KR20200098149A - System and method for measuring three-dimensional dose distribution - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 선량 분포 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for measuring a three-dimensional dose distribution.
최근에는 복잡하고 높은 선량을 사용하는 치료가 많아지고 있어, 정확한 선량검증 및 환자 정도관리의 중요성이 높아지고 있다.In recent years, complex and high-dose treatments are increasing, and the importance of accurate dose verification and patient quality control is increasing.
특히, 최신 입자 방사선 치료의 경우, 범위 변조(Range modulation)을 이용한 3차원적 선량 분포 조절이 가능한 빔의 특성을 이용하는 치료 방법으로서, 치료 전에 3차원적인 선량 분포를 검증하는 것은 필수이다.Particularly, in the case of the latest particle radiation therapy, as a treatment method using the characteristics of a beam capable of adjusting a three-dimensional dose distribution using a range modulation, it is essential to verify a three-dimensional dose distribution before treatment.
기존의 선량 분포를 측정하는 방법으로는, 챔버(Chamber), 광자극 발광 선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeters, OSLD) 및 열 형광 선량계(Termoluminescence Dosimeter, TLD) 등을 이용한 1차원 포인트 선량 측정(point dose measurement), 가프크로믹 필름(Gafchromic film) 및 전자 포탈 영상 장치(electronic portal imaging device, EPID)를 포함한 다이오드 어레이(diode array)에 의한 2차원 측정, 젤 선량측정(Gel dosimetry)을 이용한 3차원 측정법 등이 있다.As a method of measuring the existing dose distribution, one-dimensional point dose measurement using a chamber, optically stimulated luminescence dosimeters (OSLD), and thermal fluorescence dosimeters (TLD), etc. ), 2D measurement by diode array including Gafchromic film and electronic portal imaging device (EPID), 3D measurement using gel dosimetry, etc. There is this.
챔버(Chamber), 광자극 발광 선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeters, OSLD) 및 열 형광 선량계(Termoluminescence Dosimeter, TLD) 등을 이용한 1차원 포인트 선량 측정(point dose measurement)의 경우에는, 절대 선량이 분석 가능하고, 정확하며 간편하다는 장점이 있으나, 가장 중요한 선량 분포의 확인이 불가하고, 선량 변화가 큰 부위에서는 신뢰도가 떨어진다는 단점이 있다.In the case of one-dimensional point dose measurement using a chamber, Optically Stimulated Luminescence Dosimeters (OSLD), and Thermal Fluorescence Dosimeter (TLD), the absolute dose can be analyzed. However, it has the advantage of being accurate and simple, but it has the disadvantage that it is impossible to confirm the most important dose distribution, and the reliability is poor in areas with large dose changes.
가프크로믹 필름(Gafchromic film) 및 전자 포탈 영상 장치(electronic portal imaging device, EPID)를 포함한 다이오드 어레이(diode array)에 의한 2차원 측정의 경우에는, 2차원 선량분포의 획득이 가능하다는 장점이 있으나, 2차원의 한계가 있으며, 실시간 선량분석이 힘들고, 필름의 경우 경제성이 떨어진다는 단점이 있다.In the case of a two-dimensional measurement by a diode array including a Gafchromic film and an electronic portal imaging device (EPID), there is an advantage that it is possible to obtain a two-dimensional dose distribution. , There are two-dimensional limitations, real-time dose analysis is difficult, and the film has disadvantages of inferior economics.
젤 선량측정(Gel dosimetry)을 이용한 3차원 측정의 경우에는, 3차원 선량 분포 획득이 가능하다는 장점이 있으나, 젤 제작을 포함한 전체적인 과정이 어렵고, 후처리 과정이 필요하므로 실시간으로 분석하는 데에 한계가 존재하며, 경제성과 재현성이 떨어진다는 단점이 있다.In the case of three-dimensional measurement using gel dosimetry, there is an advantage in that it is possible to obtain a three-dimensional dose distribution, but the overall process including gel production is difficult and post-processing is necessary, so real-time analysis is limited. There is a disadvantage in that economical efficiency and reproducibility are poor.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 환자 정도관리를 위하여 3차원 선량 분포를 실시간으로 획득할 수 있도록 하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to obtain a 3D dose distribution in real time for patient quality control.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 매질 내의 3차원 선량 분포 측정에 있어, 정확한 선량 분포를 측정하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to measure an accurate dose distribution in the measurement of a three-dimensional dose distribution in a medium.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 시스템은 가운데에 형광판을 배치하고, 선형 가속기로부터 제공된 방사선을 받는 팬텀 모듈, 상기 팬텀 모듈의 하부에 설치되어 팬텀을 받친 상태로 팬텀을 회전시키는 것으로서, 상기 선형 가속기의 방사선 조사 방향과 수직한 방향으로 회전하는 회전체 및 상기 선형 가속기로부터 상기 팬텀 모듈에 방사선이 조사되며, 상기 회전체가 회전할 때에 상기 팬텀 모듈의 상기 형광판을 통해 변환된 빛을 획득하는 복수의 카메라를 포함한다.A three-dimensional dose distribution measuring system according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems includes a phantom module having a fluorescent plate disposed in the center, receiving radiation provided from a linear accelerator, and being installed under the phantom module to support the phantom. The phantom is rotated in a state, wherein radiation is irradiated to the phantom module from a rotating body rotating in a direction perpendicular to a radiation irradiation direction of the linear accelerator and the linear accelerator, and when the rotating body rotates, the It includes a plurality of cameras for acquiring the light converted through the fluorescent plate.
상기 팬텀 모듈은, 원기둥 형태이며 투명한 아크릴로 구성된다.The phantom module has a cylindrical shape and is made of transparent acrylic.
상기 팬텀 모듈은, 동일한 크기의 반원기둥 형태 아크릴 팬텀 2개 및 형광판을 포함하고, 2개의 상기 아크릴 팬텀은, 결합되어 원기둥 형태를 구성하되, 2개의 상기 아크릴 팬텀의 평면 부분에는 각각의 형광판이 배치되고, 상기 형광판은 형광체가 포함된 부분이 상기 반원기둥 형태 아크릴 팬텀의 원형 부분을 향하는 방향으로 배치되는 것이다.The phantom module includes two semi-cylindrical acrylic phantoms of the same size and a fluorescent plate, and the two acrylic phantoms are combined to form a cylindrical shape, but each fluorescent plate is disposed on the flat portions of the two acrylic phantoms. In the fluorescent plate, a portion including a phosphor is disposed in a direction toward a circular portion of the semi-cylindrical acrylic phantom.
상기 팬텀 모듈의 상기 반원기둥 형태 아크릴 팬텀에는, 상기 형광판이 배치되기 위한 홈이 구비되어 있고, 상기 홈에는 광학 그리스(optical grease)를 포함한다.In the semi-cylindrical acrylic phantom of the phantom module, a groove for arranging the fluorescent plate is provided, and the groove includes optical grease.
상기 회전체는, 상기 선형 가속기가 회전 가능한 경우에, 선형 가속기의 위치 변경으로 인하여 방사선의 조사 방향과 동일한 축으로 회전하는 것을 포함한다.The rotating body includes rotating in the same axis as the irradiation direction of radiation due to a position change of the linear accelerator when the linear accelerator is rotatable.
상기 복수의 카메라는, 미리 정해진 각도의 간격으로 배치되는 것이다.The plurality of cameras are arranged at intervals of a predetermined angle.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 시스템은 상기 복수의 카메라를 통해 획득된 복수의 이미지를 처리하여 3차원 이미지로 재구성하는 이미지 처리부를 더 포함하고, 상기 이미지 처리부는, 상기 획득된 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정하고, 상기 복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하고, 상기 복수의 카메라로부터 각각의 회전 각도마다 촬영된 복수의 이미지와 상기 획득된 복수의 이미지에 대한 상기 회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 것이다.The three-dimensional dose distribution measurement system according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem further includes an image processing unit for processing a plurality of images acquired through the plurality of cameras to reconstruct a three-dimensional image, the The image processing unit corrects the distortion of the camera with respect to the plurality of acquired images, removes the scattering component from the plurality of images, and includes a plurality of images photographed at each rotation angle from the plurality of cameras and the acquired It reconstructs a three-dimensional image by using the rotation angle of a plurality of images.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 시스템은 재구성된 상기 3차원 이미지를 이용하여 3차원적 선량 분포를 분석하는 분석부를 더 포함하고, 상기 분석부는, 상기 재구성된 3차원 이미지의 픽셀 값을 선량 값으로 나타내는 룩업테이블을 이용하여 3차원적 선량 분포를 나타내고, 측정된 상기 복수의 이미지를 이용하여 나타낸 측정 3차원 선량 분포와, 환자 치료 시스템(treatment planning system)을 통해 계산된 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하고, 상기 룩업테이블은, 복수의 선량에 대한 3차원 이미지를 이용하여 픽셀 값 대비 선량 값을 할당시켜 나타낸 것이다.The three-dimensional dose distribution measurement system according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem further includes an analysis unit for analyzing a three-dimensional dose distribution using the reconstructed three-dimensional image, and the analysis unit includes: A three-dimensional dose distribution is represented using a look-up table representing a pixel value of a reconstructed three-dimensional image as a dose value, a measured three-dimensional dose distribution represented by the measured plurality of images, and a patient treatment system (treatment planning system). ) To compare and analyze the calculated 3D dose distribution calculated through), and the lookup table is shown by assigning dose values to pixel values using 3D images for a plurality of doses.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 방법은, 컴퓨터가 복수의 이미지를 획득하되, 상기 복수의 이미지는, 선형 가속기로부터 조사되는 방사선을 팬텀 모듈의 형광판으로부터 방출되는 빛에 의해 복수의 카메라로 획득한 것인, 복수의 이미지를 획득하는 단계, 상기 컴퓨터가 상기 획득된 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정하는 단계, 상기 컴퓨터가 상기 복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하는 단계 및 상기 컴퓨터가 상기 복수의 카메라로부터 각각의 회전 각도마다 촬영된 복수의 이미지와 상기 획득된 복수의 이미지에 대한 상기 회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 단계를 포함한다.In the method for measuring a three-dimensional dose distribution according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a computer obtains a plurality of images, wherein the plurality of images include radiation emitted from a linear accelerator from a fluorescent plate of a phantom module. Acquiring a plurality of images, which are acquired by a plurality of cameras by the emitted light, the step of correcting the distortion of the camera for the plurality of images obtained by the computer, the computer with respect to the plurality of images Removing the scattering component, and reconstructing, by the computer, a three-dimensional image using a plurality of images taken at each rotation angle from the plurality of cameras and the rotation angle of the obtained plurality of images. .
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 방법은, 상기 컴퓨터가 상기 재구성된 3차원 이미지의 픽셀 값을 선량 값으로 변환시키는 룩업테이블을 이용하여 3차원적 선량 분포를 나타내는 단계 및 상기 컴퓨터가 측정된 상기 복수의 이미지를 이용하여 나타낸 측정 3차원 선량 분포와, 환자 치료 시스템(treatment planning system)을 통해 계산된 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하는 단계를 더 포함하고, 상기 룩업테이블은, 복수의 선량에 대한 3차원 이미지를 이용하여 픽셀 값 대비 선량 값을 할당시켜 나타낸 것이다.A method for measuring a three-dimensional dose distribution according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem is a three-dimensional dose using a lookup table in which the computer converts the pixel value of the reconstructed three-dimensional image into a dose value. Displaying the distribution and comparing and analyzing the measured 3D dose distribution displayed using the plurality of images measured by the computer and the calculated 3D dose distribution calculated through the patient treatment system (treatment planning system). Including, the lookup table is shown by allocating a dose value relative to a pixel value using a 3D image for a plurality of doses.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 상술한 방법 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위해 매체에 저장된다.The three-dimensional dose distribution measuring computer program according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems is combined with a computer that is hardware, and is stored in a medium to execute any one of the above-described methods.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present invention are included in the detailed description and drawings.
상기 본 발명에 의하면, 2차원의 이미지를 이용한 3차원 선량 분포 측정이 가능하며, 실시간으로 3차원 선량 분포 획득 및 환자 정도관리가 가능하다.According to the present invention, it is possible to measure a three-dimensional dose distribution using a two-dimensional image, and obtain a three-dimensional dose distribution and manage patient quality in real time.
또한, 상기 본 발명에 의하면, 한 번의 시스템 구축으로 인하여 지속적으로 사용 가능하므로, 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the present invention, since it can be used continuously due to one system construction, cost can be reduced.
또한, 상기 본 발명에 의하면, 정확한 선량 분포 측정이 가능하며, 선량 분포의 재현성을 높일 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to accurately measure the dose distribution, and the reproducibility of the dose distribution can be improved.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 시스템 전체를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 팬텀 모듈의 분해도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 팬텀 모듈의 홈에 광학 그리스를 포함하였는지 여부에 따라 달라지는 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 3차원 선량 분포를 비교하여 분석한 3차원 선량 분포 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing the entire 3D dose distribution measurement system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded view of the phantom module of the present invention.
3 and 4 are diagrams showing experimental results that vary depending on whether optical grease is included in the groove of the phantom module of the present invention.
5 is a diagram illustrating a method of measuring a three-dimensional dose distribution according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method of measuring a 3D dose distribution by comparing and analyzing the 3D dose distribution according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, It is provided to fully inform the technician of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same elements, and “and/or” includes each and all combinations of one or more of the mentioned elements. Although "first", "second", and the like are used to describe various elements, it goes without saying that these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc., as shown in the figure It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in a drawing is turned over, a component described as "below" or "beneath" of another component will be placed "above" the other component. I can. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may be oriented in other directions, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 시스템 전체를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the entire 3D dose distribution measurement system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 시스템은, 팬텀 모듈(10), 회전체(20) 및 복수의 카메라(30-1, 30-2)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a 3D dose distribution measuring system according to an embodiment of the present invention includes a
팬텀 모듈(10)의 가운데에는 형광판이 배치되어 있으며, 팬텀 모듈(10)은, 선형 가속기(40) 및 입자 방사선 치료기기를 포함한 다양한 치료장비들로부터 제공된 방사선을 받는다.A fluorescent plate is disposed in the center of the
또한, 팬텀 모듈(10)은 원기둥 형태이며, 투명한 아크릴로 구성된다.In addition, the
팬텀 모듈(10)의 구체적인 구성은 도 2에서 자세하게 설명한다.The specific configuration of the
회전체(20)는, 팬텀 모듈(10)의 하부에 설치되어 팬텀 모듈(10)을 받친 상태로 팬텀 모듈(10)을 회전시키는 것으로서, 선형 가속기(40)의 방사선 조사 방향과 수직한 방향으로 회전한다.The rotating
일 실시예로, 선형 가속기(40)의 방사선 조사 방향이 y축 방향이고, 회전체(20)의 회전 방향이 x축 방향인 경우이다.In one embodiment, the radiation irradiation direction of the
회전체(20)는, 팬텀 모듈(10)의 무게 및 크기를 기반으로 하여, 미리 정해진 속도로 팬텀 모듈(10)을 회전시키면서도, 안정적으로 회전시킬 수 있는, 회전 속도, 무게 및 크기로 구성된다.The rotating
회전체(20)는, 바람직하게는, 무게 약 4kg을 1000rpm(17rps) 정도의 속도로 안정적으로 회전시킬 수 있는 회전 속도, 무게 및 크기로 구성된다.The rotating
또한, 회전체(20)는, 선형 가속기(40)가 회전 가능한 경우에, 선형 가속기의 위치 변경으로 인하여 방사선의 조사 방향과 동일한 축으로 회전하는 것을 포함한다.In addition, when the
즉, 일 실시예로, 선형 가속기(40)의 방사선 조사 방향이 기본적으로 y축 방향이고, 회전체(20)의 회전 방향이 x축 방향일 때, 선형 가속기(40)가 회전 가능하여, x축으로 방사선 조사 방향을 변경할 경우에도, 회전체(20)의 회전 방향은 x축 방향 그대로 하여, 선형 가속기(40)의 방사선 조사 방향과 동일한 방향으로 회전체(20)가 회전할 수 있다.That is, in one embodiment, when the radiation irradiation direction of the
복수의 카메라(30-1, 30-2)는 선형 가속기(40)로부터 팬텀 모듈(10)에 방사선이 조사되며, 회전체(20)가 회전할 때에 팬텀 모듈(10)의 형광판을 통해 변환된 빛을 획득하는 것이다.The plurality of cameras 30-1 and 30-2 are irradiated with radiation from the
복수의 카메라(30-1, 30-2)는 최소한 2대 이상이 배치되어야 한다. 회전하는 물체를 촬영할 때, 하나의 카메라로 촬영하였을 경우, 도출되는 이미지는 모서리 부분이 선명하지 않다. At least two cameras 30-1 and 30-2 should be arranged. When photographing a rotating object, when photographing with one camera, the resulting image is not clear at the corners.
따라서, 카메라를 2대 이상으로 배치하며 동시에 촬영함으로써, 흐린 부분의 부족한 정보를 서로 보상할 수 있어, 카메라로 획득되는 이미지의 모서리 부분에 발생하는 블러링(Blurring)효과를 최소화 시킬 수 있다.Therefore, by arranging two or more cameras and photographing them at the same time, insufficient information in the blurred portion can be compensated for each other, thereby minimizing the blurring effect occurring in the corner portion of the image obtained by the camera.
복수의 카메라(30-1, 30-2)는, 일반 카메라를 모두 포함할 수 있으며, 바람직하게는 CCD(Charge-Coupled Device)카메라일 수 있고, 빠른 회전에도 영상을 획득할 수 있으며, 적은 양의 광자에도 반응성이 좋은 카메라라면, 모두 포함될 수 있다.The plurality of cameras 30-1 and 30-2 may include all general cameras, and preferably may be CCD (Charge-Coupled Device) cameras, and images can be acquired even with fast rotation, and a small amount Any camera that is highly responsive to photons of can be included.
복수의 카메라(30-1, 30-2)의 배치 위치는, 미리 정해진 각도 및 간격으로 배치될 수 있으며, 바람직하게는 복수의 카메라(30-1, 30-2)를 90도의 간격으로 배치한다.Arrangement positions of the plurality of cameras 30-1 and 30-2 may be arranged at predetermined angles and intervals, and preferably, the plurality of cameras 30-1 and 30-2 are arranged at intervals of 90 degrees. .
또한, 복수의 카메라(30-1, 30-2)는, 일차방사선이 카메라의 센서에 직접 입사되지 않는 위치에 배치되며, 배치된 위치에서 복수의 카메라(30-1, 30-2)가 동시에 촬영하는 것이다.In addition, the plurality of cameras 30-1 and 30-2 are disposed at a position where the primary radiation is not directly incident on the sensor of the camera, and the plurality of cameras 30-1 and 30-2 are simultaneously Is to shoot.
도 1에서는 복수의 카메라(30-1, 30-2)를 2대로 작성하였으나, 복수의 카메라(30-1, 30-2)는 2대 이상의 카메라를 모두 포함한다.In FIG. 1, two cameras 30-1 and 30-2 are created, but the cameras 30-1 and 30-2 include all two or more cameras.
도 2는 본 발명의 팬텀 모듈의 분해도이다.2 is an exploded view of the phantom module of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 팬텀 모듈(10)은, 팬텀(11-1, 11-2) 및 형광판(12-1, 12-2)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the
팬텀(11-1, 11-2)은 동일한 크기의 반원기둥 형태로서, 결합되면 원기둥 형태를 구성하는 것이다.The phantoms 11-1 and 11-2 are semi-cylindrical shapes of the same size, and when combined, form a cylindrical shape.
즉, 팬텀 모듈(10)은, 동일한 크기의 반원기둥 형태인 팬텀(11-1, 11-2) 두 개가 결합되어, 원기둥 형태로 구성된다.That is, the
팬텀(11-1, 11-2)은 투명한 아크릴로 구성된다.The phantoms 11-1 and 11-2 are made of transparent acrylic.
반원기둥 형태의 팬텀(11-1, 11-2) 2개의 평면 부분 각각에는, 형광판(12-1, 12-2)이 부착된다.Fluorescent plates 12-1 and 12-2 are attached to each of the two planar portions of the semi-cylindrical phantoms 11-1 and 11-2.
형광판(12-1, 12-2)은 방사선의 검출 또는 관찰에 사용되는 것으로서, 아연과 카드뮴의 황화물을 미량의 은에서 활성화한 형광체, 청색광을 발하는 황화아연을 은으로 활성화한 형광체를 유리 또는 플라스틱 판에 엷게 도포한 것을 포함하고, 텅스텐산칼슘, 적외 인광체의 형광체를 유리 또는 플라스틱 판에 엷게 도포한 것도 포함할 수 있다.Fluorescent plates 12-1 and 12-2 are used for detection or observation of radiation, and phosphors that activate zinc and cadmium sulfides in a trace amount of silver, and phosphors that activate zinc sulfide that emits blue light with silver are glass or plastic. It may include thin coatings on a plate, and thin coatings of calcium tungstate and infrared phosphors on a glass or plastic plate.
반원기둥 형태의 팬텀(11-1, 11-2)의 평면 부분에 형광판(12-1, 12-2)을 배치하는 방향은, 형광판(12-1, 12-2)의 형광체가 도포된 방향이 팬텀(11-1, 11-2)의 원형 부분을 향하도록 각각 배치된다.The direction in which the fluorescent plates 12-1 and 12-2 are disposed on the flat portions of the semi-cylindrical phantoms 11-1 and 11-2 is the direction in which the phosphors of the fluorescent plates 12-1 and 12-2 are applied. These phantoms 11-1 and 11-2 are arranged to face the circular portions, respectively.
즉, 팬텀 모듈(10)로 구성되었을 때, 형광판(12-1, 12-2) 2개는 모두 형광체가 바깥쪽을 향하도록 구성되는 것이다.That is, when the
형광체가 도포된 방향이 팬텀(11-1, 11-2)의 원형 부분을 향하도록 형광판(12-1, 12-2)이 배치되어야 조사된 방사선에 의해 팬텀(11-1, 11-2) 내의 형광체로부터 반사되는 빛을 복수의 카메라(30-1, 30-2)가 획득할 수 있다.When the fluorescent plates 12-1 and 12-2 are arranged so that the direction in which the phosphor is applied is toward the circular portion of the phantoms 11-1 and 11-2, the phantoms 11-1 and 11-2 The plurality of cameras 30-1 and 30-2 may acquire light reflected from the phosphor inside.
한편, 후술하는 복수의 카메라(30-1, 30-2)의 렌즈 왜곡 보정과 3차원 이미지 구성을 위하여 각도 보정을 해주는 과정이 필요하다.On the other hand, it is necessary to perform angle correction for lens distortion correction and 3D image configuration of the plurality of cameras 30-1 and 30-2 to be described later.
따라서, 팬텀 모듈(10)에서, 형광판(12-1, 12-2) 대신, 규칙적인 패턴이 반복되는 그리드 판을 배치하여, 왜곡이 보정된 영상을 획득할 수 있다.Therefore, in the
형광판(12-1, 12-2) 대신 그리드 판을 배치하여 영상을 획득함으로써, 카메라 왜곡 정보를 분석하여 보정할 수 있다.By arranging a grid plate instead of the fluorescent plates 12-1 and 12-2 to obtain an image, camera distortion information can be analyzed and corrected.
팬텀 모듈(10)의 반원기둥 형태 팬텀(11-1, 11-2)에는, 형광판(12-1, 12-2)이 배치되기 위한 홈이 구비되어 있으며, 홈에는 광학 그리스(optical grease)를 포함한다.The semi-cylindrical phantoms 11-1 and 11-2 of the
홈에 광학 그리스를 포함하지 않은 경우에는, 홈에 해당하는 형광판과 아크릴 사이의 공간에 존재하는 공기층으로 인해 전반사가 일어나므로 일정 각도 이상에서는 이미지를 획득할 수가 없다.When the groove does not contain optical grease, since total reflection occurs due to an air layer existing in the space between the fluorescent plate corresponding to the groove and the acrylic, an image cannot be obtained at a certain angle or more.
따라서, 홈에 광학 그리스를 포함함으로써, 최대한 큰 각도에서도 이미지를 획득할 수 있는 효과가 있다.Therefore, by including the optical grease in the groove, there is an effect that an image can be obtained even at a maximum angle.
도 3 및 도 4는 본 발명의 팬텀 모듈의 홈에 광학 그리스를 포함하였는지 여부에 따라 달라지는 실험 결과를 나타낸 도면이다.3 and 4 are diagrams showing experimental results that vary depending on whether optical grease is included in the groove of the phantom module of the present invention.
도 3의 (a)는 광학 그리스를 포함한 상태의 팬텀 모듈(10)이며, 도 3의 (b) 내지 도 3의 (f)는 각도를 높임에 따라 방사선으로부터 변환된 빛을 획득하여 촬영한 이미지이다.3(a) is a
도 4의 (a)는 광학 그리스를 포함하지 않은 상태의 팬텀 모듈(10)이며, 도 4의 (b) 내지 도 4의 (d)는 각도를 높임에 따라 방사선으로부터 변환된 빛을 획득하여 촬영한 이미지이다.Figure 4 (a) is a
도 3의 (a)에서는 형광판을 관찰할 수 있으며, 도 4의 (a)에서는 전반사에 의해 형광판을 관찰할 수 없는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 3A, the fluorescent plate can be observed, and in FIG. 4A, it can be seen that the fluorescent plate cannot be observed due to total reflection.
또한, 도 3의 (b) 내지 도 3의 (f)는, 각도를 30도부터 75도까지 변동하며 촬영한 이미지로서, 75도의 각도에서도 어느 정도의 형광판을 확인할 수 있었다.In addition, FIG. 3(b) to FIG. 3(f) are images taken while varying the angle from 30 degrees to 75 degrees, and a certain amount of the fluorescent plate could be confirmed even at an angle of 75 degrees.
그러나, 도 4의 (b) 내지 도 4의 (c)는, 각도를 30도부터 60도까지 변동하며 촬영한 이미지로서, 30도에서 60도로 갈수록 전반사에 의해, 형광판을 확인할 수 있는 영역이 점점 줄어들었다.However, FIGS. 4(b) to 4(c) are images taken while varying the angle from 30 degrees to 60 degrees, and as the angle goes from 30 degrees to 60 degrees, the area where the fluorescent plate can be confirmed gradually increases due to total reflection. Decreased.
따라서, 광학 그리스는, 아크릴 팬텀(10)의 내부에서 발생하는 전반사를 방지하여, 보다 명확한 이미지를 도출할 수 있으며, 어떤 각도에서도 이미지를 도출할 수 있도록 하는 역할을 한다.Therefore, the optical grease serves to prevent total reflection occurring inside the
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 시스템은, 이미지 처리부를 더 포함한다.The 3D dose distribution measuring system according to an embodiment of the present invention further includes an image processing unit.
이미지 처리부는, 복수의 카메라(30-1, 30-2)를 통해 획득된 복수의 이미지를 처리하여 3차원 이미지로 재구성하는 것이다.The image processing unit processes a plurality of images acquired through the plurality of cameras 30-1 and 30-2 to reconstruct a 3D image.
이미지 처리부는, 획득된 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정하고, 복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하고, 복수의 카메라로부터 각각의 회전 각도마다 촬영된 복수의 이미지와 획득된 복수의 이미지에 대한 회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성한다.The image processing unit corrects the distortion of the camera with respect to the plurality of acquired images, removes the scattering component from the plurality of images, and applies to a plurality of images captured at each rotation angle from the plurality of cameras and a plurality of acquired images. Reconstructed into a 3D image using the rotation angle of
카메라의 왜곡은, 렌즈에 의한 것으로서 렌즈의 중심과 외각의 굴절률이 달라 발생하는 것으로, 이미지 처리부가 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정한다.The distortion of the camera is caused by the lens and is caused by different refractive indices of the center and the outer angle of the lens, and the image processing unit corrects the distortion of the camera with respect to a plurality of images.
왜곡을 보정하는 방안은, 렌즈 보정과 이미지 보정이 있으나, 본 발명에서는 획득한 이미지 자체를 보정하는 것이다.The method of correcting the distortion includes lens correction and image correction, but in the present invention, the acquired image itself is corrected.
획득한 이미지에서 카메라의 왜곡을 보정하는 방법은, 왜곡되지 않은 정상 이미지를 기반으로 하여 캘리브레이션(calibration)하여 보정하는 것이다.A method of correcting the distortion of the camera in the acquired image is to calibrate and correct the image based on a normal undistorted image.
상술한 바와 같이, 형광판 대신 그리드 판을 팬텀 모듈(10)내에 포함시킴으로써 추가적으로 획득되는 이미지는 왜곡이 보정된 이미지로서, 형광판을 팬텀 모듈(10) 내에 포함시켜 획득한 이미지와 비교하여, 형광판을 사용함으로 인해 발생되는 왜곡을 보정할 수 있다.As described above, the image additionally obtained by including the grid plate in the
복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하는 것은, 디콘볼루션(deconvolution)을 적용하여 산란 성분을 제거하는 것이다.To remove the scattering component for a plurality of images, the scattering component is removed by applying deconvolution.
산란 성분을 제거함에 있어, 디콘볼루션을 적용하는 것은, 광분산커널(Optical scatter kernel, OSK)을 이용하여 디콘볼루션을 적용하거나, 점확산함수(Point Spread Function, PSF)를 이용하여 디콘볼루션을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 산란 성분을 제거함에 있어, 디콘볼루션을 적용하는 다양한 방법을 포함할 수 있다.In removing the scattering component, deconvolution is applied by applying deconvolution using an optical scatter kernel (OSK) or deconvolving using a point spread function (PSF). It may include applying a solution. In addition, in removing the scattering component, various methods of applying deconvolution may be included.
광분산커널을 이용하여 디콘볼루션을 적용하는 것은, 측정된 이미지 배열을 기반으로 한 광분산커널을 이용하는 것이다.Applying deconvolution using the optical dispersion kernel is to use the optical dispersion kernel based on the measured image array.
측정된 이미지 배열은, 1차 선량 성분과 광학 산란 성분의 합이며, 광학 산란은 1차 선량 성분과 광분산커널의 콘볼루션이다.The measured image arrangement is the sum of the primary dose component and the optical scattering component, and optical scattering is the convolution of the primary dose component and the light scattering kernel.
회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 것은, 회전체(20)의 회전 각도를 정확하게 측정하여, 3차원 이미지로 재구성한다.To reconstruct a 3D image using the rotation angle, the rotation angle of the
이 때, 회전 각도를 정확하게 측정하기 위한, 디지털 각도 측정 장치를 더 포함할 수 있다.In this case, it may further include a digital angle measuring device for accurately measuring the rotation angle.
컴퓨터 단층 촬영(Computered Tomography, CT)에 있어서 복수의 투사 영상(projection image)에 의해 3차원으로 재구성하는 것과 같은 동일한 방법을 활용함으로써, 회전체(20)의 회전 각도마다 복수의 카메라(30-1, 30-2)에 의해 동시에 촬영된 복수의 이미지를 이용해 3차원 이미지로 재구성한다.In computerized tomography (CT), a plurality of cameras 30-1 for each rotation angle of the
회전 각도를 이용하여 3차원 영상을 만드는 재구성 알고리즘은, 종류와 상관없이 모두 포함될 수 있으나, 바람직하게는 FDK 알고리즘을 포함한다.The reconstruction algorithm for generating a 3D image using the rotation angle may be included regardless of the type, but preferably includes the FDK algorithm.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 시스템은, 분석부를 더 포함한다.The three-dimensional dose distribution measurement system according to an embodiment of the present invention further includes an analysis unit.
분석부는, 재구성된 3차원 이미지를 이용하여 3차원적 선량 분포를 분석하는 것이다.The analysis unit analyzes a three-dimensional dose distribution using the reconstructed three-dimensional image.
또한, 분석부는, 재구성된 3차원 이미지의 픽셀 값을 선량 값으로 변환하는 룩업테이블을 이용하여 3차원적 선량 분포를 나타내고, 측정된 상기 복수의 이미지를 이용하여 나타낸 측정 3차원 선량 분포와, 환자 치료 시스템(treatment planning system)을 통해 계산된 3차원 선량 분포를 비교하여 분석한다.In addition, the analysis unit displays a three-dimensional dose distribution using a look-up table that converts the pixel values of the reconstructed three-dimensional image into a dose value, and a measured three-dimensional dose distribution displayed using the measured plurality of images, and the patient The three-dimensional dose distribution calculated through the treatment planning system is compared and analyzed.
환자 치료 시스템(treatment planning system)이란 환자에 대한 각종 정보를 수집하여, 치료 결정에 있어 약물, 처방선량 및 제한선량 등에 대하여 전문적인 시스템을 통해 환자에 대한 최적의 치료계획을 수립하는 것이다.The patient treatment system (treatment planning system) collects various information on the patient and establishes the optimal treatment plan for the patient through a specialized system for drugs, prescription doses, and limiting doses in treatment decisions.
환자 치료 시스템(treatment planning system)은, EclipseTM, RayStation, Pinnacle 등 종류와 무관하게 모두 포함될 수 있다.Patient treatment system (treatment planning system), Eclipse TM , RayStation, Pinnacle, etc. can be included all regardless of type.
룩업테이블은, 복수의 선량에 대한 3차원 이미지를 이용하여 픽셀 값 대비 선량 값을 할당시켜 나타낸 것이다. 측정된 복수의 선량 이외의 측정하지 못한 나머지 선량에 대하여는 보간법을 통해 계산하여, 룩업테이블을 구성한다.The lookup table is shown by assigning a dose value to a pixel value by using a 3D image for a plurality of doses. The remaining doses that could not be measured other than a plurality of measured doses are calculated through interpolation to construct a lookup table.
이미 실험을 거쳐 만들어진 룩업테이블을 이용함으로써, 재구성된 3차원 이미지를 기반으로 3차원 선량 분포를 나타낼 수 있다.By using a lookup table that has already been made through experiments, it is possible to represent a 3D dose distribution based on a reconstructed 3D image.
측정 3차원 선량 분포와 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하는 것은, 이미 검증된 소프트웨어로 계산된 3차원 선량 분포를 비교함으로써, 측정 3차원 선량 분포 값이 얼마나 정확한지, 임상적으로 사용이 가능한지를 판단할 수 있다.To compare and analyze the measured 3D dose distribution and the calculated 3D dose distribution, by comparing the 3D dose distribution calculated with the already verified software, how accurate the measured 3D dose distribution value is and whether it can be used clinically. I can judge.
일 실시예로, 감마 인덱스 값을 비교함으로써, 측정 3차원 선량 분포를 분석할 수 있다.In an embodiment, by comparing the gamma index values, the measurement 3D dose distribution may be analyzed.
측정 3차원 선량 분포와 계산 3차원 선량 분포를 비교하여, 두 가지 수치가 미리 정해진 범위 이상 일치하면 임상적으로 사용 가능한 것으로 판단할 수 있다.By comparing the measured 3D dose distribution and the calculated 3D dose distribution, if the two values match more than a predetermined range, it can be determined that it is clinically usable.
예컨대, 미리 정해진 범위를 95%이상이라 하면, 측정 3차원 선량 분포와 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 95%이상 일치하면 임상적으로 사용 가능한 것으로 판단하는 것이다.For example, if the predetermined range is 95% or more, the measured 3D dose distribution and the calculated 3D dose distribution are compared, and if 95% or more match, it is determined that it is clinically usable.
미리 정해진 범위는 본 발명의 시스템 사용자가 설정할 수 있고, 본 발명의 시스템 제작자가 설정할 수도 있다.The predetermined range may be set by the system user of the present invention, or may be set by the system manufacturer of the present invention.
본 발명의 3차원 선량 분포 측정 시스템은 회전체(20)에 의해 회전하는 형광판(12-1, 12-2)을 포함하는 팬텀 모듈(10)에 방사선이 조사됨으로써, 변환되는 빛을 통해 복수의 카메라(30-1, 30-2)가 획득하는 복수의 이미지를, 카메라의 왜곡 보정, 산란 성분 제거 및 회전 각도를 기반으로 한 3차원 이미지로 재구성하고, 재구성한 3차원 이미지를 룩업테이블을 이용하여 3차원 선량 분포로 재구성하여, 계산 3차원 선량 분포와 비교하여 임상적으로 사용 가능한 것인지 판단할 수 있다.In the three-dimensional dose distribution measuring system of the present invention, by irradiating radiation to the
본 발명의 시스템을 통하여, 환자의 정도관리가 실시간으로 가능하며, 한번의 시스템 구축으로 계속적으로 사용 가능하므로, 비용적인 면에서 경제적이며, 재현성 또한 뛰어난 효과가 있다.Through the system of the present invention, quality control of the patient is possible in real time, and since it can be used continuously with one system construction, it is economical in terms of cost, and reproducibility is also excellent.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram illustrating a method of measuring a three-dimensional dose distribution according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 방법은, 컴퓨터가 복수의 이미지를 획득하는 단계(S110), 컴퓨터가 획득된 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정하는 단계(S130), 컴퓨터가 복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하는 단계(S150) 및 컴퓨터가 획득된 복수의 이미지에 대하여 회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 단계(S170)를 포함한다.Referring to FIG. 5, a method for measuring a three-dimensional dose distribution according to an embodiment of the present invention includes the step of obtaining a plurality of images by a computer (S110), and correcting distortion of a camera for a plurality of images obtained by the computer. Step S130, the step of removing the scattering component from the plurality of images by the computer (S150), and the step of reconstructing the plurality of images obtained by the computer into a three-dimensional image using a rotation angle (S170).
컴퓨터가 복수의 이미지를 획득하는 단계(S110)에서, 복수의 이미지는, 선형 가속기로부터 조사되는 방사선을 팬텀 모듈의 형광판으로부터 방출되는 빛에 의해 복수의 카메라로 획득한 것이다.In the step S110 of obtaining a plurality of images by the computer, the plurality of images are obtained by using a plurality of cameras by light emitted from the fluorescent plate of the phantom module of radiation emitted from the linear accelerator.
컴퓨터가 획득된 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정하는 단계(S130)에서 카메라의 왜곡은, 렌즈에 의한 것으로서 렌즈의 중심과 외각의 굴절률이 달라 발생하는 것으로, 컴퓨터는 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정한다.In the step of correcting the distortion of the camera for a plurality of images obtained by a computer (S130), the distortion of the camera is caused by a lens, and is caused by different refractive indices of the center and the outer angle of the lens. Correct the distortion of
왜곡을 보정하는 방안은, 렌즈 보정과 이미지 보정이 있으나, 본 발명에서는 획득한 이미지 자체를 보정하는 것이다.The method of correcting the distortion includes lens correction and image correction, but in the present invention, the acquired image itself is corrected.
획득한 이미지에서 카메라의 왜곡을 보정하는 방법은, 왜곡되지 않은 정상 이미지를 기반으로 하여 캘리브레이션(calibration)하여 보정하는 것이다.A method of correcting the distortion of the camera in the acquired image is to calibrate and correct the image based on a normal undistorted image.
상술한 바와 같이, 형광판 대신 그리드 판을 팬텀 모듈 내에 포함시킴으로써 추가적으로 획득되는 이미지는 왜곡이 보정된 이미지로서, 형광판을 팬텀 모듈 내에 포함시켜 획득한 이미지와 비교하여, 형광판을 사용함으로 인해 발생되는 왜곡을 보정할 수 있다.As described above, the image additionally obtained by including the grid plate in the phantom module instead of the fluorescent plate is an image whose distortion has been corrected, and the distortion caused by using the fluorescent plate is compared with the image obtained by including the fluorescent plate in the phantom module. Can be corrected.
컴퓨터가 복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하는 단계(S150)에서, 복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하는 것은, 디콘볼루션(deconvolution)을 적용하여 산란 성분을 제거하는 것이다.In step S150 of removing the scattering component from the plurality of images by the computer, removing the scattering component from the plurality of images is to remove the scattering component by applying deconvolution.
산란 성분을 제거함에 있어, 디콘볼루션을 적용하는 것은, 광분산커널(Optical scatter kernel, OSK)을 이용하여 디콘볼루션을 적용하거나, 점확산함수(Point Spread Function, PSF)를 이용하여 디콘볼루션을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 산란 성분을 제거함에 있어, 디콘볼루션을 적용하는 다양한 방법을 포함할 수 있다.In removing the scattering component, deconvolution is applied by applying deconvolution using an optical scatter kernel (OSK) or deconvolving using a point spread function (PSF). It may include applying a solution. In addition, in removing the scattering component, various methods of applying deconvolution may be included.
광분산커널을 이용하여 디콘볼루션을 적용하는 것은, 측정된 이미지 배열을 기반으로 한 광분산커널을 이용하는 것이다.Applying deconvolution using the optical dispersion kernel is to use the optical dispersion kernel based on the measured image array.
측정된 이미지 배열은, 1차 선량 성분과 광학 산란 성분의 합이며, 광학 산란은 1차 선량 성분과 광분산커널의 콘볼루션이다.The measured image arrangement is the sum of the primary dose component and the optical scattering component, and optical scattering is the convolution of the primary dose component and the light scattering kernel.
컴퓨터가 획득된 복수의 이미지에 대하여 회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 단계(S170)는, 컴퓨터가 복수의 카메라로부터 각각의 회전 각도마다 촬영된 복수의 이미지와 획득된 복수의 이미지에 대한 회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 것이다.The step (S170) of reconstructing the plurality of images obtained by the computer into a three-dimensional image by using the rotation angles includes a plurality of images captured by the computer at each rotation angle and the plurality of images obtained from the plurality of cameras. It is reconstructed into a three-dimensional image using the rotation angle.
회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 것은, 획득한 이미지의 이미지 획득 시 회전체(20)의 회전 각도를 측정한 정확한 값을 획득하여, 회전 각도를 기반으로 3차원 이미지로 재구성한다.Reconstructing the image into a 3D image using the rotation angle obtains an accurate value obtained by measuring the rotation angle of the
컴퓨터 단층 촬영(Computered Tomography, CT)에 있어서 복수의 투사 영상(projection image)에 의해 3차원으로 재구성하는 것과 같은 동일한 방법을 활용함으로써, 회전체의 회전 각도마다 복수의 카메라에 의해 동시에 촬영된 복수의 이미지를 이용해 3차원 이미지로 재구성한다.In computered tomography (CT), by using the same method as three-dimensional reconstruction by a plurality of projection images, a plurality of images simultaneously captured by a plurality of cameras at each rotation angle of the rotating body. Reconstruct into a three-dimensional image using an image.
회전 각도를 이용하여 3차원 영상을 만드는 재구성 알고리즘은, 종류와 상관없이 모두 포함될 수 있으나, 바람직하게는 FDK 알고리즘을 포함한다.The reconstruction algorithm for generating a 3D image using the rotation angle may be included regardless of the type, but preferably includes the FDK algorithm.
도 6은 본 발명의 3차원 선량 분포를 비교하여 분석한 3차원 선량 분포 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram illustrating a method of measuring a 3D dose distribution by comparing and analyzing the 3D dose distribution according to the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 선량 분포 측정 방법은, 컴퓨터가 룩업테이블을 이용하여 3차원적 선량 분포를 나타내는 단계(S190) 및 컴퓨터가 측정 3차원 선량 분포와 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하는 단계(S210)를 더 포함한다.Referring to FIG. 6, in the method of measuring a three-dimensional dose distribution according to an embodiment of the present invention, a step of displaying a three-dimensional dose distribution by a computer using a look-up table (S190) and a three-dimensional dose distribution and calculation measured by the computer It further includes comparing and analyzing the three-dimensional dose distribution (S210).
컴퓨터가 룩업테이블(Look-up Table)을 이용하여 3차원적 선량 분포를 나타내는 단계(S190)는, 컴퓨터가 재구성된 3차원 이미지의 픽셀 값을 선량 값으로 변환하는 룩업테이블을 이용하여 3차원적 선량 분포를 나타내는 것이다.In step S190, the computer indicates a three-dimensional dose distribution using a look-up table, the computer uses a look-up table to convert the pixel values of the reconstructed three-dimensional image into a dose value. It represents the dose distribution.
이 때, 룩업테이블은 복수의 선량에 대한 3차원 이미지를 이용하여 픽셀 값 대비 선량 값을 할당시켜 나타낸 것이다. 측정된 복수의 선량 이외의 측정하지 못한 나머지 선량에 대하여는 보간법을 통해 계산하여, 룩업테이블을 구성한다.In this case, the lookup table is shown by allocating dose values to pixel values using 3D images for a plurality of doses. The remaining doses that could not be measured other than a plurality of measured doses are calculated through interpolation to construct a lookup table.
이미 실험을 거쳐 만들어진 룩업테이블을 이용함으로써, 재구성된 3차원 이미지를 기반으로 3차원 선량 분포를 나타낼 수 있다.By using a lookup table that has already been made through experiments, it is possible to represent a 3D dose distribution based on a reconstructed 3D image.
컴퓨터가 측정 3차원 선량 분포와 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하는 단계(S210)는, 컴퓨터가 측정된 복수의 이미지를 이용하여 나타낸 측정 3차원 선량 분포와, 환자 치료 시스템(treatment planning system)을 통해 계산된 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하는 것이다.The step of comparing and analyzing the measured 3D dose distribution and the calculated 3D dose distribution by the computer (S210) includes the measured 3D dose distribution displayed using a plurality of images measured by the computer, and a patient treatment system (treatment planning system). It compares and analyzes the calculated three-dimensional dose distribution calculated through.
측정 3차원 선량 분포와 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하는 것은, 이미 검증된 소프트웨어로 계산된 3차원 선량 분포를 비교함으로써, 측정 3차원 선량 분포 값이 얼마나 정확한지, 임상적으로 사용이 가능한지를 판단할 수 있다.To compare and analyze the measured 3D dose distribution and the calculated 3D dose distribution, by comparing the 3D dose distribution calculated with the already verified software, how accurate the measured 3D dose distribution value is and whether it can be used clinically. I can judge.
일 실시예로, 감마 인덱스 값을 비교함으로써, 측정 3차원 선량 분포를 분석할 수 있다.In an embodiment, by comparing the gamma index values, the measurement 3D dose distribution may be analyzed.
측정 3차원 선량 분포와 계산 3차원 선량 분포를 비교하여, 두 가지 수치가 미리 정해진 범위 이상 일치하면 임상적으로 사용 가능한 것으로 판단할 수 있다.By comparing the measured 3D dose distribution and the calculated 3D dose distribution, if the two values match more than a predetermined range, it can be determined that it is clinically usable.
예컨대, 미리 정해진 범위를 95%이상이라 하면, 측정 3차원 선량 분포와 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 95%이상 일치하면 임상적으로 사용 가능한 것으로 판단하는 것이다.For example, if the predetermined range is 95% or more, the measured 3D dose distribution and the calculated 3D dose distribution are compared, and if 95% or more match, it is determined that it is clinically usable.
미리 정해진 범위는 본 발명의 방법 사용자가 설정할 수 있고, 본 발명의 방법 제작자가 설정할 수도 있다.The predetermined range may be set by the user of the method of the present invention, or may be set by the manufacturer of the method of the present invention.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented as a software module executed by hardware, or a combination thereof. Software modules include Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), Erasable Programmable ROM (EPROM), Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), Flash Memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You can understand. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects, and should be understood as non-limiting.
10 : 팬텀 모듈
11-1, 11-2 : 팬텀
12-1, 12-2 : 형광판
20 : 회전체
30-1, 30-2 : 복수의 카메라
40 : 선형 가속기10: phantom module
11-1, 11-2: Phantom
12-1, 12-2: fluorescent plate
20: rotating body
30-1, 30-2: multiple cameras
40: linear accelerator
Claims (11)
상기 팬텀 모듈의 하부에 설치되어 팬텀을 받친 상태로 팬텀을 회전시키는 것으로서, 상기 선형 가속기의 방사선 조사 방향과 수직한 방향으로 회전하는 회전체; 및
상기 선형 가속기로부터 상기 팬텀 모듈에 방사선이 조사되며, 상기 회전체가 회전할 때에 상기 팬텀 모듈의 상기 형광판을 통해 변환된 빛을 획득하는 복수의 카메라를 포함하는,
3차원 선량 분포 측정 시스템.A phantom module having a fluorescent plate disposed in the center and receiving radiation provided from the linear accelerator;
A rotating body installed under the phantom module to rotate the phantom while supporting the phantom, and rotating in a direction perpendicular to the radiation irradiation direction of the linear accelerator; And
Radiation is irradiated to the phantom module from the linear accelerator, and comprising a plurality of cameras for obtaining converted light through the fluorescent plate of the phantom module when the rotating body rotates,
3D dose distribution measurement system.
상기 팬텀 모듈은,
원기둥 형태이며 투명한 아크릴로 구성된, 3차원 선량 분포 측정 시스템.The method of claim 1,
The phantom module,
A three-dimensional dose distribution measurement system consisting of transparent acrylic in a cylindrical shape.
상기 팬텀 모듈은,
동일한 크기의 반원기둥 형태 아크릴 팬텀 2개 및 형광판을 포함하고,
2개의 상기 아크릴 팬텀은, 결합되어 원기둥 형태를 구성하되, 2개의 상기 아크릴 팬텀의 평면 부분에는 각각의 형광판이 배치되고,
상기 형광판은 형광체가 포함된 부분이 상기 반원기둥 형태 아크릴 팬텀의 원형 부분을 향하는 방향으로 배치되는 것인,
3차원 선량 분포 측정 시스템.The method of claim 2,
The phantom module,
Including two semi-cylindrical acrylic phantoms of the same size and a fluorescent plate,
The two acrylic phantoms are combined to form a cylindrical shape, but each fluorescent plate is disposed on a flat portion of the two acrylic phantoms,
In the fluorescent plate, the portion containing the phosphor is disposed in a direction toward the circular portion of the semi-cylindrical acrylic phantom,
3D dose distribution measurement system.
상기 팬텀 모듈의 상기 반원기둥 형태 아크릴 팬텀에는, 상기 형광판이 배치되기 위한 홈이 구비되어 있고,
상기 홈에는 광학 그리스(optical grease)를 포함하는,
3차원 선량 분포 측정 시스템.The method of claim 3,
In the semi-cylindrical acrylic phantom of the phantom module, a groove for arranging the fluorescent plate is provided,
The groove contains an optical grease (optical grease),
3D dose distribution measurement system.
상기 회전체는,
상기 선형 가속기가 회전 가능한 경우에, 선형 가속기의 위치 변경으로 인하여 방사선의 조사 방향과 동일한 축으로 회전하는 것을 포함하는,
3차원 선량 분포 측정 시스템.The method of claim 1,
The rotating body,
In the case where the linear accelerator is rotatable, it includes rotating in the same axis as the irradiation direction of radiation due to a position change of the linear accelerator,
3D dose distribution measurement system.
상기 복수의 카메라는, 미리 정해진 각도의 간격으로 배치되는 것인,
3차원 선량 분포 측정 시스템.The method of claim 1,
The plurality of cameras are arranged at intervals of a predetermined angle,
3D dose distribution measurement system.
상기 복수의 카메라를 통해 획득된 복수의 이미지를 처리하여 3차원 이미지로 재구성하는 이미지 처리부를 더 포함하고,
상기 이미지 처리부는,
상기 획득된 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정하고,
상기 복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하고,
상기 복수의 카메라로부터 각각의 회전 각도마다 촬영된 복수의 이미지와 상기 획득된 복수의 이미지에 대한 상기 회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 것인,
3차원 선량 분포 측정 시스템.The method of claim 1,
Further comprising an image processing unit for processing the plurality of images acquired through the plurality of cameras to reconstruct a three-dimensional image,
The image processing unit,
Correcting the distortion of the camera for the obtained plurality of images,
Removing scattering components for the plurality of images,
Reconstructing a three-dimensional image by using a plurality of images taken at each rotation angle from the plurality of cameras and the rotation angle of the obtained plurality of images,
3D dose distribution measurement system.
재구성된 상기 3차원 이미지를 이용하여 3차원적 선량 분포를 분석하는 분석부를 더 포함하고,
상기 분석부는,
상기 재구성된 3차원 이미지의 픽셀 값을 선량 값으로 나타내는 룩업테이블을 이용하여 3차원적 선량 분포를 나타내고,
측정된 상기 복수의 이미지를 이용하여 나타낸 측정 3차원 선량 분포와, 환자 치료 시스템(treatment planning system)을 통해 계산된 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하고,
상기 룩업테이블은, 복수의 선량에 대한 3차원 이미지를 이용하여 픽셀 값 대비 선량 값을 할당시켜 나타낸 것인,
3차원 선량 분포 측정 시스템.The method of claim 7,
Further comprising an analysis unit for analyzing a three-dimensional dose distribution using the reconstructed three-dimensional image,
The analysis unit,
A three-dimensional dose distribution is represented by using a look-up table representing a pixel value of the reconstructed three-dimensional image as a dose value,
Compare and analyze the measured 3D dose distribution displayed using the measured plurality of images and the calculated 3D dose distribution calculated through the patient treatment system (treatment planning system),
The lookup table is represented by assigning a dose value to a pixel value using a three-dimensional image for a plurality of doses,
3D dose distribution measurement system.
상기 컴퓨터가 상기 획득된 복수의 이미지에 대하여 카메라의 왜곡을 보정하는 단계;
상기 컴퓨터가 상기 복수의 이미지에 대하여 산란 성분을 제거하는 단계; 및
상기 컴퓨터가 상기 복수의 카메라로부터 각각의 회전 각도마다 촬영된 복수의 이미지와 상기 획득된 복수의 이미지에 대한 상기 회전 각도를 이용하여 3차원 이미지로 재구성하는 단계를 포함하는,
3차원 선량 분포 측정 방법.Obtaining a plurality of images by a computer, wherein the plurality of images are obtained by obtaining radiation emitted from a linear accelerator with a plurality of cameras by light emitted from a fluorescent plate of a phantom module;
Correcting, by the computer, distortion of the camera for the acquired plurality of images;
The computer removing scattering components from the plurality of images; And
Comprising the step of reconstructing, by the computer, a three-dimensional image using a plurality of images taken at each rotation angle from the plurality of cameras and the rotation angle of the obtained plurality of images,
3D dose distribution measurement method.
상기 컴퓨터가 상기 재구성된 3차원 이미지의 픽셀 값을 선량 값으로 변환시키는 룩업테이블을 이용하여 3차원적 선량 분포를 나타내는 단계; 및
상기 컴퓨터가 측정된 상기 복수의 이미지를 이용하여 나타낸 측정 3차원 선량 분포와, 환자 치료 시스템(treatment planning system)을 통해 계산된 계산 3차원 선량 분포를 비교하여 분석하는 단계를 더 포함하고,
상기 룩업테이블은, 복수의 선량에 대한 3차원 이미지를 이용하여 픽셀 값 대비 선량 값을 할당시켜 나타낸 것인,
3차원 선량 분포 측정 방법.The method of claim 9,
Displaying, by the computer, a three-dimensional dose distribution using a look-up table for converting pixel values of the reconstructed three-dimensional image into dose values; And
The computer further comprises the step of comparing and analyzing the measured 3D dose distribution displayed using the measured images and the calculated 3D dose distribution calculated by the patient treatment system (treatment planning system),
The lookup table is represented by assigning a dose value to a pixel value using a three-dimensional image for a plurality of doses,
3D dose distribution measurement method.
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