting the detector array, and correcting the projection according to the estimated ratio of the LOT data The projection calibration value and the detector array calibration value, which are elements of a matrix for calibrating a matrix and a detector array, are selected.

CP와 CA의 최적값은 서로간의 영향을 주는 값이기 때문에, 위 수식을 이용하여 iteration을 수행, 이후 두 값이 수렴할 때의 값을 취하도록 하였다.Since the optimal values of C P and C A are mutually influencing values, iteration was performed using the above formula, and then the values obtained when the two values converge were taken.

절대적인 LOT를 결정하는 P 값은 동일한 에너지, 동일한 MLC를 조사하더라도 dynamic jaw size, Plan의 MLC position, MLC의 LOT, Detector의 상태에 따라서 달라지는 값이기 때문에, 본 연구에서는 Planned LOT와 가장 유사한 LOT를 갖는 P값을 추출하였다. 추출하기 위해 계산된 LOT와 Planned LOT와의 Root mean square error가 가장 작은 값을 가지는 P값을 계산한다.Since the P value that determines the absolute LOT is a value that varies depending on the dynamic jaw size, MLC position of the plan, LOT of MLC, and the state of the detector, even if the same energy and the same MLC are investigated. The P value was extracted. To extract, the P value with the smallest root mean square error between the calculated LOT and the planned LOT is calculated.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 DICOM Set을 예로 들어 도시한 것이다.9 is a diagram illustrating a DICOM Set of a radiation therapy equipment dose evaluation system for quality control of a patient according to an embodiment of the present invention as an example.

도 9의 DICOM Set은 CT 이미지(image), RT 구조(structure), Modified RT Plan, RT Dose를 포함한다.The DICOM Set of FIG. 9 includes a CT image, an RT structure, a Modified RT Plan, and an RT Dose.

System에서 새롭게 생성된 DICOM Set은 export 기능을 통해서 선량계산이 가능한 프로그램(e.g., Mobius3D)로 전송된다.The DICOM Set newly created in the system is transmitted to the program (e.g., Mobius3D) that can calculate the dose through the export function.

앞선 과정의 동작은 개발된 시스템의 DICOM storage server 로부터 데이터를 수신하게 되면, LOT 변경부터 자동으로 지정된 계산서버로 전송하는 일까지를 자동으로 처리하게 된다.In the preceding process, when data is received from the DICOM storage server of the developed system, it automatically processes from LOT change to transmission to the designated calculation server automatically.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장비의 환자 정도관리용 선량 평가 시스템의 계산 결과를 예로 들어 도시한 것이다.10 is an example of the calculation result of the radiation treatment equipment for patient quality control dose evaluation system according to an embodiment of the present invention.

도 10은 일 실시예로, 2개의 Plan을 Detector로 받아진 값을 시스템에 전송하고 난 후 Mobius3D를 통해서 계산되어 나온 결과를 보여준다. 이 결과를 통해 본 시스템을 통해 생성된 DQA DICOM set이 성공적으로 전송되었으며, 계산도 잘 진행됨을 확인할 수 있다.10 shows the results calculated through Mobius3D after transmitting the values received by the detector to the system for two plans as an embodiment. Through this result, it can be confirmed that the DQA DICOM set created through this system was successfully transmitted and the calculation proceeded well.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.The above description is only one embodiment of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to implement it in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and should be construed to include various embodiments within the scope equivalent to the content described in the claims.

Claims (15)

방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템에 있어서,
방사선 조사부에 의하여 조사된 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장하는 방사선 디텍터;
상기 디텍터 데이터를 입력 받고, 상기 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환하는 데이터 변환부; 및
상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 계획 수립부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.In the radiation therapy equipment dose evaluation system,
a radiation detector that detects the radiation beam irradiated by the radiation irradiator and stores the sensed information as detector data in the server;
a data conversion unit that receives the detector data and converts the detector data into data according to the open time of the multi-leaf collimator of the radiation therapy equipment (hereinafter referred to as 'LOT data'); and
Dose evaluation system of radiation therapy equipment comprising a; plan establishment unit to establish a plan for quality control according to the LOT data. 제1항에 있어서,
상기 정도관리용 계획에 따라 선량 전달을 평가하는 선량 평가부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.According to claim 1,
Dose evaluation system for radiation therapy equipment, characterized in that it further comprises; a dose evaluation unit for evaluating the dose delivery according to the quality control plan. 제1항에 있어서,
방사선 조사부에 의하여 조사된 방사선 빔을 감지하는 것은, 인체 모형(Phantom) 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.According to claim 1,
Sensing the radiation beam irradiated by the radiation irradiator, the dose evaluation system of the radiation therapy equipment, characterized in that performed without a human body model (Phantom). 제1항에 있어서,
상기 방사선 디텍터는, 기 설정한 치료 계획에서 수립된 전체 방사선 빔의 프로젝션 마다 조사된 방사선 빔의 수와 디텍터 어레이 마다 조사된 방사선 빔의 수를 카운트하여 디텍터 데이터로 저장하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.According to claim 1,
The radiation detector counts the number of radiation beams irradiated for each projection of the entire radiation beam established in a preset treatment plan and the number of radiation beams irradiated for each detector array Radiation therapy equipment, characterized in that it is stored as detector data of the Dose Assessment System. 제1항에 있어서,
상기 방사선 디텍터는, 상기 디텍터 데이터를 포함하는 의료용 포맷의 데이터셋을 상기 서버에 저장하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.According to claim 1,
The radiation detector, the radiation therapy equipment dose evaluation system, characterized in that for storing a dataset in a medical format including the detector data in the server. 제4항에 있어서,
상기 데이터 변환부는,
상기 디텍터 데이터에 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 이용하는 계산을 수행하여 상기 방사선 치료 장비의 LOT 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.5. The method of claim 4,
The data conversion unit,
Dose evaluation system for radiation therapy equipment, characterized in that the conversion into LOT data of the radiation therapy equipment by performing a calculation using the projection calibration value and the detector array calibration value in the detector data. 제6항에 있어서,
상기 데이터 변환부는,
상기 디텍터 데이터, 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬을 이용하여 LOT 데이터의 비율값을 추정하고,
상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에 따라 상기 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬의 요소인 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.7. The method of claim 6,
The data conversion unit,
estimating a ratio value of LOT data using the detector data, a matrix for correcting projection, and a matrix for correcting a detector array,
Dose evaluation system of radiation therapy equipment, characterized in that the projection calibration value and detector array calibration value, which are elements of a matrix for correcting the projection and a matrix for correcting the detector array, are selected according to the estimated ratio value of the LOT data. 제7항에 있어서,
상기 데이터 변환부는,
상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에서 상기 기 설정한 치료 계획에서의 LOT 데이터와 근접한 경우의 LOT 데이터의 비율값을 선택하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.8. The method of claim 7,
The data conversion unit,
Dose evaluation system for radiation therapy equipment, characterized in that selecting a ratio value of LOT data when close to LOT data in the preset treatment plan from the estimated ratio value of LOT data. 제7항에 있어서,
상기 계획 수립부는, 상기 선택된 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 시스템.8. The method of claim 7,
The plan establishing unit, the radiation therapy equipment dose evaluation system, characterized in that the establishment of a plan for quality control according to the selected projection calibration value and detector array calibration value. 방사선 치료 장비의 선량 평가 방법에 있어서,
방사선 디텍터가 조사된 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장하는 단계;
데이터 변환부가 상기 디텍터 데이터를 입력 받고, 상기 디텍터 데이터를 상기 방사선 치료 장비의 다엽 콜리메이터의 개방시간에 따른 데이터(이하, 'LOT 데이터라 함')로 변환하는 단계; 및
계획 수립부가 상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 방법.In the method for evaluating the dose of radiation therapy equipment,
A radiation detector detecting the irradiated radiation beam, and storing the detected information as detector data in a server;
receiving the detector data by a data conversion unit, and converting the detector data into data according to an open time of a multi-leaf collimator of the radiation therapy equipment (hereinafter referred to as 'LOT data'); and
Dose evaluation method of radiation therapy equipment comprising a; the plan establishing unit establishing a plan for quality control according to the LOT data. 제10항에 있어서,
선량 평가부가 상기 정도관리용 계획에 따라 선량 전달을 평가하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 방법.11. The method of claim 10,
Dose evaluation method of radiation therapy equipment comprising a; the dose evaluation unit evaluating the dose delivery according to the quality control plan. 제10항에 있어서,
상기 방사선 디텍터가 조사된 상기 방사선 빔을 감지하고, 감지한 정보를 디텍터 데이터로 서버에 저장하는 단계는, 기 설정한 치료 계획에서 수립된 전체 방사선 빔의 프로젝션 마다 조사된 방사선 빔의 수와 디텍터 어레이 마다 조사된 방사선 빔의 수를 카운트하여 디텍터 데이터로 저장하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 방법.11. The method of claim 10,
The step of detecting the radiation beam irradiated by the radiation detector and storing the detected information as detector data in the server includes the number of radiation beams irradiated for each projection of the entire radiation beam established in the preset treatment plan and the detector array Dose evaluation method of radiation therapy equipment, characterized in that by counting the number of radiation beams irradiated for each and storing it as detector data. 제10항에 있어서,
상기 디텍터 데이터를 LOT 데이터로 변환하는 단계는,
상기 디텍터 데이터에 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 이용하는 계산을 수행하여 상기 방사선 치료 장비의 LOT 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 방법.11. The method of claim 10,
The step of converting the detector data into LOT data includes:
A method of evaluating a dose of radiation therapy equipment, characterized in that the calculation is performed using a projection calibration value and a detector array calibration value in the detector data and converted into LOT data of the radiation therapy equipment. 제13항에 있어서,
상기 디텍터 데이터를 LOT 데이터로 변환하는 단계는,
상기 디텍터 데이터, 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬을 이용하여 LOT 데이터의 비율값을 추정하고,
상기 추정한 LOT 데이터의 비율값에 따라 상기 프로젝션을 보정하는 행렬 및 디텍터 어레이를 보정하는 행렬의 요소인 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 방법.14. The method of claim 13,
The step of converting the detector data into LOT data includes:
estimating a ratio value of LOT data using the detector data, a matrix for correcting projection, and a matrix for correcting a detector array,
Dose evaluation method of radiation therapy equipment, characterized in that the projection calibration value and detector array calibration value, which are elements of a matrix for correcting the projection and a matrix for correcting the detector array, are selected according to the estimated ratio value of the LOT data. 제14항에 있어서,
상기 LOT 데이터에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 단계는,
상기 선택된 상기 프로젝션 캘리브레이션 값과 디텍터 어레이 캘리브레이션 값에 따라 정도관리용 계획을 수립하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장비의 선량 평가 방법.15. The method of claim 14,
The step of establishing a plan for quality control according to the LOT data is,
Dose evaluation method of radiation therapy equipment, characterized in that establishing a plan for quality control according to the selected projection calibration value and detector array calibration value.
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