KR101164610B1 - 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법은 환자에 대한 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따라, 실제 방사선 조사에 대응하는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 검출하는 단계; 상기 검출된 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 생성에 사용되는 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 세기 조절 방사선치료의 환자 맞춤형 품질 관리를 위하여 동적 다엽 콜리메이터(dynamic multi-leaf collimator, DMLC)의 로그 파일(Dynalog file)을 필드 파일로 변환하여, 원래의 치료계획과 비교하여 선량 분포를 분석하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
세기 조절 방사선치료(IMRT:Intensity Modulated Radiation Therapy)는 복잡한 다엽콜리메이터(MLC:Multi-Leaf Collimator)의 세그먼트의 조합으로 이루어진다. IMRT치료에서 사용되는 비균일 고유 플루언스는 각각의 세그먼트를 이루는 MLC의 적절한 위치잡이 성능과 이에 맞는 세부 선량 전달에 기초하고 있다. 많은 연구자들에 의해 다양한 형태의 IMRT 품질관리(QA) 프로그램이 개발되어 소개되고 있으며, 특화된 팬톰과 전용 측정기를 사용한 치료장비의 인수검사의 경험을 기술되고 있다. IMRT QA 전용 3차원 물 등가 팬톰 시스템에 기반한 라디오 그래픽 필름 또는 라디오크로믹 필름을 이용한 검증시스템과 2차원 배열 검출기를 이용한 시스템이 개발되었지만, 대부분 측정해상도 및 감도, 적용조건에 따라 제한적이다. 비록 북미의학물리학회(AAPM)과 북미방사선종양학회(ASTRO)와 같은 전문학술단체에서 일반적인 가이드라인이 제안되었으나, 세밀한 수행절차와 정량분석의 기준은 아직까지 확고하게 정립 되지 않는 상태이다.
Nelms 과 Simon은 미국의 최소 100개 이상의 독립된 기관들에서 실행되고 있는 세기 조절 방사선치료의 품질관리 방법과 적용기준을 조사하였다. 그 결과 측정 장비와 수행방법, 분석 도구와 정량적 기준에 따른 분석방법에 따라 기관별로 크고 작은 차이를 보였으며, 아직 공식적으로 정해진 기준이 없다고 설명하였다.
세기 조절 방사선치료의 품질관리 결과를 고려하여 합리적 기준을 적용한 다양한 정량적 분석 방법들이 품질관리를 위하여 권고, 개선되고 있다. Low와 Harms는 각각 공동 연구자들과 함께 선량 분포에 대한 정량적 분석을 위하여 수학적 공식과 감마인자를 이용한 분석 툴을 제공하였다. 감마 인자를 이용한 평가 방법은 서로 다른 선량 분포를 비교하는데 효과적인 툴로서 세기 조절 방사선치료의 선량 분포를 비교하는데도 유용하지만, 세기 조절 방사선치료의 품질 관리 결과를 비교할 때 적합-부적합을 평가하는데 적용하는 기준(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)은 임상적 의미가 모호하다.
현재 IMRT QA를 수행하는데 적용하는 가장 범용적인 방법은 특화된 팬톰을 이용하여 선량 분포를 간접적으로 비교 분석하는 소위 “하이브리드 방식"이다.
도 1은 종래의 세기 변조 방사선치료의 환자 맞춤형 품질 관리를 위한 하이브리드 팬톰의 이용 예시를 설명하는 도면이다. 도 1 (a)는 세기 변조 방사선치료 계획에서 얻은 비균일 플루언스를 이용한 하이브리드 계획을 예시한 것이고, 도 1 (b)는 하이브리드 계획과 선량 비교를 위한 측정용 필름 셋업을 예시한 것이다. 또한, 도 2는 하이브리드 계획과 필름을 이용한 측정 선량 간 선량 측면도 및 감마 인자 계산 결과 비교를 예시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하이브리드 방식의 가장 큰 문제점은 종양과 결정장기의 해부병리학적 영상정보와 기하학적 위치 정보가 선량 분포상에서 식별할 수 없게 유실된다는 것이다. IMRT를 위한 선량 검증은 치료계획 정보와 실제 조사된 선량 분포를 비교하여 허용범위를 확인하는 것으로, 하이브리드 방식으로는 치료 계획 결과와 측정된 선량 분포를 분석하는데 어려움이 있으며, 선량 불일치 결과를 해부병리학적 위치정보와의 상관관계를 기반으로 분석하거나, 정확하게 해석하고 판단하는데 어려움이 있다.
몇몇 기관에서 DMLC(Dynamic MLC) 파일을 사용하여 MLC의 위치 오류를 분석하고 IMRT와 같은 동적 치료에서 발생할 수 있는 오류 가능성을 평가하였다. DMLC 로그 파일(Dynalog 파일)은 각각 동적 세그먼트에 대하여 방사선조사 시 실제 MLC 위치와 분할된 세부 선량의 실제 정보를 포함하고 있는 일종의 기록 정보로이며, 별도의 워크스테이션에 ASCII포맷으로 저장된다. 본래의 IMRT 치료 계획과 실제 선형가속기를 통해 빔이 조사되었을 때의 MLC 정보를 기반으로 재구성된 IMRT 치료 계획(dMLC- based IMRT plan)은 서로 다른 비균일 선량플루언스를 형성한다.
본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법 및 장치는 IMRT 조사 시 생성된 DMLC 로그 파일을 이용하여 이를 세기조절 치료계획에 적용할 수 있는 MLC 필드 파일로 변환할 수 있는 도구를 개발하고, 변환된 MLC 필드 파일을 치료 계획 시스템에 입력하여 실제 전달된 불균일 플루언스를 역방향으로 획득함으로써 환자의 해부병리학적 정보를 담고 있는 영상을 기초로 재계산을 수행하는 환자 맞춤형 품질관리 시스템을 구현하기 위함이다. 그리하여 제한을 갖고 있는 하이브리드 방식과는 달리, 여러 가지 불확실한 요인들을 포함할 가능성이 있는 측정 과정 없이도, 치료 전에 역방향 선량 분포 검증 시스템을 이용하여 품질관리를 수행하고, 본래의 치료 계획과 선량 분포를 비교, 평가함으로써 치료 계획을 보완, 수정하는데 필요한 기반을 마련할 수 있다.
본 발명에 따른 과제를 해결하기 위해, 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법은 환자에 대한 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따라, 실제 방사선 조사에 대응하는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 검출하는 단계; 상기 검출된 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 생성에 사용되는 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 세기조절방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계는, 상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 산출하는 단계; 상기 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하는 단계; 및 상기 매핑된 선량분포와 원래의 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 비교 및 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 세기조절방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계는, 상기 선량 분포에 대한 선량 체적 히스토그람을 이용해 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 세기조절방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계는, 상기 다엽 콜리메이터의 위치 오차 및 선량 오차를 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 다엽 콜리메이터의 위치 오차는 로그 파일 뷰어에 의한 제곱 평균 방식을 이용해 상기 위치 오차를 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 다엽 콜리메이터의 선량 오차는 감마 인자를 이용하여 정량 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 과제를 해결하기 위해, 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석장치는 환자에 대한 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따라, 실제 방사선 조사에 대응하는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 검출하는 로그파일 검출부; 상기 로그파일 검출부에서 검출된 상기 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 생성에 사용되는 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환하는 필드파일 변환부; 및 상기 필드파일 변환부에서 변환된 상기 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 선량분포 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 선량분포 분석부는, 상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 산출하는 선량 분포 산출모듈; 상기 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하는 매핑 모듈; 및 상기 매핑된 선량분포와 원래의 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 비교 및 분석하는 분석 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 분석 모듈은, 상기 선량 분포에 대한 선량 체적 히스토그람을 이용해 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 분석 모듈은, 상기 다엽 콜리메이터의 위치 오차 및 선량 오차를 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 분석 모듈은, 로그 파일 뷰어에 의한 제곱 평균 방식을 이용해 상기 위치 오차를 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 분석 모듈은, 감마 인자를 이용하여, 상기 선량 오차를 정량 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 세기 조절 방사선치료의 환자 맞춤형 품질 관리를 위한 새로운 접근 방식이 품질 관리를 수행할 때 필요한 편리하고 분명한 툴을 제공한다. 나아가 새로운 품질관리 방법은 앞으로 세기 조절 방사선치료의 진행 과정 중이나 치료 전에 품질관리를 수행하는데 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명은 주요 장기 및 표적에 대한 정보를 볼 수 없는 고체 팬톰이 아닌 해부학적, 병리학적 3차원 영상 위에서 실제로 전달된 선량 정보를 보여준다. 그러므로, 본 발명에서 제안한 방법은 의학 물리학자들이 확인해야 하는 관심 영역에서 실제 전달된 선량 정보를 제공하며, 품질 관리 결과를 평가하는데 더욱 유용하다.
Nelms와 Simon의 2차원 세기 조절 방사선치료의 품질 관리 분석에 대한 조사에 따르면, 많은 기관에서 각 조사면에 대한 품질 관리 방법보다는 한 각도에서 조사된 조합된 조사면을 사용한 품질 관리 방법을 사용하고 있다. 더불어 대부분의 기관에서 등선량 곡선 차이 3 mm와 선량 차이 3%의 감마 인자를 이용한 평가 기준으로 사용하고 있다고 보고하였다. 이러한 평가 기준은 특정 치료 부위에서는 표준 기준으로 사용되기 어려운 측면이 있으며, 방사선이 조사될 때 실제 MLC의 움직임이 계획된 MLC와 다른 위치적 불일치에 의하여 발생하는 선량 차이가 관심 영역에 어떤 영향을 미치는지를 분석하는데 효과적이지 않다. 만약 선량 불일치가 나타난 영역이 주요 장기가 아니거나 임상적으로 중요하지 않은 영역이라면, 치료 계획과 실제 전달된 선량 사이에서 적용한 품질 관리 기준보다 더 큰 선량 불일치가 발생하였더라도 품질 관리 결과는 허용 가능할 것이다.
하이브리드 팬톰을 이용한 일반적인 세기 조절 방사선치료의 품질 관리 방식과 다르게, 세기조절 방사선 치료를 위한 역방향 환자 맞춤형 품질 관리 방식은 의학 물리학자와 방사선 종양학자에게 전달된 선량 분포와 선량 불일치에 의한 영향을 보다 쉽게 평가할 수 있도록 하였다.
최근에 이차원 이온 전리함 배열이나 다이오드 배열이 세기 조절 방사선치료의 환자 맞춤형 품질 관리에 널리 사용되고 있다. 이차원 측정기들이 세기 조절 방사선치료의 품질 관리를 수행하는데 유용하지만, 해부학적, 병리학적 정보 위에서 선량을 비교할 수 없고 측정하는데 구조적 제한이 따르며 선량 측정용 필름에 비하여 상대적으로 해상도가 낮다는 제한점이 있다.
계산된 선량 체적 히스토그람 결과는 급격한 선량 변화도를 구성해야 하는 영역에서 복잡하게 조절된 분할 조사면을 필요로 하며, 그 결과 다엽콜리메이터(MLC)의 계획과 다른 위치적 어긋남으로 인하여 선량 불일치가 발생한다는 것을 보여주었다.
본 발명은 세기 조절 방사선치료계획의 선량분포 분석을 위한 편리하고 신뢰할만한 방법을 제안한다. 또한 본 발명을 기반으로, 우리는 세기 조절 방사선치료 계획의 환자 맞춤형 품질 관리를 수행하기 위한 새로운 접근 방법의 가능성을 확인하였으며, 편리하고 분명한 분석 툴을 제공하였다. 나아가 본 발명에서 제안한 방법을 활용한다면 치료 전에 세기 조절 방사선치료를 위한 품질 관리 및 치료 진행 과정 중 역방향 선량 검증을 수행하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 종래의 세기 변조 방사선치료의 환자 맞춤형 품질 관리를 위한 하이브리드 팬톰의 이용 예시를 설명하는 도면이다.
도 2는 하이브리드 계획과 필름을 이용한 측정 선량 간 선량 측면도 및 감마 인자 계산 결과 비교를 예시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 과정을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 5는 방사선 조사 시 획득한 다엽 콜리메이터 로그 파일의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 DMLC 필드 파일 변환기의 사용자 인터페이스 화면을 예시한 것이다.
도 7은 실제 움직인 MLC(delivered MLC, dMLC)의 정보를 기반으로 변환한 다엽 콜리메이터 필드 파일의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 제104 단계를 상세히 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 9는 계획된 MLC (PMLC) 정보를 기반으로 구성된 세기 변조 방사선치료 계획과 방사선 조사 시 실제 움직인 MLC (dMLC) 정보를 기반으로 구성된 세기변조 방사선치료계획의 선량 분포 비교를 예시한 것이다.
도 10은 Dynalog File Viewer (DFV)을 이용한 오차 분석을 예시한 것이다.
도 11은 세 명의 비인두암 환자(A,B,C)에 대하여 본래의 치료계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 표적에 적용한 치료 계획 인자를 예시한 것이다.
도 12는 세 명의 비인두암 환자(A,B,C)에 대하여 본래의 치료계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 손상 위험 장기에 적용한 치료 계획 인자를 예시한 것이다.
도 13은 각 비인두암환자(A,B,C)의 육안적종양체적(gross tumor volume) (a, c, e)과 임상표적체적(clinical target volume) (b, d, f)에서 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 구간선량체적히스토그람(differential dose volume histograms)을 비교한 것이다.
도 14는 각 비인두암환자(A,B,C)의 척수(a, c, e)와 뇌간에서 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 누적선량체적히스토그람(cumulative dose volume histograms)을 비교한 것이다.
도 15는 각 비인두암환자(A,B,C)의 오른쪽 이하선(a, c, e)과 왼쪽 이하선(b,d,f)의 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 누적선량체적히스토그람(cumulative dose volume histograms)을 비교한 것이다.
도 16은 비인두암 환자 A에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
도 17은 비인두암 환자 B에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
도 18은 비인두암 환자 C에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
도 19는 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 20은 도 19에 도시된 선량분포 분석부를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 하이브리드 계획과 필름을 이용한 측정 선량 간 선량 측면도 및 감마 인자 계산 결과 비교를 예시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 과정을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 5는 방사선 조사 시 획득한 다엽 콜리메이터 로그 파일의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 DMLC 필드 파일 변환기의 사용자 인터페이스 화면을 예시한 것이다.
도 7은 실제 움직인 MLC(delivered MLC, dMLC)의 정보를 기반으로 변환한 다엽 콜리메이터 필드 파일의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 제104 단계를 상세히 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 9는 계획된 MLC (PMLC) 정보를 기반으로 구성된 세기 변조 방사선치료 계획과 방사선 조사 시 실제 움직인 MLC (dMLC) 정보를 기반으로 구성된 세기변조 방사선치료계획의 선량 분포 비교를 예시한 것이다.
도 10은 Dynalog File Viewer (DFV)을 이용한 오차 분석을 예시한 것이다.
도 11은 세 명의 비인두암 환자(A,B,C)에 대하여 본래의 치료계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 표적에 적용한 치료 계획 인자를 예시한 것이다.
도 12는 세 명의 비인두암 환자(A,B,C)에 대하여 본래의 치료계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 손상 위험 장기에 적용한 치료 계획 인자를 예시한 것이다.
도 13은 각 비인두암환자(A,B,C)의 육안적종양체적(gross tumor volume) (a, c, e)과 임상표적체적(clinical target volume) (b, d, f)에서 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 구간선량체적히스토그람(differential dose volume histograms)을 비교한 것이다.
도 14는 각 비인두암환자(A,B,C)의 척수(a, c, e)와 뇌간에서 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 누적선량체적히스토그람(cumulative dose volume histograms)을 비교한 것이다.
도 15는 각 비인두암환자(A,B,C)의 오른쪽 이하선(a, c, e)과 왼쪽 이하선(b,d,f)의 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 누적선량체적히스토그람(cumulative dose volume histograms)을 비교한 것이다.
도 16은 비인두암 환자 A에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
도 17은 비인두암 환자 B에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
도 18은 비인두암 환자 C에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
도 19는 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 20은 도 19에 도시된 선량분포 분석부를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
본 발명에 대한 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법 및 장치에 대한 개략적인 내용은 다음과 같다.
세기 조절 방사선치료가 진행되는 동안 다엽 콜리메이터를 제어하는 수단에 의하여 50 [ms]마다 DMLC 로그 파일(Dynalog 파일)이 기록된다. Dynalog 파일에는 실제 빔이 조사될 때, 실제 다엽 콜리메이터의 움직임과 전달된 세부 선량에 대한 정보가 포함되어 있다. 다엽 콜리메이터가 계획된 위치로 이동하여, 처방한 선량이 조사되는지에 대한 실제 콜리메이터 움직임과 전달된 분할 선량 값의 정확성이 비균일 플루언스(nonuniform fluence) 변화에 직접적으로 영향을 주기 때문에, 본 발명을 통해 제안하는 다엽 콜리메이터의 움직임 정보를 이용한 세기 조절 방사선치료의 품질 관리 방법은 유용하게 사용할 수 있다. 세기 조절 방사선치료의 품질 관리를 위하여 제안한 새로운 품질 관리 방법은 세 명의 비인두암 환자의 치료 계획에 적용하여 유용성을 확인하였다. 실제 빔이 조사될 때의 다엽 콜리메이터(delivered MLC, dMLC)의 위치 정보들을 치료 계획 시스템에서 활용할 수 있는 형태의 MLC field 파일을 구성할 수 있도록, Dynalog 파일의 정보를 활용하여 DMLC field file (DFF)로 변환시켜줄 수 있는 변환 도구를 자체 개발하였다. 개발된 DFF 변환기는 프로그래밍 언어를 사용하여 새롭게 개발하였으며 (Visual C++ 2005, Microsoft, Redmond, WA, USA) 다엽콜리메이터를 제어하는 수단과 치료 계획 시스템 사이의 인터페이스 역할을 할 수 있도록 하였다. 개발한 변환기를 이용하여 Dynalog 파일은 실제 빔이 조사되었을 때 생성된 Dynalog 파일을 dMLC field 파일로 변환하였으며, 이를 세기조절방사선치료계획에 입력하여 선량을 재계산함으로써 본래의 치료 계획과 비교하였다. 두 치료 계획의 비교는 OP-IMRT 소프트웨어(버전 1.4, Wellhofer Dosimetrie, Germany)를 사용하여 2차원 선량 분포를 비교하였으며, 표적과 손상위험장기(organs at risk, OARs)의 선량체적히스토그람(dose volume histogram, DVH)을 비교하였다. 또한 선량 차 3[%], 등선량 곡선 차, 3[mm]의 기준을 적용한 감마 인자(gamma index) 계산을 통하여 정량적 분석을 수행하였다. 세 명의 비인두암 환자를 대상으로 본래 계획한 다엽콜리메이터(planned MLC, pMLC)를 기반으로 한 세기 조절 방사선치료계획(pMLC-based IMRT plan)과 실제 움직인 다엽콜리메이터(delivered MLC, dMLC)를 기반으로 한 품질 관리용 역방향 세기조절방사선치료계획(dMLC-based inverse IMRT QA plan)을 비교하였을 때, 이하선의 선량 체적 히스토그람에서 최대 선량 차 587[cGy], 3000[cGy]가 전달된 최대 체적 차 17[%]의 주의 깊게 볼만한 선량 차이를 나타내었다. 실제 움직인 다엽콜리메이터를 기반으로한 품질 관리용 역방향 세기조절방사선치료계획(dMLC-based inverse IMRT QA plan)의 선량체적히스토그람에서 본래의 세기조절방사선치료계획(Ref. IMR plan)에비하여 증가된 선량-체적 결과를 보였다.
도 3은 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 과정을 도시한 것이다. 관심 체적에 대한 선량-체적 히스토그람, 감마 인자를 이용한 정량적 평가 및 종양제어확률(tumor control probability, TCP)과 정상조직합병증확률(normal tissue complication probability, NTCP)의 수식을 이용한 현상학적인 생물-물리학적 평가가 가능하다.
이하 본 발명에 대한 구체적인 내용은 상세히 기술한다.
도 4는 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
먼저, 환자에 대한 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따라, 실제 방사선 조사에 대응하는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 검출한다(제100 단계).
실제 방사선 조사를 위해 사용된 선형가속기는 Varian사의 21EX이며(CL21EX, Varian, Palo Alto, USA), 밀레니움120-leaf MLC가 사용되었다. IMRT 환자맞춤형 QA를 수행하기 위해 개발된 본 시스템의 성능평가를 위해 3명의 비인두암 환자가 선택되었다. 세 환자의 IMRT 치료계획을 수행한 후, 실제 방사선 조사중 MLC 제어 장치를 통해 매 50 ms마다 각 세그먼트의 MLC의 위치 정보와 분할된 세부 선량을 기록하여 각 치료 빔의 MLC 로그파일을 획득한다.
도 5는 방사선 조사 시 획득한 다엽 콜리메이터 로그 파일의 일 예를 나타내는 도면이다. 다엽 콜리메이터 로그 파일은 실제 방사선 조사 시 움직인 MCL의 위치 정보를 매 50초 마다 기록한다.
제100 단계 후에, 상기 검출된 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 생성에 사용되는 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환한다(제102 단계).
MLC 제어를 위한 수단과 치료계획수단의 인터페이스를 위해, 실제 빔이 조사될 때 형성된 MLC 로그파일을 치료 계획 수단에서 인식할 수 있는 MLC 필드파일로 변환한다.
도 6은 본 발명에 따른 DMLC 필드 파일 변환기의 사용자 인터페이스 화면을 예시한 것이다. 방사선 조사 시 획득한 DMLC 필드 파일을 치료 계획 수단에서 인식할 수 있는 DMLC 필드 파일로 변환한다. DMLC 필드 파일은 좌, 우 MLC 운반대와 전달된 세부 선량에 대한 정보를 ASCII 형태로 출력한다. 실제 방사선이 조사될 때의 MLC (delivered MLC, DMLC) 정보를 활용한 DMLC 필드 파일 변환기는 Visual C＋＋ 프로그래밍 언어(Visual C++ 2005, Microsoft, Redmond, WA, USA)를 이용하여 구현한다.
다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환하기 위해, 먼저, 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일에 있어서 쌍으로 존재해야 하는 A 및 B 타입의 로그 파일이 존재하는가를 검사한다. A 및 B 타입의 로그파일이 모두 존재한다면, 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 읽어들여서 헤더 및 리프(LEAF) 데이터를 저장한다. 헤더 정보를 이용해 A 및 B 타입의 로그파일이 동일한 로그 파일에 해당하는 것인지를 검사한다. 그 후, 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일의 길이 단위를 변환한다. 그 후, 이러한 치료계획이 MSS(Multiple Static Segment) 치료 또는 SW(Sliding Window) 치료 중 어느 것에 해당하는 것인지를 판단한다. MSS(Multiple Static Segment) 치료에 해당한다면, MSS 형식의 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일을 생성하고, SW(Sliding Window) 치료에 해당한다면, SW 형식의 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일을 생성한다. 도 7은 실제 움직인 MLC(delivered MLC, dMLC)의 정보를 기반으로 변환한 다엽 콜리메이터 필드 파일의 일 예를 나타낸 도면이다. 변환된 다엽 콜리메이터 필드 파일은 실제 전달된 플루언스 정보를 포함하고 있다.
제102 단계 후에, 상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석한다(제104 단계).
이차원 선량분포의 분석은 독일 Wellhofer사의 OP-IMRT (버전1.4, Wellhofer Dosimetrie, Germany)를 이용하여 수행하며, 각 치료 체적과 결정 장기들의 선량-체적 히스토그램을 비교한다. DMLC의 위치 에러와 분할된 세부 선량 에러를 분석하기 위해 본래 IMRT 치료계획과 dMLC 기반 재계산된 치료 계획의 선량분포를 OP-IMRT 소프트웨어에서 비교하여, 계획된 MLC 위치와 실제 방사선이 조사될 때의 MLC 위치 간 불일치에 의해 발생하는 선량 불일치를 확인한다. 감마 인자(선량 차:3%, 등선량 곡선 차: 3 mm 기준)를 이용하여 정량 분석하였으며, 계획된 MLC 기반의 IMRT 치료 계획(pMLC-based IMRT)과 실제 움직인 MLC 기반의 IMRT 치료 계획(dMLC-based IMRT) 사이에서 발생한 선량 불일치 영향을 3차원 선량-체적 영상을 통해 확인할 수 있다.
도 8은 도 4에 도시된 제104 단계를 상세히 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
먼저, 상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 산출한다(제200 단계). 세기 변조 방사선치료의 빔을 조사하였을 때 생성되는 다엽 콜리메이터 로그파일을 이용하여 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 생성하고, 본래 IMRT 치료계획에 있는 pMLC 로그 파일을 변환된 dMLC 필드파일로 대체하여, MLC의 위치 에러와 분할된 세부 선량의 오류를 반영한 dMLC 필드파일을 치료 계획에 역으로 입력함으로써 선량분포를 재계산한다.
제200 단계 후에, 상기 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑한다(제202 단계). 도 9는 계획된 MLC (PMLC) 정보를 기반으로 구성된 세기 변조 방사선치료 계획과 방사선 조사 시 실제 움직인 MLC (dMLC) 정보를 기반으로 구성된 세기변조 방사선치료계획의 선량 분포 비교를 예시한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일에 의해 산출된 선량 분포가 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑된 것을 확인할 수 있다.
제202 단계 후에, 상기 매핑된 선량분포와 원래의 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 비교 및 분석한다(제204 단계).
이때, 세기조절방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포에 대한 분석은 선량 분포에 대한 선량 체적 히스토그람을 이용해 분석하는 것을 특징으로 한다. 이러한, 선량 체적 히스토그람을 이용해, 상기 다엽 콜리메이터의 위치 오차 및 선량 오차를 분석한다. 다엽 콜리메이터의 위치 오차는 로그 파일 뷰어에 의한 제곱 평균 방식을 이용해 분석하며, 다엽 콜리메이터의 선량 오차는 감마 인자를 이용하여 정량 분석한다.
도 10은 Dynalog File Viewer (DFV)을 이용한 오차 분석을 예시한 것이다. 에러 히스토그람은 각 MLC의 위치적 오차를 제곱 평균 방법으로 계산한다. 동적다엽콜리메이터(Dynamic MLC, DMLC)의 위치 오류는 Dynalog File Viewer (DFV)에 의하여 분석한다. DFV는 동적 다엽콜리메이터의 위치 오류를 계산하는데 유용한 도구로, 전체 0 - 1.00[cm] 범위에서 0.05 [cm] 간격으로 에러 히스토그람을 보여준다.
도 9에 도시된 바와 같이, 비인두암 환자를 대상으로, 실제 방사선이 조사되었을 때 움직인 MLC 필드 파일을 이용하여 재구성된 치료 계획(dMLC-based IMRT)을 계획용 MLC field 파일을 이용한 치료 계획 결과(pMLC-based IMRT)와 비교한다. 도 1 및 2의 하이브리드 팬톰을 이용한 세기 조절 방사선 품질 관리 방식과는 달리, 선량이 전달되는 과정에서 계획했을 때와 어긋난 MLC의 위치 차이와 분할 조사된 세부 선량 차에 의해 발생하는 선량 불일치가 해부학적, 병리학적 영상 위에서 쉽고 분명하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 세 명의 비인두암 환자(A,B,C)에 대하여 본래의 치료계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 표적에 적용한 치료 계획 인자를 예시한 것이다. 또한, 도 12는 세 명의 비인두암 환자(A,B,C)에 대하여 본래의 치료계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 손상 위험 장기에 적용한 치료 계획 인자를 예시한 것이다. Ref.plan은 세기 조절 방사선치료를 위한 본래 치료 계획을 의미하고, IVQA는 동적 다엽콜리메이터(dynamic multileaf collimator, DMLC)에서 얻은 Dynalog 파일에서 변환한 dMLC field 파일을 계획된 MLC field 파일 대신 치료 계획 시스템에 역으로 입력하여 역방향 세기변조방사선치료의 품질관리를 위해 재구성된 치료 계획을 의미하고, SIB는 동시 선량 추가 기법(simultaneous integrated boost)을 의미한다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 세 환자 모두 33번의 분할을 통해 육안적 종양체적 (gross tumor volume, GTV)에 70 Gy를 처방하였으며, 임상 표적체적(clinical target volume, CTV)에는 동시적 선량 추가 기법 (simultaneous integrated boost, SIB)를 이용하여, A와 B환자는 59.4 Gy, C 환자는 63 Gy를 처방하였다. 또한 각 환자의 IMRT 치료 계획의 표적 및 선량 분포를 고려하여 A, B와 C 환자에 각각 12개, 7개와 9개의 조사면을 사용하였다.
도 13은 각 비인두암환자(A,B,C)의 육안적 종양체적(gross tumor volume) (a, c, e)과 임상표적체적(clinical target volume) (b, d, f)에서 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 구간선량체적히스토그람(differential dose volume histograms)을 비교한 것이다.
도 14는 각 비인두암환자(A,B,C)의 척수(a, c, e)와 뇌간에서 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 누적선량체적히스토그람(cumulative dose volume histograms)을 비교한 것이다.
도 15는 각 비인두암환자(A,B,C)의 오른쪽 이하선(a, c, e)과 왼쪽 이하선(b,d,f)의 본래 계획된 MLC (pMLC) 정보를 이용한 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan) 간 누적선량체적히스토그람(cumulative dose volume histograms)을 비교한 것이다.
선량체적히스토그람(dose volume histogram, DVH) 비교에서 계획용 MLC 필드 파일을 이용한 치료 계획 (pMLC based IMRT plan)과 실제 움직인 MLC 필드 파일을 이용하여 재구성된 치료 계획(dMLC based IMRT plan) 사이에 발생한 선량 불일치를 보여주고 있다. 특히 pMLC-based IMRT plan과dMLC-based IMRT plan 사이에서 세 환자 모두 주요 보호 장기인 귀밑샘에서 주의 깊게 볼만한 선량 차이 (최대 선량 차: 587 cGy, 3000 cGy가 전달된 최대 체적 차이: 17%)를 나타내었다(도 9, 도 10, 도 11 및 도 12).
도 16은 비인두암 환자 A에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
도 17은 비인두암 환자 B에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
도 18은 비인두암 환자 C에 대한 본래 치료 계획(Ref. plan)과 실제 움직인 MLC (dMLC) 기반 역방향 품질 관리를 위한 치료 계획(dMLC-based inverse-QA plan)의 선량 분포 및 감마 인자(선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3 mm)를 이용한 선량 분석 결과를 비교한 것이다.
각 환자의 표적과 귀밑샘 주변에서 감마 인자 1 이상의 더 큰 선량 불일치를 보였으며, 뇌간이나 척수와 같은 다른 장기에서는 큰 선량 차이를 보이지 않았다 (도 16, 도 17 및 도 18). 2차원 선량 분포와 감마 인자 분석에서도 계획용 MLC ㅍ필드 파일을 이용한 치료 계획(pMLC based IMRT plan)과 실제 움직인 MLC 필드 파일을 이용하여 재구성된 치료 계획(dMLC-based IMRT) 사이에서도 선량 불일치를 볼 수 있다. 도 16, 도 17 및 도 18은 감마 인자를 이용한 선량 평가에 사용된 기준 (선량 차: 3%, 등선량 곡선 차: 3mm)에 부합되지 않은 영역들을 영상 위에서 쉽게 확인할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 방법 발명은 컴퓨터에서 읽을 수 있는 코드/명령들(instructions)/프로그램으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 코드/명령들/프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크, 마그네틱 테이프 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 와 같은 저장 매체를 포함한다.
도 19는 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 로그파일 검출부(300), 필드 파일 변환부(310) 및 선량분포 분석부(320)을 포함한다.
로그파일 검출부(300)는 환자에 대한 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따라, 실제 방사선 조사에 대응하는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 검출하고, 검출한 결과를 필드 파일 변환부(310)로 출력한다. 로그파일 검출부(300)는 실제 방사선 조사 중 매 50 ms마다 각 세그먼트의 MLC의 위치 정보와 분할된 세부 선량을 기록하여 각 치료 빔의 MLC 로그파일을 획득한다. 도 5는 방사선 조사 시 획득한 다엽 콜리메이터 로그 파일의 일 예를 나타내는 도면이다.
필드 파일 변환부(310)는 로그파일 검출부(300)에서 검출된 상기 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 생성에 사용되는 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환하고, 변환된 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일을 선량분포 분석부(320)로 출력한다.
필드 파일 변환부(310)는 MLC 제어를 위한 수단과 치료계획수단의 인터페이스를 위해, 실제 빔이 조사될 때 형성된 MLC 로그파일을 치료 계획 수단에서 인식할 수 있는 MLC 필드파일로 변환한다. 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환하기 위해, 먼저, 필드 파일 변환부(310)는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일에 있어서 쌍으로 존재해야 하는 A 및 B 타입의 로그 파일이 존재하는가를 검사한다. 필드 파일 변환부(310)는 A 및 B 타입의 로그파일이 모두 존재한다면, 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 읽어들여서 헤더 및 리프(LEAF) 데이터를 저장한다. 그 후, 필드 파일 변환부(310)는 헤더 정보를 이용해 A 및 B 타입의 로그파일이 동일한 로그 파일에 해당하는 것인지를 검사한다. 그 후, 필드 파일 변환부(310)는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일의 길이 단위를 변환하고, 이러한 치료계획이 MSS(Multiple Static Segment) 치료 또는 SW(Sliding Window) 치료 중 어느 것에 해당하는 것인지를 판단한다. MSS(Multiple Static Segment) 치료에 해당한다면, 필드 파일 변환부(310)는 MSS 형식의 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일을 생성하고, SW(Sliding Window) 치료에 해당한다면, 필드 파일 변환부(310)는 SW 형식의 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일을 생성한다.
선량분포 분석부(320)는 필드파일 변환부(310)에서 변환된 상기 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석한다.
도 20은 도 19에 도시된 선량분포 분석부를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 선량분포 산출모듈(400), 맵핑 모듈(410) 및 분석 모듈(420)을 포함한다.
선량분포 산출모듈(400)은 상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 산출하고, 산출한 결과를 맵핑 모듈(410)로 출력한다. 선량분포 산출모듈(400)은 본래 IMRT 치료계획에 있는 pMLC 로그 파일을 변환된 dMLC 필드파일로 대체하여, MLC의 위치 에러와 분할된 세부 선량의 오류를 반영한 dMLC 필드파일을 치료 계획에 역으로 입력함으로써 선량분포를 재계산한다.
맵핑 모듈(410)은 선량분포 산출모듈(400)에서 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하고, 맵핑한 결과를 분석 모듈(420)로 출력한다. 맵핑 모듈(410)에 의해 맵핑된 결과는 도 9에 도시된 바와 같다.
분석 모듈(420)은 맵핑 모듈(410)에서 매핑된 선량분포와 원래의 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 비교 및 분석한다. 분석 모듈(420)은 상기 선량 분포에 대한 선량 체적 히스토그람을 이용해 상기 다엽 콜리메이터의 위치 오차 및 선량 오차를 분석한다. 분석 모듈(420)은 로그 파일 뷰어에 의한 제곱 평균 방식을 이용해 상기 위치 오차를 분석하며, 감마 인자를 이용하여, 상기 선량 오차를 정량 분석한다.
분석 모듈(420)은 에러 히스토그람을 통해 각 MLC의 위치적 오차를 제곱 평균 방법으로 계산한다. 분석 모듈(420)은 동적다엽콜리메이터(Dynamic MLC, DMLC)의 위치 오류에 대해 Dynalog File Viewer (DFV)에 의하여 분석한다. 분석 모듈(420)의 DFV는 동적 다엽콜리메이터의 위치 오류를 계산하여, 전체 0 - 1.00[cm] 범위에서 0.05 [cm] 간격으로 에러 히스토그람을 디스플레이한다. 분석 모듈(420)은 선량이 전달되는 과정에서 계획했을 때와 어긋난 MLC의 위치 차이와 분할 조사된 세부 선량 차에 의해 발생하는 선량 불일치를 해부학적, 병리학적 영상 위에 디스플레이한다. 분석 모듈(420)은 OP-IMRT 소프트웨어(버전 1.4, Wellhofer Dosimetrie, Germany)를 사용하여 2차원 선량 분포를 비교하며, 표적과 손상위험장기(organs at risk, OARs)의 선량체적히스토그람(dose volume histogram, DVH)을 비교하고, 선량 차 3[%], 등선량 곡선 차, 3[mm]의 기준을 적용한 감마 인자(gamma index) 계산을 통하여 정량적 분석을 수행한다.
이러한 본원 발명인 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
300: 로그파일 검출부
310: 필드파일 변환부
320: 선량분포 분석부
400: 선량분포 산출모듈
410: 맵핑 모듈
420: 분석 모듈
310: 필드파일 변환부
320: 선량분포 분석부
400: 선량분포 산출모듈
410: 맵핑 모듈
420: 분석 모듈
Claims (12)
- 환자에 대한 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따라, 실제 방사선 조사에 대응하는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 검출하는 단계;
상기 검출된 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 생성에 사용되는 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환하는 단계; 및
상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법. - 제1항에 있어서, 상기 세기조절방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계는
상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 산출하는 단계;
상기 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하는 단계; 및
상기 매핑된 선량분포와 원래의 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 비교 및 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법. - 제1항에 있어서, 상기 세기조절방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계는
상기 선량 분포에 대한 선량 체적 히스토그람을 이용해 분석하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법. - 제1항에 있어서, 상기 세기조절방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 단계는
상기 다엽 콜리메이터의 위치 오차 및 선량 오차를 분석하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법. - 제4항에 있어서,
상기 다엽 콜리메이터의 위치 오차는 로그 파일 뷰어에 의한 제곱 평균 방식을 이용해 상기 위치 오차를 분석하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법. - 제4항에 있어서,
상기 다엽 콜리메이터의 선량 오차는 감마 인자를 이용하여 정량 분석하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석방법. - 환자에 대한 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따라, 실제 방사선 조사에 대응하는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 검출하는 로그파일 검출부;
상기 로그파일 검출부에서 검출된 상기 다엽 콜리메이터(MLC) 로그파일을 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 생성에 사용되는 다엽 콜리메이터(MLC) 필드파일로 변환하는 필드파일 변환부; 및
상기 필드파일 변환부에서 변환된 상기 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)의 선량분포를 분석하는 선량분포 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석장치. - 제7항에 있어서, 상기 선량분포 분석부는
상기 변환된 다엽 콜리메이터 (MLC) 필드파일을 이용하여, 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 산출하는 선량 분포 산출모듈;
상기 산출된 선량 분포를 상기 환자의 해부병리학적 영상 위에 맵핑하는 매핑 모듈; 및
상기 매핑된 선량분포와 원래의 상기 세기조절 방사선 치료계획(IMRT)에 따른 선량 분포를 비교 및 분석하는 분석 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석장치. - 제8항에 있어서, 상기 분석 모듈은
상기 선량 분포에 대한 선량 체적 히스토그람을 이용해 분석하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석장치. - 제8항에 있어서, 상기 분석 모듈은
상기 다엽 콜리메이터의 위치 오차 및 선량 오차를 분석하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석장치. - 제10항에 있어서, 상기 분석 모듈은
로그 파일 뷰어에 의한 제곱 평균 방식을 이용해 상기 위치 오차를 분석하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석장치. - 제10항에 있어서, 상기 분석 모듈은
감마 인자를 이용하여, 상기 선량 오차를 정량 분석하는 것을 특징으로 하는 다엽 콜리메이터의 로그 파일을 이용한 세기조절 방사선 치료계획의 선량 분포 분석장치.
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