KR102409284B1 - 종양을 추적하기 위한 움직임 자동 평가 장치 및 이를 이용한 방사선 치료 시스템 - Google Patents

종양을 추적하기 위한 움직임 자동 평가 장치 및 이를 이용한 방사선 치료 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 피검자의 내부 장기 움직임을 포함하는 장기 영상을 입력 받고, 종양 또는 복수의 표지자의 방사선 구조를 나타내는 방사선 영상을 입력 받는 영상 입력부 및 장기 영상 및 방사선 영상을 입력 받아 종양의 움직임과 복수의 표지자의 움직임을 분석하고 평가하며, 종양의 움직임을 대변하는 표지자의 조합과 치료여분을 제안하는 신호 처리부를 포함하는 움직임 자동 평가 장치 및 이를 이용한 방사선 치료 시스템이 개시된다.

Description

종양을 추적하기 위한 움직임 자동 평가 장치 및 이를 이용한 방사선 치료 시스템{Automatic Evaluation Apparatus for Tracking Tumors and Radiation Therapy System using the same}
본 발명은 움직임 자동 평가 장치 및 이를 이용한 방사선 치료 시스템에 관한 것으로, 종양을 추적하기 위한 움직임 자동 평가 장치 및 이를 이용한 방사선 치료 시스템에 관한 것이다.
방사선 치료의 경우, 종양의 제거를 위해 시술 중 종양의 위치를 파악하는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 종양의 위치를 정의하고 판단하는 데는 의사의 소견이 필수적이다. 그러나, 방사선 치료 중 실시간으로 변경되는 종양의 위치를 매번 의사가 정의하고 판단하는 것은 현실적으로 불가능하다. 이로 인해, 일반적으로 사전에 획득한 촬영 영상을 이용하여 전문지식을 가진 의사가 종양의 위치를 지정하고, 이를 기준으로 시술 중에 움직이는 종양의 위치를 추적하는 방식이 사용되고 있다.
방사선 치료의 경우 환자의 호흡 및 심장박동에 따라 종양의 움직임이 변화할 수 있기 때문에 치료 시 실제 종양의 움직임을 추적하는 것이 중요하다. 기존에는 종양에 대한 정확한 방사선 치료를 위해서 여러 가지 변위 오차를 줄여야 했으며, 환자의 인체와 관련하여 생기는 변위 오차를 분리하여 각각 처리하여 방사선 치료를 수행하였다.
종래의 마커(Marker) 추적 방법은 종양 근처에 삽입된 마커를 추적함으로써 종양 위치를 예측하는 방법으로 매우 높은 정확성을 갖지만, 환자의 몸에 직접 마커를 삽입할 수 있는 위치가 제한적이고 삽입한 마커의 이동 가능성에 따른 움직임에 의해 종양을 움직임을 정확하게 대변할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 영상을 입력하여 영상에서의 종양의 움직임과 표지자의 움직임을 분석하고 평가한 후, 종양의 움직임을 대변할 수 있는 표지자의 조합과 필요한 치료여분(Planning margins)을 제안하여 종양의 움직임을 정확하게 대변하고 치료의 정확도를 높이는데 그 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치는, 피검자의 내부 장기 움직임을 포함하는 장기 영상을 입력 받고, 종양 또는 복수의 표지자의 방사선 구조를 나타내는 방사선 영상을 입력 받는 영상 입력부 및 상기 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 입력 받아 상기 종양의 움직임과 상기 복수의 표지자의 움직임을 분석하고 평가하며, 상기 종양의 움직임을 대변하는 표지자의 조합과 치료여분을 제안하는 신호 처리부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 이용하여 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양의 움직임과 상기 복수의 표지자의 움직임을 판단하고, 상기 종양의 움직임 궤적과 상기 복수의 표지자의 움직임 궤적의 일치 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 표지자를 기반으로 상기 표지자의 움직임을 계산하고 상기 표지자의 움직임 궤적을 분석하고, 상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 종양을 기반으로 상기 검출된 종양의 움직임을 계산하고 상기 종양의 움직임 궤적을 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 복수의 표지자를 검출하고, 상기 복수의 표지자의 순서를 결정하고, 상기 기준 영상에서 검출된 복수의 표지자를 이용하여 각 위상에서의 표지자를 추적하여 검출하고, 상기 검출된 각 위상에서의 표지자의 위치를 기반으로 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 표지자의 움직임을 계산하고 궤적을 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 상기 종양을 검출하거나, 상기 종양의 방사선 구조를 입력하여 상기 방사선 구조를 기반으로 움직임을 분석하여 상기 종양을 검출하고, 상기 검출된 종양을 기반으로 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양의 움직임을 계산하고 궤적을 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 분석된 복수의 표지자의 움직임 궤적 및 상기 종양의 움직임 궤적을 호흡 주기에 따라 일치시켜 차이를 분석하고, 복수의 표지자 중 상관관계가 가장 높은 상관 표지자를 제안하고, 상기 상관관계가 가장 높은 상관 표지자는 3차원 직교 좌표에서 각 방향으로의 변위를 기반으로 상기 종양과 상기 표지자의 3차원 변위 차의 평균을 통해 제안되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 상관 표지자의 움직임과 상기 종양의 움직임을 비교하여 상기 종양의 움직임을 반영하지 못하는 상기 상관 표지자에 대해서 치료여분의 크기를 방향에 따라 계산하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 설정된 상관 표지자에 상기 치료여분의 크기를 방향에 따라 적용하여 상기 종양을 추적하여 방사선 치료를 수행하며, 선량 정확도를 분석하고, 상기 방사선 치료 후 기록 된 치료 관련 파라미터 로그파일을 이용하여 예측 모델 및 실제 모델의 일치도를 평가하여 상기 방사선 치료 중 발생하는 선량 정확도를 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 작은 경우, 상기 종양과 상기 상관 표지자가 매칭되지 않는 것으로 판단하여 상기 종양의 위치를 기준으로 상기 상관 표지자가 위치하는 방향 및 길이를 제안하고, 상기 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 크거나 같은 경우, 상기 종양과 상기 상관 표지자가 매칭된 것으로 판단하여 상기 상관 표지자를 제안하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 시스템은, 피검자의 내부 장기 움직임을 포함하는 장기 영상을 입력 받고, 종양 또는 복수의 표지자의 방사선 구조를 나타내는 방사선 영상을 입력 받는 영상 입력부 및 상기 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 입력 받아 상기 종양의 움직임과 상기 복수의 표지자의 움직임을 분석하고 평가하며, 상기 종양의 움직임을 대변하는 상기 표지자의 조합과 치료여분을 제안하는 신호 처리부를 포함하는 움직임 자동 평가 장치 및 상기 제안된 표지자의 치료여분을 기반으로 위치를 이동하여 상기 종양에 방사선 빔을 조사하는 방사선 조사 장치를 포함한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 이용하여 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양의 움직임과 상기 복수의 표지자의 움직임을 판단하고, 상기 종양의 움직임 궤적과 상기 복수의 표지자의 움직임 궤적의 일치 여부를 판단하며, 상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 표지자를 기반으로 상기 표지자의 움직임을 계산하고 상기 표지자의 움직임 궤적을 분석하고, 상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 종양을 기반으로 상기 검출된 종양의 움직임을 계산하고 상기 종양의 움직임 궤적을 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 복수의 표지자를 검출하고, 상기 복수의 표지자의 순서를 결정하고, 상기 기준 영상에서 검출된 복수의 표지자를 이용하여 각 위상에서의 표지자를 추적하여 검출하고, 상기 검출된 각 위상에서의 표지자의 위치를 기반으로 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 표지자의 움직임을 계산하고 궤적을 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 상기 종양을 검출하거나, 상기 종양의 방사선 구조를 입력하여 상기 방사선 구조를 기반으로 움직임을 분석하여 상기 종양을 검출하고, 상기 검출된 종양을 기반으로 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양의 움직임을 계산하고 궤적을 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 분석된 복수의 표지자의 움직임 궤적 및 상기 종양의 움직임 궤적을 호흡 주기에 따라 일치시켜 차이를 분석하고, 복수의 표지자 중 상관관계가 가장 높은 표지자를 제안하고, 상기 상관관계가 가장 높은 표지자는 3차원 직교 좌표에서 각 방향으로의 변위를 기반으로 상기 종양과 상기 표지자의 3차원 변위 차의 평균을 통해 제안되고, 상기 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 작은 경우, 상기 종양과 상기 상관 표지자가 매칭되지 않는 것으로 판단하여 상기 종양의 위치를 기준으로 상기 상관 표지자가 위치하는 방향 및 길이를 제안하고, 상기 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 크거나 같은 경우, 상기 종양과 상기 상관 표지자가 매칭된 것으로 판단하여 상기 상관 표지자를 제안하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 표지자의 움직임과 상기 종양의 움직임을 비교하여 상기 종양의 움직임을 반영하지 못하는 표지자에 대해서 치료여분의 크기를 방향에 따라 계산하고, 상기 신호 처리부는 상기 설정된 표지자에 상기 치료여분의 크기를 방향에 따라 적용하여 상기 종양을 추적하여 방사선 치료를 수행하며, 선량 정확도를 분석하고, 상기 방사선 치료 후 기록 된 치료 관련 파라미터 로그파일을 이용하여 예측 모델 및 실제 모델의 일치도를 평가하여 상기 방사선 치료 중 발생하는 선량 정확도를 분석하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 인체에 삽입된 표지자와 종양의 상관관계를 통해 종양의 움직임을 정확히 파악하여 방사선 치료의 정확도를 높여 피폭량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치를 이용한 방사선 치료 시스템의 치료 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치를 이용한 방사선 치료 시스템의 수행을 자세히 나타내는 흐름도이다.
도 4 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치의 표지자의 움직임 궤적의 분석을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치의 종양의 움직임 궤적의 분석을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치의 표지자의 움직임 궤적과 종양의 움직임 궤적을 나타내는 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치의 사용자 인터페이스를 나타내는 예시도이다.
이하, 본 발명에 관련된 휴대가 가능한 생체 신호 모니터링 장치 및 이를 이용한 호흡 훈련 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.
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.
본 발명은 종양을 추적하기 위한 움직임 자동 평가 장치 및 이를 이용한 방사선 치료 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치(10)는 영상 입력부(100) 및 신호 처리부(200)를 포함한다. 움직임 자동 평가 장치(10)는 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
방사선 치료 시스템(40)은 방사선 방출부(21), 회전갠트리(23)를 포함하는 방사선 조사 장치(20)로 구현되며, 연직 하부에 팬텀 또는 피검자가 위치하게 되며 치료를 위한 방사선(24)이 조사된다. 또한, 방사선 치료 시스템(40)은 촬영 장치(30)를 더 포함하며, 촬영 장치 각각(31, 32)은 팬텀 또는 피검자가 위치하는 침대의 주변에 적어도 하나 위치하여 방사선 조사 계획에 따른 치료 계획 검증 이후의 진단 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 촬영 장치(30)에서 촬영된 영상은 움직임 자동 평가 장치(10)의 영상 입력부(100)에 전달될 수 있다.
팬텀은 방사성을 함유하는 생물학적 실험에 사용되는 물질이다. 피검자는 검사를 받는 사람을 나타낸다.
표지자는 피검자의 내부에 기구를 이용하여 직접적으로 삽입하거나, 액체나 젤 형태로서 주사기 등과 같은 기구를 통해 체내에 주입하여 삽입할 수 있다. 피검자는 복수의 종양이 위치하여 복수의 표지자를 삽입할 수 있다.
움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 방사선 치료에서 종양의 위치를 평가하고 종양의 움직임을 추적하기 위해 다양한 표지자 등을 사용할 수 있다.
여기서, 표지자는 금속의 표적 표지자(Fiducial Marker), 횡격막 등의 써로게이트(Surrogate), 티타늄, 순금과 같은 고밀도 물질 등으로 구현될 수 있다.
움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 표지자가 종양의 움직임을 정확하게 대변할 수 있어야만 치료의 정확도를 높일 수 있다. 움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 영상을 입력하여 영상에서의 종양의 움직임과 표지자의 움직임을 분석하고 평가한 후, 종양의 움직임을 대변할 수 있는 표지자의 조합과 필요한 치료여분(Planning margins)을 제안할 수 있다.
움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 하나의 종양에 하나의 표지자가 대응되도록 매칭시킬 수 있으며, 종양에서 표지자가 얼마나 떨어져 있는지를 기준으로 계산된 상관관계에 따라 매칭 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 종양에 표지자가 매칭되지 않을 경우, 종양에서 제일 가까운 표지자에서 종양이 위치한 방향으로 마진을 줄 수 있다.
움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 입력 받은 환자의 영상에서 표지자의 움직임 궤적 및 정도를 분석하여 종양의 움직임 궤적 및 정도를 분석하여 호흡 주기에 따라 일치시키고, 가장 상관관계가 높은 표지자의 조합을 찾아 가장 상관관계가 높은 표지자를 제안하고 상관관계가 낮은 방향의 치료 여분을 계산하여 방사선 치료를 수행하며, 방사선 치료 후 치료의 정확도를 평가할 수 있다.
영상 입력부(100)는 피검자의 내부 장기 움직임을 포함하는 장기 영상을 입력 받고, 종양(14) 또는 복수의 표지자(12)의 방사선 구조를 나타내는 방사선 영상을 입력 받을 수 있다.
영상 입력부(100)는 방사선 치료 시스템(40)의 촬영 장치(30)를 통해 촬영된 영상을 입력 받을 수 있으며, 피검자의 내부 장기 움직임을 포함하는 장기 영상 및 종양(14) 또는 복수의 표지자(12)의 방사선 구조를 나타내는 방사선 영상뿐 아니라 방사선을 피검자에게 조사하기 위해 사용되는 영상을 더 입력 받을 수 있다.
신호 처리부(200)는 장기 영상 및 방사선 영상을 입력 받아 종양(14)의 움직임과 복수의 표지자(12)의 움직임을 분석하고 평가하며, 종양(14)의 움직임을 대변하는 표지자(12)의 조합과 치료여분을 제안할 수 있다.
신호 처리부(200)는 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 이용하여 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양(14)의 움직임과 상기 복수의 표지자(12)의 움직임을 판단하고, 종양(14)의 움직임 궤적과 상기 복수의 표지자(12)의 움직임 궤적의 일치 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
신호 처리부(200)는 장기 영상 또는 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 표지자(12)를 기반으로 표지자(12)의 움직임을 계산하고 표지자(12)의 움직임 궤적을 분석하고, 장기 영상 또는 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 종양(14)을 기반으로 검출된 종양(14)의 움직임을 계산하고 종양(14)의 움직임 궤적을 분석할 수 있다.
신호 처리부(200)는 장기 영상 또는 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 복수의 표지자(12)를 검출하고, 복수의 표지자(12)의 순서를 결정하고, 기준 영상에서 검출된 복수의 표지자(12)를 이용하여 각 위상에서의 표지자(12)를 추적하여 검출하고, 검출된 각 위상에서의 표지자(12)의 위치를 기반으로 피검자의 호흡에 따른 표지자(12)의 움직임을 계산하고 궤적을 분석할 수 있다.
신호 처리부(200)는 표지자(12)에 대해 피검자의 호흡에 따른 움직임 정도 및 위치 추적을 계산하고, 복수의 표지자의 조합에 대한 움직임 정도 및 위치 궤적을 계산하여 평가하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
신호 처리부(200)는 장기 영상 또는 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 종양(14)을 검출하거나, 종양(14)의 방사선 구조를 입력하여 방사선 구조를 기반으로 움직임을 분석하여 종양(14)을 검출하고, 검출된 종양(14)을 기반으로 피검자의 호흡에 따른 종양(14)의 움직임을 계산하고 궤적을 분석할 수 있다.
신호 처리부(200)는 분석된 복수의 표지자(12)의 움직임 궤적 및 종양(14)의 움직임 궤적을 호흡 주기에 따라 일치시켜 차이를 분석하고, 복수의 표지자 중 상관관계가 가장 높은 상관 표지자를 제안하고, 상관관계가 가장 높은 상관 표지자는 3차원 직교 좌표에서 각 방향으로의 변위를 기반으로 종양(14)과 표지자(12)의 3차원 변위 차의 평균을 통해 제안될 수 있다.
신호 처리부(200)는 상관 표지자의 움직임과 종양(14)의 움직임을 비교하여 종양(14)의 움직임을 반영하지 못하는 상관 표지자에 대해서 치료여분의 크기를 방향에 따라 계산할 수 있다.
신호 처리부(200)는 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 작은 경우, 종양(14)과 상관 표지자가 매칭되지 않는 것으로 판단하여 종양(14)의 위치를 기준으로 상관 표지자가 위치하는 방향 및 길이를 제안할 수 있다. 신호 처리부(200)는 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 크거나 같은 경우, 종양(14)과 상관 표지자가 매칭된 것으로 판단하여 상관 표지자를 제안할 수 있다. 여기서, 상관관계가 높을수록 낮은 방향의 치료여분이 계산되어 정확도가 높을 수 있다.
신호 처리부(200)는 설정된 상관 표지자에 치료여분의 크기를 방향에 따라 적용하여 종양(14)을 추적하여 방사선 치료를 수행하며, 선량 정확도를 분석할 수 있다. 신호 처리부(200)는 방사선 치료 후 기록 된 치료 관련 파라미터 로그파일을 이용하여 예측 모델 및 실제 모델의 일치도를 평가하여 방사선 치료 중 발생하는 선량 정확도를 분석할 수 있다.
방사선 조사 장치(20)는 제안된 표지자의 치료여분을 기반으로 위치를 이동하여 종양(14)에 방사선 빔을 조사할 수 있다.
방사선 치료 시스템(40)은 피검자 내의 종양(14)의 위치를 추적하여 종양(14)을 제거하기 위한 시스템으로서, 피검자의 활동에 의해 종양(14)의 위치가 변하더라도 표지자(12)를 이용하여 위치가 변경된 종양(14)을 계속하여 추적함으로써 종양(14)을 제거할 수 있다.
방사선 치료 시스템(40)은 실시간으로 입력되는 영상을 이용하여 피검자의 활동에 의해 변하는 종양(14) 및 표지자(12)의 영상을 획득하고, 획득된 종양(14) 및 표지자(12)의 영상을 기초로 종양(14)의 위치를 실시간으로 추적하여 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사선 치료 시스템(40)은 실내에서 컴퓨팅 장치를 통해 종양(14) 또는 표지자(12)의 위치를 모니터링 할 수 있으며, 이외에도 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사선 치료 시스템(40)은 스마트폰, 태블릿 등의 사용자 단말을 통해 종양(14) 또는 표지자(12)의 위치를 모니터링이 가능하도록 구현되어 장소에 상관없이 종양(14) 또는 표지자(12)의 위치 확인이 가능할 수 있다. 구체적으로, 방사선 치료 시스템(40)은 종양(14) 또는 표지자(12)의 위치뿐 아니라 호흡에 따른 종양(14) 및 표지자(12)의 움직임, 치료 관련 로그파일, 계산된 움직임과 실제 움직임의 일치, 정확도를 분석하고 평가한 결과, 환자에게 전달된 선량 정확도를 계산하고 평가한 결과 등을 추가적으로 모니터링 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 시스템(40)은 피검자의 호흡에 따른 표지자(12) 및 종양(14)의 움직임에 따라 방사선을 조사할 수 있으므로 최적화된 방사선 치료를 가능하게 하여 정상조직의 피폭선량을 최소화함으로써 방사선 치료가 정확하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐 또는 간에 종양이 발생하게 되면, 이를 제거하기 위해 방사선 치료를 받게 되며, 방사선 치료를 받는 환자가 숨을 쉬는 동안 방사선 치료를 받는 부위가 움직이게 되어 방사선치료의 정확성이 낮아지게 되며, 불필요한 피폭이 발생하게 된다. 즉, 종양을 향해 방사선을 정확하게 조사할 수 없게 되며, 다른 정상 부위에 방사선이 노출되어 또 다른 피해를 입게 된다. 여기서, 방사선 치료 시스템(40)은 폐 또는 간에 사용되는 것으로 한정되지 않으며, 폐와 복부에 있는 모든 장기에 적용되고, 일부 장기 또는 질환에 한정되지 않으며 방사선 치료를 수행하여 방사선 치료의 효과를 향상시킬 수 있는 치료에 적용될 수 있다.
불필요한 방사선 노출에 의한 피폭과 방사선 치료의 효과를 향상시키기 위해서는 표지자(12)를 통한 종양(14)의 움직임을 정확하게 대변할 수 있어야 하므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)을 방사선 치료를 수행하게 된다.
도 1에 나타난 실시예는 본 발명의 방사선 치료의 실시의 이해를 돕기 위해 도시된 것으로, 방사선 조사 장치(20)와 움직임 자동 평가 장치(10)는 별도로 마련되며, 방사선 조사 장치(20)에서 촬영된 영상을 움직임 자동 평가 장치(10)가 입력 받아 종양(14)의 움직임을 정확하게 대변하는 표지자(12)를 확인하다가, 방사선 치료 시 연동하여 사용할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 방사선 치료의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 종양(14)의 위치를 정확하게 알 수 있어 환자의 방사선 치료 효과를 향상시킬 수 있고, 환자에게 불필요한 방사선 피폭을 줄일 수 있다.
유방암, 폐암 환자에 대한 방사선 치료에서 환자의 호흡에 의하여 종양이 신체 내부에서 움직이므로, 방사선 조사 영역을 설정하고 방사선 피복 피해를 최소화 하기 위해서는 종양의 움직임을 정확히 대변하는 표지자를 확인하여 방사선을 조사하는 방법을 사용한다. 이를 위해서는 환자의 호흡이 일정하고 치료 중 정밀한 호흡 모니터링이 필요하다. 본 발명은 이러한 역할을 할 수 있는 발명에 대한 것이며 이와 더불어 왼쪽 유방이나 폐암에 대한 방사선치료에서는 심장 박동에 의한 종양 움직임까지 고려해야 하므로 방사선치료를 위한 CT 스캔 단계에서 본 발명을 이용하여 호흡 정보와 심장 박동정보를 기록하여 CT좔영 영상정보에 융합하여 호흡 중에 심장 박동에 의해 실제 종양의 움직임을 영상분석을 통해 확인할 수 있으며, 이를 고려하여 방사선조사 영역을 설정하는 데에도 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치를 이용한 방사선 치료 시스템의 치료 과정을 나타내는 흐름도이다.
움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(20)의 치료 과정은 환자의 내부 장기 움직임을 포함하는 장기 영상을 입력 받고, 종양 또는 마커의 방사선 구조의 방사선 영상을 입력 받는 단계(S210), 장기 영상 및 방사선 영상을 통해 마커의 움직임 궤적 또는 종양의 움직임 궤적을 분석하는 단계(S220), 분석된 마커의 움직임 궤적 및 종양의 움직임 궤적을 호흡 주기에 따라 일치시켜 종양의 움직임을 대변하는 마커를 설정하는 단계(S230) 및 설정된 마커에 치료여분의 크기를 방향에 따라 적용하여 종양을 추적하여 방사선 치료를 수행하며, 선량 정확도를 분석하는 단계(S240)를 포함한다.
구체적으로, 단계 S210은 움직임 자동 평가 장치(10)의 영상 입력부(100)에 의해 수행되며, 단계 S220 및 단계 S230은 움직임 자동 평가 장치(10)의 신호 처리부(200)에 의해 수행되며, 단계 S240은 방사선 치료 시스템(20)의 방사선 조사 장치(20)에 의해 수행될 수 있다.
도 2에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 개재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 2에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
움직임 자동 평가 장치를 이용한 방사선 치료 시스템의 치료 과정에 대한 자세한 흐름은 도 3을 참조하여 자세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치를 이용한 방사선 치료 시스템의 수행을 자세히 나타내는 흐름도이다.
움직임 자동 평가 장치를 이용한 방사선 치료 시스템의 수행은 움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)에 의하여 수행될 수 있으며, 움직임 자동 평가 장치를 이용한 방사선 치료 시스템이 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 움직임 자동 평가 장치를 이용한 방사선 치료 시스템의 수행은 두 과정으로 나눠 수행될 수 있으며, 종양(14)의 움직임과 상관관계가 큰 표지자(12)를 추출하여 치료 여분을 계산하는 과정 및 방사선 치료 후 치료 관련 로그 파일을 기반으로 움직임과 선량 정확도를 평가하는 과정으로 나눠 수행될 수 있다. 여기서, 상관관계가 큰 표지자(12)는 상술한 상관 표지자이다.
움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 영상 입력부(100)는 환자 의료용 디지털 영상 및 통신(Digital Imaging and Communications in Medicine, DICOM) 영상(예를 들어, 4DCT, 투시 영상 등) 및 DICOM-RT Structure를 입력 받을 수 있다(S310). 입력 받은 영상은 표지자(12) 및 종양(14)을 분석하기 위해 사용될 수 있으며, 신호 처리부(200)를 통해 수행될 수 있다.
예를 들어, 영상 입력부(100)가 입력 받은 영상은 X-ray 영상, 4DCT 영상일 수 있다. 여기서, CT는 3차원의 영상일 수 있지만 표지자(12) 및 종양(14)의 움직임을 관찰하기 위해 4차원 영상을 사용한다.
표지자(12) 분석은 4DCT 영상 중 기준 위상 영상에서 표적 표지자(Fiducial Mark)를 검출 및 설정하는 단계(S320), 설정된 표적 표지자(Fiducial Mark)를 이용하여 4DCT 모든 위상에서 표적 표지자(Fiducial Mark)를 추적하는 단계(S322) 및 호흡에 따른 표적 표지자(Fiducial Mark)의 삼차원 움직임을 계산하는 단계(S324)를 포함한다. 여기서 표적 표지자(Fiducial Mark)는 좌표값을 계산할 때 각각의 좌표의 원점이 되는 것으로, 영상에서 중심이 되는 지표에 위치하는 표지자를 의미할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
설정된 표적 표지자(Fiducial Mark)를 이용하여 4DCT 모든 위상에서 표적 표지자(Fiducial Mark)를 추적하는 단계(S322)는 표적 표지자(Fiducial Mark)의 궤적을 추적하며, 호흡 등에 의해 표적 표지자(Fiducial Mark)가 움직이는 경우 추적할 수 있다.
종양(14) 분석은 종양의 위치 검색 및 종양 중심을 설정하는 단계(S330), 종양 구조(Structure)를 기반으로 호흡에 따른 종양 움직임을 추적하는 단계(S332) 및 호흡에 따른 종양의 삼차원적 움직임을 계산하는 단계(S334)를 포함한다.
신호 처리부(200)는 표지자 및 종양의 분석을 통해 호흡에 따른 표지자 및 종양의 삼차원 움직임을 호흡 주기에 따라 일치시켜 종양의 움직임과 상관관계가 큰 표적 표지자(Fiducial Mark) 및 표적 표지자(Fiducial Mark)의 조합을 추출할 수 있다(S340). 여기서, 상관관계가 큰 표적 표지자는 상관 표지자의 위치를 원점으로 구현한 표지자이다.
신호 처리부(200)는 추출된 표적 표지자(Fiducial Mark) 및 표적 표지자(Fiducial Mark)의 조합을 기반으로 삼차원적 움직임 상관관계 분석을 통한 삼차원적 치료 여분을 계산할 수 있다(S350).
상술한 과정을 통해 획득한 치료 여분을 기반으로 치료 장비로부터 치료 후 치료 관련 로그 파일을 획득할 수 있다(S360). 여기서, 치료 장비는 방사선 치료 시스템(40)의 방사선 조사 장치(20)일 수 있다.
치료 관련 로그 파일은 치료 수행에 사용되는 모든 데이터를 기록하고 있는 파일로서, 상술한 과정을 통해 산출한 모든 데이터를 의미한다.
획득된 로그파일을 기반으로 치료 중 표적 표지자(Fiducial Mark) 또는 종양의 실제 움직임을 계산할 수 있다(S370).
신호 처리부(200)는 계산된 움직임과 실제 움직임의 일치 및 정확도를 분석하고 평가할 수 있으며(S380), 환자에게 전달된 선량 정확도를 계산하고 평가할 수 있다(S390).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표적 표지자(Fiducial Mark)를 추적하고 움직임을 계산하는 방법은 인공지능 기법, 자동화된 알고리즘 등을 통해 수행될 수 있으며, 표적 표지자(Fiducial Mark)를 추적하고 움직임을 계산하는 모든 방법을 통해 시간 별 움직임을 추적하여 산출할 수 있다.
도 4 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치의 표지자의 움직임 궤적의 분석을 나타내는 도면이다.
도 4는 인체를 상하로 나눈 영상을 나타내는 횡단면 이미지(Transverse View)이며, 영상 입력부(100)에 입력된 영상 중 기준 영상을 선택하여 표지자 검출을 나타내는 도면이다.
영상 입력부(100)는 방사선 치료 시스템(40)의 촬영 장치(30)를 통해 촬영된 장기 영상 및 방사선 영상을 입력 받으며, 입력 받은 영상 중 기준 영상을 선택하여 표지자(12)를 자동으로 검출하고 설정할 수 있다.
도 5의 (a)는 복수의 표지자가 구비되는 경우 번호를 부여한 도면이며, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 오른쪽 폐 및 왼쪽 폐에 구비된 복수의 표지자를 케이스 별로 나타내는 도면이다.
피검자의 체내에 삽입된 표지자가 여러 개일 경우, 도 5의 (a)와 같이 순서를 결정하여 번호를 부여할 수 있으며, 부여되는 번호는 중복되지 않는다. 본 발명에 일 실시예에 따르면, 삽입된 복수의 표지자의 분류는 번호를 부여하는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 알파벳, 로마 숫자 등 서로 다른 표지자인 것을 확인할 수 있는 것으로 부여될 수 있다.
도 6은 표지자를 자동으로 추적하는 검출하는 것을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 처리부(200)는 초기 기준영상에서 검출되어 설정된 표지자를 이용하여 4DCT 모든 위상에서의 표지자를 자동으로 추적하여 검출할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부(200)는 표지자를 자동으로 추적하여 검출하기 위해 변형영상정합기법(Deformable Image Registration, DIR)을 이용할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
변형영상정합기법(Deformable Image Registration, DIR)은 위상이 다른 두 CT 영상을 정합하여 표지자를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가변벡터장(Deformable Vector Field, DVF)을 이용하여 팬텀을 움직이도록 하는 것이다. DVF는 변형영상정합기법(Deformable Image Registration, DIR)을 이용하여 위상이 다른 두 CT 영상을 정합한 결과물로써 정합을 위해 변형된 CT 영상의 복셀이 이동한 방향 및 크기를 나타내는 벡터들의 모임이다. 따라서 특정 위상의 CT영상에 대한 사면체 팬텀을 제작하고, DVF를 이용하여 제작된 사면체 팬텀을 변형시키면 원리적으로 호흡에 따른 표지자의 연속적인 움직임을 정밀하게 사실적으로 모사할 수 있는 4D 사면체 전산 팬텀을 개발할 수 있다. 팬텀은 피검자 대신으로 이용되며, 피검자로 구현될 수 있다.
따라서, 움직이는 이미지(Moving Image)(20) 및 움직이지 않는 이미지(Fixed Image)(22)를 정합하여 표지자가 검출된 이미지(24)를 산출할 수 있다.
도 7은 표지자의 궤적을 분석하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 처리부(200)는 4DCT 각 위상에서 검출된 표지자의 위치를 기반으로 호흡에 따른 표지자의 3차원 움직임을 계산하고 궤적을 분석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 7은 T0에서부터 T90까지의 표지자의 움직임 궤적을 시간에 따라 나타냈으며, 시간에 따른 각 위상에서 검출된 표지자의 위치를 기반으로 표지자의 움직임을 계산하여 궤적을 나타낼 수 있다. 여기서, 궤적은 표적 표지자를 기준으로 나타낼 수 있다.
도 7은 T0에서의 위상에서 검출된 표지자를 나타내는 이미지(24a), T10에서의 위상에서 검출된 표지자를 나타내는 이미지(24b), T50에서의 위상에서 검출된 표지자를 나타내는 이미지(24c) 및 T90에서의 위상에서 검출된 표지자를 나타내는 이미지(24d)를 나타낸다. 따라서, 각 이미지(24a, 24b, 24c, 24d)는 T0에서의 표지자의 위치를 기준으로 움직임 궤적을 검출할 수 있다.
도 8 및 도 9는 선택된 표지자의 움직임 궤적을 각각 분석하고, 다수의 표지자를 조합하여 산출한 움직임 궤적을 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)는 제1 표지자(12a)의 움직임 궤적을 분석한 도면이며, 도 8의 (b)는 제2 표지자(12b)의 움직임 궤적을 분석한 도면이다. 도 8의 (c)는 제1 표지자(12a) 및 제2 표지자(12b)를 조합한 움직임 궤적을 분석한 도면이다.
제1 표지자(12a) 및 제2 표지자(12b)를 조합한 움직임 궤적은 제1 표지자(12a)의 움직임 궤적과 제2 표지자(12b)의 움직임 궤적의 평균으로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 표지자(12a) 및 제2 표지자(12b)를 조합한 움직임 궤적은 제1 표지자(12a) 및 제2 표지자(12b)에 우선 순위를 부여하여 조합할 수 있다. 예를 들어, 제1 표지자(12a)에는 0.7, 제2 표지자(12b)는 0.3을 부여하여 조합할 수 있다. 이때, 우선 순위는 표지자가 종양에 가까운 순서로 설정될 수 있으며, 거리에 비례하여 부여되는 값이 변화할 수 있다.
도 9는 복수의 표지자를 나타내며, 복수의 표지자의 조합을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 총 6개의 표지자(12)가 위치할 수 있으며, 각 표지자에 #1, #2, #3, #4, #5 및 #6의 번호가 부여될 수 있으며, 좌측 또는 우측에 위치하는 표지자들 각각이 조합될 수 있다. 구체적으로 표지자 #1과 표지자 #2, 표지자 #2와 표지자 #3, 표지자 #4과 표지자 #5 및 표지자 #5과 표지자 #6가 조합될 수 있다. 도 9에 도시되어 있지 않지만 표지자 #1과 표지자 #2 및 표지자 #4와 표지자 #6 또한 조합되어 형성될 수 있다.
여기서, 2개의 표지자들이 조합되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 복수의 표지자들이 조합되어 움직임 궤적을 검출할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 개별 표적 표지자(Fiducial Mark)에 대해 호흡에 따른 움직임 정도 및 위치 추적뿐 아니라, 다수의 표적 표지자(Fiducial Mark)의 조합에 대한 움직임 정도 및 위치 궤적을 계산하여 평가할 수 있다. 여기서 표적 표지자(Fiducial Mark)는 표지자이며, 움직임 궤적을 검출하기 위해 기준이 되는 좌표를 나타낼 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치의 종양의 움직임 궤적의 분석을 나타내는 도면이다.
도 10의 (a)는 각 위상의 육안적 종양 용적의 윤곽 대비(Contouring GTV of each phase)를 나타내는 도면이고, 도 10의 (b)는 윤곽에 따른 마스킹 절차(Masking procedure according to contour)를 나타내는 도면이고, 도 10의 (c)는 채워진 3D 영역의 질량 중심 계산(Calculate Center of mass of filled 3D area)을 나타내는 도면이고, 도 10의 (d)는 각 위상의 질량 중심에 따른 궤도 추적(Trajectory tracking according to Center of mass of each phase)을 나타내는 도면이다.
여기서, 육안적 종양 용적(Gross Tumor Volume, GTV)은 MRI, CT, 양전자방출단층촬영 등의 영상 진단법에 의해 확인된 실제 종양을 의미할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
신호 처리부(200)는 영상 입력부(100)에 입력된 영상 중 기준 영상을 선택하여 자동화된 알고리즘을 통해 종양을 자동으로 검출하고 설정할 수 있으며, 종양의 움직임을 검출할 수 있다. 예를 들어, 기준 영상은 사차원 CT 영상에서 최대 호기(End-Expiration) 영상을 나타낼 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 신호 처리부(200)는 종양의 방사선 구조(RT-structure)를 입력하여 방사선 구조(RT-structure)를 기반으로 움직임을 분석할 수 있다.
신호 처리부(200)는 호흡에 따른 종양의 3차원 움직임을 계산하고 궤적을 분석할 수 있다. 종양의 3차원 움직임 궤적은 도 7의 (d)를 통해 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치의 표지자의 움직임 궤적과 종양의 움직임 궤적을 나타내는 도면이다.
도 11의 (a)는 T0에서 T90까지의 종양 및 표지자의 움직임 궤적을 나타낸 도면이고, 도 11의 (b)는 T0에서 T90까지의 종양 및 표지자의 움직임 궤적을 일치시킨 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 처리부(200)는 분석한 표지자의 움직임 궤적과 종양의 움직임 궤적을 호흡 주기에 따라 일치시킬 수 있다.
표지자의 움직임 궤적은 하나의 표지자의 움직임 궤적뿐 아니라 복수의 표지자의 움직임 궤적을 조합한 움직임 궤적일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 처리부(200)는 다수의 표지자에서 종양의 움직임 궤적과의 차이를 분석하고, 상관관계가 높은 표지자를 제안할 수 있다. 여기서, 상관관계가 높은 표지자는 실제 방사선 치료에서 적용 가능한 표지자 및 표지자의 조합을 의미한다.
가장 최적의 마커의 조합은 수학식 1과 같이 최적화 문제로 공식화할 수 있다.
Figure 112020037692553-pat00001
상술한 수학식 1에서, F는 N개의 표적 표지자(Fiducial Mark)의 집합으로 F = {1, 2, ..., N}으로 정의한다. S는 표적 표지자(Fiducial Mark) 집합의 부분 집합으로 정의되며, u, v, w는 3차원 직교 좌표에서 각 방향으로의 변위를 의미한다. 각 변위의 아래 첨자 T와 S는 각각 종양과 표적 표지자(Fiducial Mark)의 부분 집합에 속하는 표지자를 나타낸다
상술한 수학식1에서, 목적함수 f(
Figure 112020037692553-pat00002
)는 종양과 표지자의 3차원 변위 차의 평균, 즉 Np개의 위상에 대한, NS개의 표지자 조합에 대한 평균을 나타낸다.
움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 상술한 과정을 통해 산출한 표지자를 통해 종양을 제가할 수 있으며, 표지자가 종양의 움직임을 정확히 반영하지 못하는 방향에 대해서는 보상할 수 있는 치료여분의 크기를 방향에 따라 계산하여 제안할 수 있다.
예를 들어, 움직임 자동 평가 장치(10)는 종양의 위치와 표지자의 위치가 오른쪽으로 2mm 차이가 나는 경우, 방사선 치료 시 왼쪽으로 2mm 더 이동하여 치료하는 치료여분을 방사선 치료 시스템(40)의 방사선 조사 장치(20)에 제안할 수 있다. 여기서, 치료여분은 3차원 상의 위치에 따라 x, y, z축의 방향으로 이동하는 크기를 포함할 수 있다.
움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 방사선 치료 후 기록 된 치료 관련 파라미터 로그파일을 이용하여 예측모델과 실제모델과의 일치도를 평가할 수 있다. 또한, 움직임 자동 평가 장치(10)를 이용한 방사선 치료 시스템(40)은 실제 치료 중 선량 정확도 분석할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 자동 평가 장치의 사용자 인터페이스를 나타내는 예시도이다.
도 12는 사용자 인터페이스는 복수의 표지자의 위치와 복수의 표지자의 시간에 따른 움직임 궤도를 확인할 수 있다.
구체적으로, 사용자 인터페이스는 복수의 표지자의 시간에 따른 움직임 궤도뿐 아니라 복수의 표지자가 조합된 움직임 궤도도 확인할 수 있으며, 원점을 기준으로 확인할 수 있다.
사용자 인터페이스는 복수의 표지자의 위치와 시간에 따른 움직임 궤도를 확인하는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 종양의 위치와 시간에 따른 움직임 궤도 등 치료 관련 파라미터 로그파일에 기록되는 데이터들을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 움직임 자동 평가 장치
100: 영상 입력부
200: 신호 처리부

Claims (15)

  1. 피검자의 내부 장기 움직임을 포함하는 장기 영상을 입력 받고, 종양 및 복수의 표지자의 방사선 구조를 나타내는 방사선 영상을 입력 받는 영상 입력부; 및
    상기 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 입력 받아 상기 종양의 움직임과 상기 복수의 표지자의 움직임을 분석하고 평가하며, 상기 종양의 움직임을 대변하는 표지자의 조합과 치료여분을 제안하는 신호 처리부를 포함하는 움직임 자동 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 이용하여 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양의 움직임과 상기 복수의 표지자의 움직임을 판단하고, 상기 종양의 움직임 궤적과 상기 복수의 표지자의 움직임 궤적의 일치 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 표지자를 기반으로 상기 표지자의 움직임을 계산하고 상기 표지자의 움직임 궤적을 분석하고,
    상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 종양을 기반으로 상기 검출된 종양의 움직임을 계산하고 상기 종양의 움직임 궤적을 분석하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 복수의 표지자를 검출하고,
    상기 복수의 표지자의 순서를 결정하고,
    상기 기준 영상에서 검출된 복수의 표지자를 이용하여 각 위상에서의 표지자를 추적하여 검출하고, 상기 검출된 각 위상에서의 표지자의 위치를 기반으로 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 표지자의 움직임을 계산하고 궤적을 분석하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 상기 종양을 검출하거나, 상기 종양의 방사선 구조를 입력하여 상기 방사선 구조를 기반으로 움직임을 분석하여 상기 종양을 검출하고,
    상기 검출된 종양을 기반으로 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양의 움직임을 계산하고 궤적을 분석하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 분석된 복수의 표지자의 움직임 궤적 및 상기 종양의 움직임 궤적을 호흡 주기에 따라 일치시켜 차이를 분석하고, 복수의 표지자 중 상관관계가 가장 높은 상관 표지자를 제안하고,
    상기 상관관계가 가장 높은 상관 표지자는 3차원 직교 좌표에서 각 방향으로의 변위를 기반으로 상기 종양과 상기 표지자의 3차원 변위 차의 평균을 통해 제안되는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 상관 표지자의 움직임과 상기 종양의 움직임을 비교하여 상기 종양의 움직임을 반영하지 못하는 상기 상관 표지자에 대해서 치료여분의 크기를 방향에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 상관 표지자에 상기 치료여분의 크기를 방향에 따라 적용하여 상기 종양을 추적하여 방사선 치료를 수행하며, 선량 정확도를 분석하고,
    상기 방사선 치료 후 기록 된 치료 관련 파라미터 로그파일을 이용하여 예측 모델 및 실제 모델의 일치도를 평가하여 상기 방사선 치료 중 발생하는 선량 정확도를 분석하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 작은 경우, 상기 종양과 상기 상관 표지자가 매칭되지 않는 것으로 판단하여 상기 종양의 위치를 기준으로 상기 상관 표지자가 위치하는 방향 및 길이를 제안하고,
    상기 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 크거나 같은 경우, 상기 종양과 상기 상관 표지자가 매칭된 것으로 판단하여 상기 상관 표지자를 제안하는 것을 특징으로 하는 움직임 자동 평가 장치.
  10. 피검자의 내부 장기 움직임을 포함하는 장기 영상을 입력 받고, 종양 및 복수의 표지자의 방사선 구조를 나타내는 방사선 영상을 입력 받는 영상 입력부 및 상기 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 입력 받아 상기 종양의 움직임과 상기 복수의 표지자의 움직임을 분석하고 평가하며, 상기 종양의 움직임을 대변하는 상기 표지자의 조합과 치료여분을 제안하는 신호 처리부를 포함하는 움직임 자동 평가 장치; 및
    상기 제안된 표지자의 치료여분을 기반으로 위치를 이동하여 상기 종양에 방사선 빔을 조사하는 방사선 조사 장치를 포함하는 방사선 치료 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 장기 영상 및 상기 방사선 영상을 이용하여 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양의 움직임과 상기 복수의 표지자의 움직임을 판단하고, 상기 종양의 움직임 궤적과 상기 복수의 표지자의 움직임 궤적의 일치 여부를 판단하며,
    상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 표지자를 기반으로 상기 표지자의 움직임을 계산하고 상기 표지자의 움직임 궤적을 분석하고,
    상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 검출된 종양을 기반으로 상기 검출된 종양의 움직임을 계산하고 상기 종양의 움직임 궤적을 분석하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 복수의 표지자를 검출하고,
    상기 복수의 표지자의 순서를 결정하고,
    상기 기준 영상에서 검출된 복수의 표지자를 이용하여 각 위상에서의 표지자를 추적하여 검출하고, 상기 검출된 각 위상에서의 표지자의 위치를 기반으로 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 표지자의 움직임을 계산하고 궤적을 분석하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 장기 영상 또는 상기 방사선 영상 중 기준 영상을 선택하여 상기 종양을 검출하거나, 상기 종양의 방사선 구조를 입력하여 상기 방사선 구조를 기반으로 움직임을 분석하여 상기 종양을 검출하고,
    상기 검출된 종양을 기반으로 상기 피검자의 호흡에 따른 상기 종양의 움직임을 계산하고 궤적을 분석하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 분석된 복수의 표지자의 움직임 궤적 및 상기 종양의 움직임 궤적을 호흡 주기에 따라 일치시켜 차이를 분석하고, 복수의 표지자 중 상관관계가 가장 높은 상관 표지자를 제안하고,
    상기 상관관계가 가장 높은 상관 표지자는 3차원 직교 좌표에서 각 방향으로의 변위를 기반으로 상기 종양과 상기 표지자의 3차원 변위 차의 평균을 통해 제안되고,
    상기 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 작은 경우, 상기 종양과 상기 상관 표지자가 매칭되지 않는 것으로 판단하여 상기 종양의 위치를 기준으로 상기 상관 표지자가 위치하는 방향 및 길이를 제안하고,
    상기 상관관계가 기 설정된 상관 값보다 크거나 같은 경우, 상기 종양과 상기 상관 표지자가 매칭된 것으로 판단하여 상기 상관 표지자를 제안하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 표지자의 움직임과 상기 종양의 움직임을 비교하여 상기 종양의 움직임을 반영하지 못하는 표지자에 대해서 치료여분의 크기를 방향에 따라 계산하고,
    상기 신호 처리부는,
    상기 상관 표지자에 상기 치료여분의 크기를 방향에 따라 적용하여 상기 종양을 추적하여 방사선 치료를 수행하며, 선량 정확도를 분석하고,
    상기 방사선 치료 후 기록 된 치료 관련 파라미터 로그파일을 이용하여 예측 모델 및 실제 모델의 일치도를 평가하여 상기 방사선 치료 중 발생하는 선량 정확도를 분석하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 시스템.
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