KR102392778B1 - System and Method of Determining Thearpeutic Radiation Dose based on Images - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 진단용 방사성의약품에 대한 의료영상을 이용하여 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량을 예측하고 결정하는 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 진단용 방사성의약품을 환자에게 주입한 후 획득한 진단의료영상으로부터 해당 환자에게 실제 주입할 치료용 방사성의약품의 최적의 치료선량을 미리 예측 결정함으로써, 환자별 맞춤형 치료선량을 결정할 수 있는 동시에 표적 부위 뿐만 아니라 비표적 부위의 흡수선량을 평가하여 안전하게 환자의 치료 효율을 극대화시킬 수 있다.
The present invention relates to a system and method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment based on an image, and more particularly, predicting and determining the optimal therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment to a patient using medical images of radiopharmaceuticals for diagnosis It relates to a system and method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for image-based therapy.
According to the present invention, by predicting and determining in advance the optimal therapeutic dose of the radiopharmaceutical to be actually injected into the patient from the diagnostic medical image obtained after the radiopharmaceutical for diagnosis is injected into the patient, it is possible to determine the customized treatment dose for each patient. At the same time, it is possible to safely maximize the treatment efficiency of the patient by evaluating the absorbed dose not only at the target site but also at the non-target site.

Description

영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템 및 방법{System and Method of Determining Thearpeutic Radiation Dose based on Images}System and Method of Determining Thearpeutic Radiation Dose based on Images

본 발명은 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 진단용 방사성의약품에 대한 의료영상을 이용하여 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량을 예측하고 결정하는 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment based on an image, and more particularly, predicting and determining the optimal therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment to a patient using medical images of radiopharmaceuticals for diagnosis It relates to a system and method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for image-based therapy.

방사성의약품(Radiopharmaceuticals)은 평균 수명의 연장과 함께 암 및 난치성 질환의 증가로 양전자방출단층촬영(PET, Positron Emission Tomography)과 같은 진단 목적과 특정 종양 조직을 파괴하는 치료 목적으로 사용이 증가하고 있다. 이러한 방사성의약품은 진단용 방사성의약품(Diagnostic Radiopharmaceuticals) 치료용 방사성의약품(Therapeutic Radiopharmaceuticals)으로 나뉜다. Radiopharmaceuticals are being used for diagnostic purposes such as positron emission tomography (PET) and therapeutic purposes to destroy specific tumor tissues due to the increase in cancer and intractable diseases along with the extension of life expectancy. These radiopharmaceuticals are divided into diagnostic radiopharmaceuticals and therapeutic radiopharmaceuticals.

방사성물질에서 발생된 방사선은 종양영역 뿐만 아니라 정상세포에도 영향을 미치기 때문에 방사성의약품을 한 번에 많은 양을 사용할 수 없으며 환자에게 안전하고 효율적인 진단 및 치료를 위해서 방사선의 흡수 선랑평가가 필요하다.Since radiation generated from radioactive materials affects not only the tumor area but also normal cells, a large amount of radiopharmaceuticals cannot be used at a time, and radiation absorption channel evaluation is necessary for safe and efficient diagnosis and treatment for patients.

그러나 현재로서는 방사성의약품을 이용한 치료 이전에 환자의 치료선량을 결정하고 평가하는 것은 불가능하므로, 치료 전에 환자에게 어느 정도의 치료선량을 주입할 것인지에 대해 결정하기 힘든 문제가 있다.However, at present, it is impossible to determine and evaluate the patient's treatment dose prior to treatment using radiopharmaceuticals, so it is difficult to determine how much treatment dose to inject into the patient prior to treatment.

이에 치료용 방사성의약품을 주입하기 전에 각 환자에게 안전하고 적절한 방사성의약품의 최적 주입 선량을 미리 예측하고 결정하는 방법이 필요하다.Therefore, before injecting radiopharmaceuticals for treatment, it is necessary to predict and determine the optimal injection dose of safe and appropriate radiopharmaceuticals for each patient in advance.

한국공개특허 10-2015-009915Korean Patent Laid-Open Patent 10-2015-009915

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 진단용 방사성의약품을 환자에게 주입한 후 획득한 진단의료영상으로부터 해당 환자에게 실제 주입할 치료용 방사성의약품의 최적의 치료선량을 미리 예측 결정함으로써, 환자별 맞춤형 치료선량을 결정할 수 있는 동시에 표적 부위 뿐만 아니라 비표적 부위의 흡수선량을 평가하여 안전하게 환자의 치료 효율을 극대화시킬 수 있는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is by predicting and determining in advance the optimal therapeutic dose of the radiopharmaceutical for treatment to be actually injected into the patient from the diagnostic medical image obtained after the radiopharmaceutical for diagnosis is injected into the patient. It is to provide a system and method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals based on an image, which can determine the therapeutic dose of radiopharmaceuticals based on images, which can safely maximize the treatment efficiency of patients by evaluating the absorbed dose not only at the target site but also at the non-target site.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 환자에게 진단용 방사성의약품을 주입한 후 진단을 위한 진단의료영상을 획득하는 진단의료영상 획득부; 상기 진단의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 진단분포곡선을 획득하는 진단분포곡선 획득부; 진단용 방사성의약품을 치료용 방사성의약품으로 치환하는 경우 분포곡선이 변화하는 변화율에 대한 보정계수를 이용하여 상기 진단분포곡선을 보정한 보정분포곡선을 획득하는 진단분포곡선 보정부; 방사성의약품이 주변의 각 장기로 미치는 영향인 장기별 영향계수를 상기 진단의료영상으로부터 획득하는 영향계수 획득부; 및 상기 보정분포곡선 및 상기 영향계수로부터 각 장기의 흡수선량을 산출하고, 상기 흡수선량을 해당 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량으로 결정하는 치료선량 예측부를 포함하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a diagnostic medical image acquisition unit for acquiring a diagnostic medical image for diagnosis after injecting a diagnostic radiopharmaceutical to a patient; a diagnostic distribution curve obtaining unit for obtaining a diagnostic distribution curve representing the radiation dose over time for each organ of the human body from the diagnostic medical image; a diagnostic distribution curve correction unit for obtaining a correction distribution curve obtained by correcting the diagnostic distribution curve by using a correction coefficient for a rate of change at which the distribution curve changes when a radiopharmaceutical for diagnosis is replaced with a radiopharmaceutical for treatment; an influence coefficient acquisition unit for acquiring an influence coefficient for each organ, which is an effect of radiopharmaceuticals on each surrounding organ, from the diagnostic medical image; and a therapeutic dose prediction unit that calculates the absorbed dose of each organ from the correction distribution curve and the influence coefficient, and determines the absorbed dose as the optimal therapeutic dose of the radiopharmaceutical for the treatment of the patient, for image-based treatment It is characterized by providing a radiopharmaceutical therapeutic dose determination system.

바람직하게는, 상기 치료선량 예측부는, 상기 보정분포곡선의 면적으로부터 누적방사선량을 산출하고, 초기 방사성의약품의 주입량에 대한 상기 누적방사선량의 비인 잔류비를 산출하며, 상기 잔류비와 상기 영향계수를 곱하여 각 장기에 대한 상기 흡수선량을 산출할 수 있다.Preferably, the treatment dose prediction unit calculates the cumulative radiation dose from the area of the correction distribution curve, calculates a residual ratio that is a ratio of the cumulative radiation dose to the initial dose of the radiopharmaceutical, and the residual ratio and the influence coefficient It is possible to calculate the absorbed dose for each organ by multiplying by .

바람직하게는, 상기 영향계수 획득부는, 미리 정의된 공간상 좌표, 복셀 크기 및 밀도 정보를 이용하여 상기 진단의료영상으로부터 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 상기 장기별 영향계수를 획득할 수 있다.Preferably, the influence coefficient acquisition unit may acquire the influence coefficient for each organ through Monte Carlo simulation from the diagnostic medical image using predefined spatial coordinates, voxel size, and density information.

바람직하게는, 상기 시스템은, 상기 최적 치료선량 만큼 환자에게 치료용 방사성의약품을 주입한 후 치료의료영상을 획득하는 치료의료영상 획득부; 및 상기 치료의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 치료분포곡선을 획득하는 치료분포곡선 획득부를 더 포함할 수 있다.Preferably, the system comprises: a medical treatment image acquisition unit for obtaining a medical treatment image after injecting a therapeutic radiopharmaceutical to the patient by the optimal treatment dose; and a treatment distribution curve obtaining unit for obtaining a treatment distribution curve representing the amount of radiation over time for each organ of the human body from the treatment medical image.

바람직하게는, 상기 시스템은, 상기 보정분포곡선과 상기 치료분포곡선을 비교하고, 상기 치료의료영상의 촬영시간에 따라 설정된 가중치로 상기 보정분포곡선과 상기 치료분포곡선의 가중 평균으로 상기 보정분포곡선을 재보정할 수 있다.Preferably, the system compares the correction distribution curve with the treatment distribution curve, and compares the correction distribution curve with the treatment distribution curve as a weighted average of the correction distribution curve and the treatment distribution curve with a weight set according to the recording time of the treatment medical image. can be recalibrated.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템에 의해 수행되는 방법으로서, (a) 환자에게 진단용 방사성의약품을 주입한 후 진단을 위한 진단의료영상을 획득하는 단계; (b) 상기 진단의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 진단분포곡선을 획득하는 단계; (c) 진단용 방사성의약품을 치료용 방사성의약품으로 치환하는 경우 분포곡선이 변화하는 변화율에 대한 보정계수를 이용하여 상기 진단분포곡선을 보정한 보정분포곡선을 획득하는 단계; (d) 방사성의약품이 주변의 각 장기로 미치는 영향인 장기별 영향계수를 상기 진단의료영상으로부터 획득하는 단계; 및 (e) 상기 보정분포곡선 및 상기 영향계수로부터 각 장기의 흡수선량을 산출하고, 상기 흡수선량을 해당 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량으로 결정하는 단계를 포함하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법을 제공할 수 있다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention provides a method performed by a system for determining a therapeutic dose of a radiopharmaceutical for treatment, comprising the steps of (a) acquiring a diagnostic medical image for diagnosis after injecting a radiopharmaceutical for diagnosis into a patient ; (b) obtaining a diagnostic distribution curve representing the radiation dose with respect to time for each organ of the human body from the diagnostic medical image; (c) obtaining a correction distribution curve obtained by correcting the diagnostic distribution curve using a correction coefficient for a rate of change at which the distribution curve changes when a radiopharmaceutical for diagnosis is replaced with a radiopharmaceutical for treatment; (d) obtaining an effect coefficient for each organ, which is the effect of radiopharmaceutical on each organ in the vicinity, from the diagnostic medical image; and (e) calculating the absorbed dose of each organ from the correction distribution curve and the influence coefficient, and determining the absorbed dose as the optimal therapeutic dose of the radiopharmaceutical for the treatment of the patient, image-based treatment A method for determining the therapeutic dose for radiopharmaceuticals for use can be provided.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 상기 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법을 실현하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.On the other hand, in order to achieve the above object, the present invention provides a computer-readable recording medium in which a program for realizing the method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment based on the image is recorded.

본 발명에 의하면, 진단용 방사성의약품을 환자에게 주입한 후 획득한 진단의료영상으로부터 해당 환자에게 실제 주입할 치료용 방사성의약품의 최적의 치료선량을 미리 예측 결정함으로써, 환자별 맞춤형 치료선량을 결정할 수 있는 동시에 표적 부위 뿐만 아니라 비표적 부위의 흡수선량을 평가하여 안전하게 환자의 치료 효율을 극대화시킬 수 있다.According to the present invention, by predicting and determining in advance the optimal therapeutic dose of the radiopharmaceutical to be actually injected into the patient from the diagnostic medical image obtained after the radiopharmaceutical for diagnosis is injected into the patient, it is possible to determine the customized treatment dose for each patient. At the same time, it is possible to safely maximize the treatment efficiency of the patient by evaluating the absorbed dose not only at the target site but also at the non-target site.

도 1은 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 시간-방사선량 분포곡선을 예시한 그래프이다.
도 3은 장기별 영향계수를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a block diagram showing a system for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment based on an image according to the present invention.
2 is a graph illustrating a time-radiation dose distribution curve.
3 is a diagram showing the influence coefficient for each organ.
4 is a flowchart illustrating a method for determining a therapeutic dose of a radiopharmaceutical for treatment based on an image according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 치환물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutions included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, and includes one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof does not preclude the possibility of addition.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

치료용 방사성 핵종을 이용한 표적치료는 난치성 암 환자 치료에 이용하는 치료 기법이다.Targeted therapy using radionuclides for treatment is a therapeutic technique used to treat refractory cancer patients.

치료용 방사성 핵종은 안정화 상태로 돌아가면서 높은 수준의 에너지를 방출하며 이를 이용하여 암 세포의 증식 억제 및 사멸을 유도하는 원리로 환자를 치료한다. 하지만 현재까지 치료 이전에 환자의 치료선량을 결정하고 평가하는 것은 불가능하므로, 치료 전에 환자에게 어느 정도의 치료선량을 주입할 것인지에 대해 결정하기 힘든 문제가 있다. The therapeutic radionuclide returns to a stable state and emits a high level of energy, which is used to treat patients with the principle of inducing proliferation and death of cancer cells. However, until now, it is impossible to determine and evaluate the patient's treatment dose prior to treatment, so it is difficult to determine how much treatment dose to inject into the patient before treatment.

일반적으로 치료용 방사성의약품의 경우 감마선 또는 SPECT(single-photon emission computed tomography) 영상을 획득하여 영역별로 방사선 분포를 계산하게 되는데 이를 직접 평가 방법이라 할 수 있다.In general, in the case of radiopharmaceuticals for treatment, gamma rays or single-photon emission computed tomography (SPECT) images are acquired and the radiation distribution is calculated for each area, which can be referred to as a direct evaluation method.

감마영상은 2차원 영상으로 획득되기 때문에 3차원 공간상에 위치하는 방사성의약품의 분포량을 계산할 수 없다. 반면 SPECT 영상은 3차원 공간상의 방사성의약품의 분포량을 계산할 수는 있지만 영상의 질이 떨어지기 때문에 정확한 선량평가가 어렵다는 단점이 있다.Since the gamma image is obtained as a two-dimensional image, the distribution amount of radiopharmaceuticals located in a three-dimensional space cannot be calculated. On the other hand, SPECT images can calculate the distribution of radiopharmaceuticals in three-dimensional space, but the quality of the images is poor, so it is difficult to accurately evaluate the dose.

한편, 진단용 대리 방사성의약품을 이용한 방사선량 평가 방법은 간접 평가 방법이라 할 수 있다. On the other hand, the radiation dose evaluation method using surrogate radiopharmaceuticals for diagnosis can be said to be an indirect evaluation method.

치료용 방사성 핵종을 진단용 대리 방사성 핵종으로 치환한 진단용 방사성의약품은 표적 부위에 결합하는 결합 능력은 갖고 있다. 이러한 간접 평가는 PET(Positron Emission Tomography) 영상화가 가능한 진단용 방사성의약품을 이용하여 체내 방사선량을 간접적으로 평가하는 방식이다. A diagnostic radiopharmaceutical in which a therapeutic radionuclide is substituted with a diagnostic surrogate radionuclide has the ability to bind to a target site. This indirect evaluation is a method of indirectly evaluating the amount of radiation in the body using a diagnostic radiopharmaceutical capable of PET (Positron Emission Tomography) imaging.

간접 평가 방법은 영상 및 정량분석에 유용한 PET 영상을 기반으로 방사성의약품의 체내 분포를 평가하기 때문에 높은 수준의 분포 정확도를 나타내지만 치료용 방사성 핵종이 영상화가 가능한 진단용 대리 방사성 핵종으로 치환되면서 방사성의약품의 분자량 및 전하 정도가 변하면서 실제 치료용 방사성의약품의 방사선 분포와 정확히 일치한 값을 얻을 수 없다는 단점이 존재한다. 따라서 간접 평가의 경우에도 환자에 따른 맞춤형 치료선량 결정이 어렵다. The indirect evaluation method shows a high level of distribution accuracy because it evaluates the distribution of radiopharmaceuticals in the body based on PET images useful for imaging and quantitative analysis. As the molecular weight and the degree of charge change, there is a disadvantage in that it is not possible to obtain a value that exactly matches the radiation distribution of an actual radiopharmaceutical for treatment. Therefore, even in the case of indirect evaluation, it is difficult to determine the customized treatment dose for each patient.

본 발명은 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 진단용 방사성의약품에 대한 의료영상을 이용하여 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량을 예측하고 결정하는 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment based on an image, and image-based treatment for predicting and determining the optimal therapeutic dose of a radiopharmaceutical for treatment to a patient using a medical image of a radiopharmaceutical for diagnosis It relates to a system and method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for use.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

도 1은 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a system for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment based on an image according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템(100)은 진단의료영상 획득부(110), 진단분포곡선 획득부(120), 영향계수 획득부(130), 진단분포곡선 보정부(140) 및 치료선량 예측부(150)를 포함하며, 추가로 예측-결과 비교부(160) 및 치료의료영상 처리부(170) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.1, the image-based therapeutic radiopharmaceutical treatment dose determination system 100 according to the present invention includes a diagnostic medical image acquisition unit 110, a diagnostic distribution curve acquisition unit 120, and an influence coefficient acquisition unit 130. , the diagnostic distribution curve correction unit 140 and the treatment dose prediction unit 150 , and may further include at least one of the prediction-result comparison unit 160 and the treatment medical image processing unit 170 .

진단의료영상 획득부(110)는 환자에게 진단용 방사성의약품을 주입한 후 진단을 위한 진단의료영상을 획득하는 역할을 수행한다. The diagnostic medical image acquisition unit 110 serves to acquire a diagnostic medical image for diagnosis after injecting a diagnostic radiopharmaceutical to a patient.

미리 결정된 환자의 적어도 하나 이상의 장기 영역에 진단용 방사성의약품을 주입한 후 진단의료영상이 획득되는데, 진단의료영상은 공간 분석을 위하여 PET-CT(Positron emission tomography-computed tomography) 스캐너가 이용될 수 있다. PET-CT 스캐너를 이용하여 획득된 진단의료영상은 PET 영상 및 CT 영상을 포함하며, 두가지 영상이 분석에 함께 이용될 수 있다.A diagnostic medical image is obtained after injecting a diagnostic radiopharmaceutical into at least one or more organ regions of a predetermined patient. For the diagnostic medical image, a positron emission tomography-computed tomography (PET-CT) scanner may be used for spatial analysis. A diagnostic medical image obtained using a PET-CT scanner includes a PET image and a CT image, and both images may be used together for analysis.

진단분포곡선 획득부(120)는 진단의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 진단분포곡선을 획득한다.The diagnostic distribution curve obtaining unit 120 obtains a diagnostic distribution curve representing the radiation dose with respect to time for each organ of the human body from the diagnostic medical image.

진단분포곡선 획득부(120)는 미리 정의된 방식으로 CT 영상을 이용하여 진단의료영상을 분할하고, CT 영상을 통해 얻은 해부학적 정보를 이용하여 장기 및 관심 영역의 경계를 설정하고, 시간 변화에 따른 PET 영상을 이용하여 분할된 각 영역별 위치와 방사성 동위원소의 방사선량을 획득할 수 있다.The diagnostic distribution curve acquisition unit 120 divides a diagnostic medical image using a CT image in a predefined manner, sets boundaries between organs and regions of interest using anatomical information obtained through the CT image, and responds to time changes. Using the PET image, the position of each divided region and the radiation dose of radioactive isotopes can be obtained.

도 2는 시간-방사선량 분포곡선을 예시한 그래프이다.2 is a graph illustrating a time-radiation dose distribution curve.

도 2를 참조하면, 시간-방사선량 분포곡선은 특정 장기나 특정 영역에서의 시간 변화에 따라 측정된 방사선량을 그래프로 나타낸다. 시간-방사선량 분포곡선에서 x축은 시간의 변화를, y축은 측정된 방사선량을 의미한다.Referring to FIG. 2 , the time-radiation dose distribution curve graphically represents the radiation dose measured according to time change in a specific organ or specific area. In the time-radiation dose distribution curve, the x-axis means the change in time, and the y-axis means the measured radiation dose.

다시 도 1로 되돌아가 설명하도록 한다.Let's go back to FIG. 1 again for description.

결국, 진단분포곡선 획득부(120)는 진단용 방사성의약품이 환자에게 주입된 후 획득된 진단의료영상으로부터 인체의 각 장기 영역별로 시간-방사선량 분포에 대한 진단분포곡선을 획득한다.As a result, the diagnostic distribution curve acquisition unit 120 obtains a diagnostic distribution curve for the time-radiation dose distribution for each organ region of the human body from the diagnostic medical image obtained after the diagnostic radiopharmaceutical is injected into the patient.

한편, 영향계수 획득부(130)는 주입된 방사성의약품이 주변의 각 장기로 미치는 영향인 장기별 영향계수를 진단의료영상으로부터 획득하는 역할을 수행한다.On the other hand, the influence coefficient acquisition unit 130 serves to acquire the influence coefficient for each organ, which is the effect of the injected radiopharmaceutical on each surrounding organ, from the diagnostic medical image.

이를 위해, 영향계수 획득부(130)는 진단의료영상의 영역 별로 정의된 공간상 좌표, 복셀 크기(voxel size), 밀도 정보를 입력 데이터로 사용하여 몬테카를로 시뮬레이션을 수행함으로써 각 영역별로 에너지 분포를 획득하고, 그 에너지 분포를 이용하여 각 영역 간의 영향 요소인 각 장기별 영향계수를 획득한다. 이때, 입력 데이터로서 후술할 잔류비가 더 포함될 수도 있다.To this end, the influence coefficient obtaining unit 130 obtains energy distribution for each area by performing Monte Carlo simulation using spatial coordinates, voxel size, and density information defined for each area of the diagnostic medical image as input data. Then, by using the energy distribution, an influence coefficient for each organ, which is an influence factor between each region, is obtained. In this case, a residual ratio to be described later may be further included as input data.

도 3은 장기별 영향계수를 나타낸 도면으로서, 피, 장기, 조직 간의 영향 계수를 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the influence coefficient for each organ, and is a diagram showing the influence coefficient between blood, organs, and tissues.

예를 들어 어느 환자에게 Cu-64를 간에 48.1 MBq, 폐에 15.28 MBq, 종양1에 0.74 MBq, 종양2에 0.74MBq, 배경에 9.99 MBq 주입하고 위의 과정을 수행할 수 있다. 위의 과정을 수행하면, 간에서의 영향계수는 7.79E+01 mGy/MBq, 간이 폐에 미치는 영향계수는 6.84E-01 mGy/MBq, 간이 종양1에 미치는 영향계수는 9.24 mGy/MBq, 간이 종양2에 미치는 영향계수는 9.08 mGy/MBq 등으로 연산될 수 있다.For example, a patient could be injected with 48.1 MBq of Cu-64 in the liver, 15.28 MBq in the lungs, 0.74 MBq in Tumor 1, 0.74 MBq in Tumor 2, and 9.99 MBq in the background, and the above procedure could be performed. When the above process is performed, the liver effect coefficient is 7.79E+01 mGy/MBq, the liver effect coefficient on the lung is 6.84E-01 mGy/MBq, the liver effect coefficient on tumor 1 is 9.24 mGy/MBq, and the liver The coefficient of influence on tumor 2 can be calculated as 9.08 mGy/MBq.

진단분포곡선 보정부(140)는 진단용 방사성의약품을 치료용 방사성의약품으로 치환하는 경우 분포곡선이 변화하는 변화율에 대한 보정계수를 이용하여 진단분포곡선을 보정한 보정분포곡선을 획득한다.The diagnostic distribution curve correction unit 140 obtains a correction distribution curve obtained by correcting the diagnostic distribution curve by using a correction coefficient for the rate of change at which the distribution curve changes when a radiopharmaceutical for diagnosis is replaced with a radiopharmaceutical for treatment.

치료용 방사성 핵종을 영상화가 가능한 진단용 대리 방사성 핵종으로 치환하면 방사성의약품의 분자량 및 전하 정도가 변하면서 실제 치료용 방사성의약품의 분포곡선과는 정확히 일치하지 않는다. 방사성의약품의 치환에 따른 보정계수는 개인별로 다르지 않으며, 치환 핵종에 따른 보정계수는 미리 테스트나 실험에 의해 획득될 수 있다. 결국, 진단분포곡선 보정부(140)는 치료용 방사성의약품의 시간-방사선량 분포곡선과 진단용 방사성의약품의 시간-방사선량 분포곡선 간의 변화 관계를 나타내는 미리 알려진 보정계수를 이용하여 진단분포곡선을 보정한 보정분포곡선을 획득함으로써, 진단용 방사성의약품의 시간-방사선량 분포곡선으로부터 환자에게 주입할 실제 치료용 방사성의약품의 시간-방사선량 분포곡선을 산출할 수 있다.When a therapeutic radionuclide is replaced with a diagnostic surrogate radionuclide capable of imaging, the molecular weight and charge level of the radiopharmaceutical change and do not exactly match the distribution curve of the actual therapeutic radiopharmaceutical. The correction factor according to the substitution of radiopharmaceuticals does not differ for each individual, and the correction factor according to the substituted nuclide can be obtained in advance by test or experiment. As a result, the diagnostic distribution curve correction unit 140 corrects the diagnostic distribution curve using a known correction coefficient representing the change relationship between the time-radiation dose distribution curve of the therapeutic radiopharmaceutical and the time-radiation dose distribution curve of the diagnostic radiopharmaceutical. By obtaining a calibration distribution curve, it is possible to calculate the time-radiation dose distribution curve of the actual therapeutic radiopharmaceutical to be injected into the patient from the time-radiation dose distribution curve of the diagnostic radiopharmaceutical.

치료선량 예측부(150)는 보정분포곡선 및 상기 영향계수로부터 각 장기의 흡수선량을 산출하고, 산출된 흡수선량을 해당 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량으로 결정한다.The therapeutic dose prediction unit 150 calculates the absorbed dose of each organ from the correction distribution curve and the influence coefficient, and determines the calculated absorbed dose as the optimal therapeutic dose of the radiopharmaceutical for the treatment of the patient.

이때, 치료선량 예측부(150)는 보정분포곡선의 면적으로부터 누적방사선량을 산출하고, 초기 방사성의약품의 주입량에 대한 누적방사선량의 비인 잔류비를 산출하며, 잔류비와 영향계수를 곱하여 각 장기에 대한 흡수선량을 산출할 수 있다.At this time, the treatment dose prediction unit 150 calculates the cumulative radiation dose from the area of the correction distribution curve, calculates the residual ratio, which is the ratio of the cumulative radiation dose to the initial dose of the radiopharmaceutical, and multiplies the residual ratio and the influence coefficient for each organ The absorbed dose can be calculated.

다음의 [수학식 1]은 장기의 각 영역별로 누적된 방사선량을 산출하기 위한 식으로서, 시간 변화에 따라 측정된 방사선량을 이용하여 각 영역별 누적 방사선량이 연산될 수 있다.The following [Equation 1] is an equation for calculating the accumulated radiation dose for each region of the organ, and the cumulative radiation dose for each region may be calculated using the radiation dose measured according to time change.

Figure 112020000387857-pat00001
Figure 112020000387857-pat00001

[수학식 1]에서,

Figure 112020000387857-pat00002
는 누적 방사선량이고, A(t)는 시간에 따라 측정된 방사선량으로서 전술한 시간-방사선량 분포곡선과 동일하다. In [Equation 1],
Figure 112020000387857-pat00002
is the cumulative radiation dose, and A(t) is the radiation dose measured over time, which is the same as the time-radiation dose distribution curve described above.

잔류비란 대상 영역에 주입된 방사선량과 누적된 방사선량의 비율로서 다음의 [수학식 2]를 이용하여 계산될 수 있다.The residual ratio is the ratio of the radiation dose injected into the target area and the accumulated radiation dose, and may be calculated using the following [Equation 2].

Figure 112020000387857-pat00003
Figure 112020000387857-pat00003

[수학식 2]에서,

Figure 112020000387857-pat00004
는 누적 방사선량이고, A0는 주입된 초기 방사선량을 의미한다.In [Equation 2],
Figure 112020000387857-pat00004
is the cumulative radiation dose, and A 0 means the initial dose of the injected radiation.

한편, 전술한 최적 치료선량이 결정되면, 해당 최적 치료선량만큼의 치료용 방사성의약품이 환자에게 주입될 수 있다. On the other hand, when the above-described optimal therapeutic dose is determined, a therapeutic radiopharmaceutical equivalent to the optimal therapeutic dose may be injected into the patient.

최적 치료선량 만큼 환자에게 치료용 방사성의약품이 주입된 후, 치료의료영상 처리부(170)는 환자에 대한 치료의료영상을 획득하고, 치료의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 치료분포곡선을 획득한다.After the radiopharmaceutical for treatment is injected into the patient as much as the optimal treatment dose, the treatment medical image processing unit 170 obtains a medical treatment image for the patient, and shows the radiation dose for each organ of the body from the treatment medical image over time. Obtain a distribution curve.

이러한 치료의료영상 처리부(170)는 치료의료영상 획득부(171) 및 치료분포곡선 획득부(173)를 포함하며, 추가로 딥러닝 학습부(172)를 더 포함할 수 있다.The medical treatment image processing unit 170 includes a medical treatment image obtaining unit 171 and a treatment distribution curve obtaining unit 173 , and may further include a deep learning learning unit 172 .

치료의료영상 획득부(171)는 치료용 방사성의약품이 주입된 환자에 대한 PET 영상, CT 영상, SPECT 영상 중의 적어도 하나를 포함하는 치료의료영상을 획득하는 역할을 수행한다.The medical treatment image acquisition unit 171 serves to obtain a medical treatment image including at least one of a PET image, a CT image, and a SPECT image of a patient injected with a radiopharmaceutical for treatment.

이때 획득된 치료의료영상은 장시간 동안 계속적으로 의료영상을 수집하여 획득된 것일 수도 있고, 특정 시간 동안만 의료영상을 수집하여 획득된 것일 수도 있다. In this case, the obtained medical treatment image may be obtained by continuously collecting medical images for a long time, or may be obtained by collecting medical images only for a specific time.

의료영상의 정량분석 연구는 진단용 또는 치료용 방사성의약품을 주입하고 특정 시간에서의 흡수량을 분석하는 정적의료영상 분석과 방사성 의약품을 주입한 후 전체 시간에 따른 방사성의약품의 흡수율의 변화를 정량 분석하는 동적의료영상 분석으로 나눌 수 있다. Quantitative analysis of medical images includes static medical image analysis, which analyzes the amount of absorption at a specific time after injecting diagnostic or therapeutic radiopharmaceuticals, and dynamic analysis, which quantitatively analyzes the change in absorption rate of radiopharmaceuticals over time after the injection of radiopharmaceuticals. It can be divided into medical image analysis.

동적의료영상 분석은 의료영상의 획득 이전에 방사성의약품을 환자의 체내에 투여한 후 방사성의약품이 표적 부위에 충분히 흡수되도록 기다리면서 영상을 계속적으로 획득하고 획득된 단일 의료영상을 바탕으로 정량분석을 하는 과정을 거친다. 대표적으로 18F-FDG를 이용한 분석이 이에 속하며, 18F-FDG PET 영상은 환자의 체내에 18F-FDG를 정맥 주입한 다음 1시간 이후에 20분 정도 영상을 획득하는 방식으로 진행된다. Dynamic medical image analysis continuously acquires images while waiting for the radiopharmaceutical to be sufficiently absorbed into the target site after administering the radiopharmaceutical to the patient's body before acquiring the medical image and performing quantitative analysis based on the single acquired medical image. Go through the process. Typically, analysis using 18 F-FDG belongs to this, and 18 F-FDG PET imaging is performed by intravenously injecting 18 F-FDG into the patient's body, and then acquiring the image for about 20 minutes 1 hour later.

동적의료영상을 이용한 정량분석 방법은 방사성의약품을 주입함과 동시에 영상을 획득하여 일정 시간 동안 계속해서 영상을 획득하므로, 정적의료영상에서 제공하지 못하는 시간에 따른 방사성의약품의 흡수율 변화 정보를 제공할 수 있다. 그러나, 정적의료영상과 달리 동적의료영상 획득을 하기 위해 오랜 시간 동안 계속해서 영상 장비 위에 누워있어야 하기 때문에 환자로 하여금 많은 불편함을 유발시킨다.Quantitative analysis method using dynamic medical images acquires images at the same time as radiopharmaceuticals are injected and continuously acquires images for a certain period of time. there is. However, unlike static medical images, patients have to lie down on imaging equipment for a long time in order to acquire dynamic medical images, which causes a lot of inconvenience to the patient.

정적의료영상 분석의 경우 짧은 시간 동안 의료영상을 획득하기 때문에 의료영상을 획득하는데 있어 환자의 불편함을 최소로 할 수 있다. 그러나, 방사성의약품의 시간에 따른 흡수율 변화 정보를 반영하지 못한다는 단점이 존재한다.In the case of static medical image analysis, since medical images are acquired for a short period of time, patient discomfort in acquiring medical images can be minimized. However, there is a disadvantage in that it does not reflect information on changes in absorption rate over time of radiopharmaceuticals.

동적의료영상 분석의 경우 시간에 따른 방사성의약품의 표적 부위에서의 흡수율 변화정보를 정확히 평가할 수 있지만 시간에 따른 의료영상을 모두 획득해야 하기 때문에 환자에게 부담이 되는 문제가 있다.In the case of dynamic medical image analysis, information on changes in absorption rate at the target site of radiopharmaceuticals over time can be accurately evaluated, but there is a problem in that it is a burden to the patient because all medical images over time must be acquired.

만일, 동적의료영상 방식으로 치료의료영상이 획득되는 경우, 치료분포곡선 획득부(173)는 전술한 과정들을 통해 치료의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 치료분포곡선을 획득할 수 있다.If a medical treatment image is obtained using the dynamic medical imaging method, the treatment distribution curve obtaining unit 173 obtains a treatment distribution curve representing the radiation dose with respect to time for each organ of the human body from the treatment medical image through the above-described processes. can do.

한편, 정적의료영상 방식으로 치료의료영상이 획득되는 경우, 방사성의약품의 시간에 따른 흡수율 변화 정보를 알 수 없으므로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 치료분포곡선을 획득할 수 없다.On the other hand, when a medical treatment image is obtained using the static medical imaging method, it is not possible to obtain a treatment distribution curve representing the radiation dose with respect to time because information on changes in absorption rate with time of radiopharmaceuticals cannot be known.

이러한 경우, 딥러닝 학습부(172)는 다수의 다양한 동적 치료의료영상을 딥러닝으로 학습한 딥러닝 네트워크를 이용하여 정적의료영상 방식으로 획득된 정적 치료의료영상으로부터 그 촬영 시점 전과 후의 영상을 생성한다.In this case, the deep learning learning unit 172 generates images before and after the shooting time from the static medical image obtained by the static medical image method using a deep learning network that has learned a number of various dynamic medical treatment images through deep learning. do.

그리고 나면, 치료분포곡선 획득부(173)는 딥러닝 학습부에서 생성된 영상 및 기존의 정적 치료의료영상을 분석하여 전술한 과정들을 통해 치료분포곡선을 획득할 수 있다.Then, the treatment distribution curve acquisition unit 173 may obtain a treatment distribution curve through the above-described processes by analyzing the image generated by the deep learning learning unit and the existing static treatment medical image.

동적 치료의료영상으로부터 획득된 치료분포곡선 또는 정적 치료의료영상과 딥러닝을 통해 생성된 영상으로부터 획득된 치료분포곡선에 대한 정보는 예측-결과 비교부(160)로 전달된다.Information on a treatment distribution curve obtained from a dynamic treatment medical image or a treatment distribution curve obtained from a static treatment medical image and an image generated through deep learning is transmitted to the prediction-result comparison unit 160 .

예측-결과 비교부(160)는 보정분포곡선과 치료의료영상 처리부(170)로부터 전달받은 치료분포곡선을 비교하고, 치료의료영상의 촬영 시간에 따라 설정된 가중치로 보정분포곡선과 치료분포곡선의 가중 평균으로 보정분포곡선을 재보정한다.The prediction-result comparison unit 160 compares the correction distribution curve with the treatment distribution curve received from the treatment medical image processing unit 170, and weights the correction distribution curve and the treatment distribution curve with a weight set according to the recording time of the treatment medical image. Recalibrate the calibration distribution curve with the mean.

동적 방식으로 획득된 치료의료영상의 경우 의료영상의 촬영 시간이 장시간이므로, 그에 따라 획득된 치료분포곡선은 실제 치료분포곡선과 일치한다.In the case of a treatment medical image obtained in a dynamic manner, since the recording time of the medical image is long, the treatment distribution curve obtained accordingly coincides with the actual treatment distribution curve.

그러나, 정적 방식으로 획득된 치료의료영상의 경우, 일부 시간 동안만 촬영되고 그 외의 시간의 영상은 딥러닝을 통해 생성된 의료영상이므로, 실제 치료분포곡선과 괴리가 있을 수 있다.However, in the case of a medical treatment image acquired in a static manner, since the image is taken only for a certain period of time and the image for other times is a medical image generated through deep learning, there may be a deviation from the actual treatment distribution curve.

따라서, 의료영상의 촬영 시간의 길이에 따라 가중치를 두고, 그 가중치로 보정분포곡선과 치료분포곡선의 가중 평균을 내어 보정분포곡선을 재보정할 수 있다. 예를 들어, 동적 방식으로 획득된 치료의료영상의 경우, 치료분포곡선의 가중치는 1 로 하고, 보정분포곡선의 가중치는 0 으로 하여 치료분포곡선을 그대로 이용하게 할 수 있다. 의료영상의 촬영 시간의 길이가 길수록 치료분포곡선의 가중치를 증가시키고 보정분포곡선의 가중치를 감소시키는 방향으로 가중치가 설정되는 것이 바람직하다. 물론 의료영상의 촬영 시간의 길이가 짧아질수록 치료분포곡선의 가중치를 감소시키고 보정분포곡선의 가중치를 증가시키는 방향으로 가중치가 설정될 수 있다.Therefore, it is possible to recalibrate the correction distribution curve by giving weights according to the length of time taken for medical images, and taking the weighted average of the correction distribution curve and the treatment distribution curve with the weight. For example, in the case of a treatment medical image obtained in a dynamic manner, the treatment distribution curve may have a weight of 1 and the correction distribution curve may have a weight of 0, so that the treatment distribution curve can be used as it is. It is preferable that the weights are set in a direction that increases the weight of the treatment distribution curve and decreases the weight of the correction distribution curve as the length of the time taken for the medical image is longer. Of course, as the length of the imaging time of the medical image becomes shorter, the weight may be set in a direction to decrease the weight of the treatment distribution curve and increase the weight of the correction distribution curve.

또한, 재보정된 보정분포곡선이 획득되면, 예측-결과 비교부(160)는 재보정된 보정분포곡선의 면적으로부터 누적방사선량을 재산출하고, 초기 방사성의약품의 주입량에 대한 누적방사선량의 비인 잔류비를 재산출하며, 재산출된 잔류비와 영향계수를 곱하여 각 장기에 대한 흡수선량을 재산출한다. 이때, 재산출된 흡수선량이 해당 환자에 대한 최적 치료선량으로 재결정되어 추후 방사선 치료시 최적 치료선량으로 이용될 수 있다.In addition, when the re-calibrated correction distribution curve is obtained, the prediction-result comparison unit 160 recalculates the cumulative radiation dose from the area of the re-calibrated correction distribution curve, and the ratio of the cumulative radiation dose to the initial dose of the radiopharmaceutical The residual ratio is recalculated, and the absorbed dose to each organ is recalculated by multiplying the recalculated residual ratio and the influence coefficient. At this time, the recalculated absorbed dose is re-determined as the optimal treatment dose for the patient and can be used as the optimal treatment dose for radiotherapy in the future.

이하에서는 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정방법을 설명하도록 한다. 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법은 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템에 의해 수행되는 방법으로서, 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템과 본질적으로 동일하므로 상세한 설명 및 중복되는 설명은 생략하도록 한다. 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템(100)은 이하에서 치료선량 결정 시스템(100)이라고 부르기로 한다Hereinafter, a method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment based on an image according to the present invention will be described. The image-based therapeutic radiopharmaceutical dose determination method according to the present invention is a method performed by the image-based therapeutic radiopharmaceutical therapeutic dose determination system according to the present invention, and the image-based therapeutic radiopharmaceutical treatment method according to the present invention Since it is essentially the same as the dose determination system, detailed and overlapping descriptions will be omitted. The image-based radiopharmaceutical therapeutic dose determination system 100 according to the present invention will be referred to as a therapeutic dose determination system 100 hereinafter.

도 4는 본 발명에 따른 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method for determining a therapeutic dose of a radiopharmaceutical for treatment based on an image according to the present invention.

우선, 치료선량 결정 시스템(100)은 환자에게 진단용 방사성의약품을 주입한 후 진단을 위한 진단의료영상을 획득한다(S100).First, the treatment dose determination system 100 obtains a diagnostic medical image for diagnosis after injecting a diagnostic radiopharmaceutical to a patient (S100).

치료선량 결정 시스템(100)은 획득된 진단의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 진단분포곡선을 획득한다(S200).The treatment dose determination system 100 obtains a diagnostic distribution curve representing the radiation dose over time for each organ of the human body from the acquired diagnostic medical image (S200).

그리고 나면, 치료선량 결정 시스템(100)는 진단용 방사성의약품을 치료용 방사성의약품으로 치환하는 경우 분포곡선이 변화하는 변화율에 대한 보정계수를 이용하여 진단분포곡선을 보정하고, 보정분포곡선을 획득한다(S300). 치료선량 결정 시스템(100)은 치료용 방사성의약품의 시간-방사선량 분포곡선과 진단용 방사성의약품의 시간-방사선량 분포곡선 간의 변화 관계를 나타내는 미리 알려진 보정계수를 이용하여 진단분포곡선을 보정한 보정분포곡선을 획득함으로써, 진단용 방사성의약품의 시간-방사선량 분포곡선으로부터 환자에게 주입할 실제 치료용 방사성의약품의 시간-방사선량 분포곡선을 산출할 수 있다.Then, the therapeutic dose determination system 100 corrects the diagnostic distribution curve by using a correction coefficient for the rate of change at which the distribution curve changes when the radiopharmaceutical for diagnosis is replaced with the radiopharmaceutical for treatment, and obtains a correction distribution curve ( S300). The therapeutic dose determination system 100 is a correction distribution obtained by correcting the diagnostic distribution curve using a known correction factor indicating the change relationship between the time-radiation dose distribution curve of the therapeutic radiopharmaceutical and the time-radiation dose distribution curve of the diagnostic radiopharmaceutical. By obtaining the curve, it is possible to calculate the time-radiation dose distribution curve of the actual therapeutic radiopharmaceutical to be injected into the patient from the time-radiation dose distribution curve of the diagnostic radiopharmaceutical.

한편, 치료선량 결정 시스템(100)은 주입된 방사성의약품이 주변의 각 장기로 미치는 영향인 장기별 영향계수를 진단의료영상으로부터 획득한다(S400). 전술한 것처럼, 치료선량 결정 시스템(100)는 진단의료영상의 영역 별로 정의된 공간상 좌표, 복셀 크기(voxel size), 밀도 정보를 입력 데이터로 사용하여 몬테카를로 시뮬레이션을 수행함으로써 각 영역별로 에너지 분포를 획득하고, 그 에너지 분포를 이용하여 각 영역 간의 영향 요소인 각 장기별 영향계수를 획득한다. 이때, 입력 데이터로서 잔류비가 더 포함될 수 있다.On the other hand, the treatment dose determination system 100 acquires the influence coefficient for each organ, which is the effect of the injected radiopharmaceutical on each surrounding organ, from the diagnostic medical image (S400). As described above, the treatment dose determination system 100 determines the energy distribution for each area by performing a Monte Carlo simulation using spatial coordinates, voxel size, and density information defined for each area of the diagnostic medical image as input data. obtained, and using the energy distribution, an influence coefficient for each organ, which is an influence factor between each region, is obtained. In this case, a residual ratio may be further included as input data.

그리고 나면, 치료선량 결정 시스템(100)은 보정분포곡선 및 영향계수로부터 각 장기의 흡수선량을 산출하고, 산출된 흡수선량을 해당 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량으로 예측 결정한다(S500). 전술한 것처럼, 치료선량 결정 시스템(100)은 보정분포곡선의 면적으로부터 누적방사선량을 산출하고, 초기 방사성의약품의 주입량에 대한 누적방사선량의 비인 잔류비를 산출하며, 잔류비와 영향계수를 곱하여 각 장기에 대한 흡수선량을 산출할 수 있다.Then, the therapeutic dose determination system 100 calculates the absorbed dose of each organ from the correction distribution curve and the influence coefficient, and predicts and determines the calculated absorbed dose as the optimal therapeutic dose of the radiopharmaceutical for the treatment of the patient (S500) ). As described above, the treatment dose determination system 100 calculates the cumulative radiation dose from the area of the correction distribution curve, calculates the residual ratio, which is the ratio of the cumulative radiation dose to the initial dose of radiopharmaceuticals, and multiplies the residual ratio and the influence coefficient. The absorbed dose to each organ can be calculated.

한편, 전술한 최적 치료선량이 결정되면, 해당 최적 치료선량만큼의 치료용 방사성의약품이 환자에게 주입될 수 있다. On the other hand, when the above-described optimal therapeutic dose is determined, a therapeutic radiopharmaceutical equivalent to the optimal therapeutic dose may be injected into the patient.

환자에게 최적 치료선량 만큼의 치료용 방사성의약품이 주입되면, 치료선량 결정 시스템(100)은 환자에 대한 치료의료영상을 획득하고(S600), 치료의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 치료분포곡선을 획득한다(S700).When the radiopharmaceutical for treatment as much as the optimal treatment dose is injected into the patient, the treatment dose determination system 100 acquires a medical treatment image for the patient (S600), and from the treatment medical image, the radiation dose for each organ of the human body over time Obtaining a treatment distribution curve representing (S700).

전술한 것처럼, 치료의료영상은 장시간 동안 계속적으로 의료영상을 수집하여 획득된 동적의료영상일 수도 있고, 특정 시간 동안만 의료영상을 수집하여 획득된 정적의료영상일 수도 있다. 치료의료영상이 정적의료영상인 경우, 전술한 것처럼 다수의 다양한 동적 치료의료영상을 딥러닝으로 학습한 딥러닝 네트워크를 이용하여 정적의료영상 방식으로 획득된 정적 치료의료영상으로부터 그 촬영 시점 전과 후의 영상을 생성하고, 생성된 영상과 정적의료영상을 이용하여 치료분포곡선을 획득할 수 있다.As described above, the medical treatment image may be a dynamic medical image obtained by continuously collecting medical images for a long time, or may be a static medical image obtained by collecting medical images only for a specific time. When the medical treatment image is a static medical image, as described above, images before and after the shooting time from the static medical image obtained by the static medical image method using a deep learning network that learned a number of various dynamic treatment medical images through deep learning can be generated, and a treatment distribution curve can be obtained using the generated image and the static medical image.

치료분포곡선에 대한 정보가 획득되면, 치료선량 결정 시스템(100)은 보정분포곡선과 치료의료영상 처리부(170)로부터 전달받은 치료분포곡선을 비교하고(S800), 치료의료영상의 촬영 시간에 따라 설정된 가중치로 보정분포곡선과 치료분포곡선의 가중 평균으로 보정분포곡선을 재보정한다.When information on the treatment distribution curve is obtained, the treatment dose determination system 100 compares the correction distribution curve with the treatment distribution curve received from the treatment medical image processing unit 170 (S800), and according to the recording time of the treatment medical image The calibration distribution curve is recalibrated with the weighted average of the calibration distribution curve and the treatment distribution curve with the set weight.

재보정된 보정분포곡선이 획득되면, 치료선량 결정 시스템(100)은 재보정된 보정분포곡선의 면적으로부터 누적방사선량을 재산출하고, 초기 방사성의약품의 주입량에 대한 누적방사선량의 비인 잔류비를 재산출하며, 재산출된 잔류비와 영향계수를 곱하여 각 장기에 대한 흡수선량을 재산출한다. 재산출된 흡수선량이 해당 환자에 대한 최적 치료선량으로 재결정되어 추후 방사선 치료시 최적 치료선량으로 이용될 수 있음은 물론이다.When the recalibrated calibration distribution curve is obtained, the treatment dose determination system 100 recalculates the cumulative radiation dose from the area of the recalibrated calibration distribution curve, and calculates the residual ratio, which is the ratio of the cumulative radiation dose to the initial dose of the radiopharmaceutical. It is recalculated, and the absorbed dose to each organ is recalculated by multiplying the recalculated residual ratio and the influence coefficient. It goes without saying that the recalculated absorbed dose is recrystallized as the optimal treatment dose for the patient and can be used as the optimal treatment dose for radiation treatment in the future.

본 발명은 방법, 장치, 시스템 등으로서 실행될 수 있다. 본 발명의 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램, 코드, 애플리케이션, 소프트웨어 등으로서 구현하는 것이 가능하다. 소프트웨어나 애플리케이션으로 구현되어 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필연적으로 필요한 작업을 실행하는 프로그램이나 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있으며 또는 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. The invention may be practiced as a method, apparatus, system, or the like. The method of the present invention can also be implemented as a computer-readable program, code, application, software, etc. on a computer-readable recording medium. When implemented and executed as software or an application, the constituent means of the present invention are inevitably programs or code segments for executing necessary tasks. The program or code segments may be stored in a computer-readable recording medium or may be transmitted by a computer data signal coupled with a carrier wave in a transmission medium or a communication network.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks. optical media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. In addition, the computer-readable recording medium is distributed in a network-connected computer system so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner.

이상에서는 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참고하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 이로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등 및 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to the specific embodiments shown in the drawings, but since this is only an example, various modifications and variations will be possible therefrom by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the protection scope of the present invention should be interpreted by the claims described below, and all technical ideas within the equivalent and equivalent scope should be interpreted as being included in the protection scope of the present invention.

100: 치료선량 결정 시스템
110: 진단의료영상 획득부
120: 진단분포곡선 획득부
130: 영향계수 획득부
140: 진단분포곡선 보정부
150: 치료선량 예측부
160: 예측-결과 비교부
170: 치료의료영상 처리부
171: 치료의료영상 획득부
172: 딥러닝 학습부
173: 치료분포곡선 획득부
100: Therapeutic dose determination system
110: diagnostic medical image acquisition unit
120: diagnostic distribution curve acquisition unit
130: influence coefficient acquisition unit
140: diagnostic distribution curve correction unit
150: treatment dose prediction unit
160: prediction-result comparison unit
170: treatment medical image processing unit
171: treatment medical image acquisition unit
172: deep learning learning unit
173: treatment distribution curve acquisition unit

Claims (10)

환자에게 진단용 방사성의약품을 주입한 후 진단을 위한 진단의료영상을 획득하는 진단의료영상 획득부;
상기 진단의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 진단분포곡선을 획득하는 진단분포곡선 획득부;
진단용 방사성의약품을 치료용 방사성의약품으로 치환하는 경우 분포곡선이 변화하는 변화율에 대한 보정계수를 이용하여 상기 진단분포곡선을 보정한 보정분포곡선을 획득하는 진단분포곡선 보정부;
방사성의약품이 주변의 각 장기로 미치는 영향인 장기별 영향계수를 상기 진단의료영상으로부터 획득하는 영향계수 획득부; 및
상기 보정분포곡선 및 상기 영향계수로부터 각 장기의 흡수선량을 산출하고, 상기 흡수선량을 해당 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량으로 결정하는 치료선량 예측부를 포함하고,
상기 치료선량 예측부는,
상기 보정분포곡선의 면적으로부터 누적방사선량을 산출하고, 초기 방사성의약품의 주입량에 대한 상기 누적방사선량의 비인 잔류비를 산출하며, 상기 잔류비와 상기 영향계수를 곱하여 각 장기에 대한 상기 흡수선량을 산출하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템.
A diagnostic medical image acquisition unit that acquires a diagnostic medical image for diagnosis after injecting a diagnostic radiopharmaceutical to a patient;
a diagnostic distribution curve obtaining unit for obtaining a diagnostic distribution curve representing the radiation dose over time for each organ of the human body from the diagnostic medical image;
a diagnostic distribution curve correction unit for obtaining a correction distribution curve obtained by correcting the diagnostic distribution curve by using a correction coefficient for a rate of change at which the distribution curve changes when a radiopharmaceutical for diagnosis is replaced with a radiopharmaceutical for treatment;
an influence coefficient acquisition unit for acquiring an influence coefficient for each organ, which is an effect of radiopharmaceuticals on each surrounding organ, from the diagnostic medical image; and
A therapeutic dose prediction unit that calculates the absorbed dose of each organ from the correction distribution curve and the influence coefficient, and determines the absorbed dose as an optimal therapeutic dose of the radiopharmaceutical for treatment for the patient;
The treatment dose prediction unit,
Calculate the cumulative radiation dose from the area of the correction distribution curve, calculate the residual ratio, which is the ratio of the cumulative radiation dose to the initial dose of radiopharmaceuticals, and multiply the residual ratio and the influence coefficient to obtain the absorbed dose for each organ An image-based therapeutic dose determination system for radiopharmaceuticals.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 영향계수 획득부는,
미리 정의된 공간상 좌표, 복셀 크기 및 밀도 정보를 이용하여 상기 진단의료영상으로부터 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 상기 장기별 영향계수를 획득하는 것을 특징으로 하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템.
According to claim 1, wherein the influence coefficient acquisition unit,
An image-based therapeutic radiopharmaceutical treatment dose determination system, characterized in that the effect coefficient for each organ is obtained through Monte Carlo simulation from the diagnostic medical image using predefined spatial coordinates, voxel size, and density information.
제1항에 있어서, 상기 시스템은,
상기 최적 치료선량 만큼 환자에게 치료용 방사성의약품을 주입한 후 치료의료영상을 획득하는 치료의료영상 획득부; 및
상기 치료의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 치료분포곡선을 획득하는 치료분포곡선 획득부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템.
The method of claim 1, wherein the system comprises:
a therapeutic medical image acquisition unit for acquiring a therapeutic medical image after injecting a therapeutic radiopharmaceutical to the patient as much as the optimal therapeutic dose; and
Image-based radiopharmaceutical treatment dose determination system for treatment, characterized in that it further comprises a treatment distribution curve obtaining unit for obtaining a treatment distribution curve representing the radiation dose over time for each organ of the human body from the treatment medical image.
제4항에 있어서, 상기 시스템은,
상기 보정분포곡선과 상기 치료분포곡선을 비교하고, 상기 치료의료영상의 촬영시간에 따라 설정된 가중치로 상기 보정분포곡선과 상기 치료분포곡선의 가중 평균으로 상기 보정분포곡선을 재보정하는 것을 특징으로 하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템.
5. The method of claim 4, wherein the system comprises:
Comparing the correction distribution curve and the treatment distribution curve, and re-calibrating the correction distribution curve with a weighted average of the correction distribution curve and the treatment distribution curve with a weight set according to the recording time of the treatment medical image, characterized in that, An image-based therapeutic dose determination system for radiopharmaceuticals.
치료용 방사성의약품 치료선량 결정 시스템에 의해 수행되는 방법으로서,
(a) 환자에게 진단용 방사성의약품을 주입한 후 진단을 위한 진단의료영상을 획득하는 단계;
(b) 상기 진단의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 진단분포곡선을 획득하는 단계;
(c) 진단용 방사성의약품을 치료용 방사성의약품으로 치환하는 경우 분포곡선이 변화하는 변화율에 대한 보정계수를 이용하여 상기 진단분포곡선을 보정한 보정분포곡선을 획득하는 단계;
(d) 방사성의약품이 주변의 각 장기로 미치는 영향인 장기별 영향계수를 상기 진단의료영상으로부터 획득하는 단계; 및
(e) 상기 보정분포곡선 및 상기 영향계수로부터 각 장기의 흡수선량을 산출하고, 상기 흡수선량을 해당 환자에 대한 치료용 방사성의약품의 최적 치료선량으로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 (e) 단계는,
상기 보정분포곡선의 면적으로부터 누적방사선량을 산출하고, 초기 방사성의약품의 주입량에 대한 상기 누적방사선량의 비인 잔류비를 산출하며, 상기 잔류비와 상기 영향계수를 곱하여 각 장기에 대한 상기 흡수선량을 산출하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법.
A method performed by a therapeutic radiopharmaceutical therapeutic dose determination system, the method comprising:
(a) obtaining a diagnostic medical image for diagnosis after injecting a diagnostic radiopharmaceutical into a patient;
(b) obtaining a diagnostic distribution curve representing the radiation dose with respect to time for each organ of the human body from the diagnostic medical image;
(c) obtaining a correction distribution curve obtained by correcting the diagnostic distribution curve by using a correction coefficient for a rate of change at which the distribution curve changes when a radiopharmaceutical for diagnosis is replaced with a radiopharmaceutical for treatment;
(d) obtaining an effect coefficient for each organ, which is the effect of radiopharmaceutical on each organ in the vicinity, from the diagnostic medical image; and
(e) calculating the absorbed dose of each organ from the correction distribution curve and the influence coefficient, and determining the absorbed dose as the optimal therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment for the patient;
Step (e) is,
Calculate the cumulative radiation dose from the area of the correction distribution curve, calculate the residual ratio, which is the ratio of the cumulative radiation dose to the initial dose of radiopharmaceuticals, and multiply the residual ratio and the influence coefficient to obtain the absorbed dose to each organ A method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for image-based therapy.
삭제delete 제6항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
미리 정의된 공간상 좌표, 복셀 크기 및 밀도 정보를 이용하여 상기 진단의료영상으로부터 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 상기 장기별 영향계수를 획득하는 것을 특징으로 하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법.
The method of claim 6, wherein step (d) comprises:
An image-based method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment, characterized in that the effect coefficients for each organ are obtained through Monte Carlo simulation from the diagnostic medical image using predefined spatial coordinates, voxel size, and density information.
제6항에 있어서, 상기 방법은, 상기 (e) 단계 이후에,
(f) 상기 최적 치료선량 만큼 환자에게 치료용 방사성의약품을 주입한 후 치료의료영상을 획득하는 단계; 및
(g) 상기 치료의료영상으로부터 인체의 각 장기 별로 시간에 대한 방사선량을 나타내는 치료분포곡선을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법.
According to claim 6, wherein the method, after step (e),
(f) acquiring a medical treatment image after injecting a therapeutic radiopharmaceutical to the patient as much as the optimal therapeutic dose; and
(g) image-based treatment radiopharmaceutical treatment dose determination method, characterized in that it further comprises the step of obtaining a treatment distribution curve representing the radiation dose with respect to time for each organ of the human body from the medical treatment image.
제9항에 있어서, 상기 방법은,
상기 보정분포곡선과 상기 치료분포곡선을 비교하고, 상기 치료의료영상의 촬영시간에 따라 설정된 가중치로 상기 보정분포곡선과 상기 치료분포곡선의 가중 평균으로 상기 보정분포곡선을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 기반의 치료용 방사성의약품 치료선량 결정 방법.
10. The method of claim 9, wherein the method comprises:
Comparing the correction distribution curve and the treatment distribution curve, and correcting the correction distribution curve with a weighted average of the correction distribution curve and the treatment distribution curve with a weight set according to the recording time of the treatment medical image A method for determining the therapeutic dose of radiopharmaceuticals for treatment based on image, characterized in that.
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