KR20230089333A - 3차원 침샘 spect/ct와 방사선 모의치료 ct의 융합을 통한 침샘 기능 분석 방법 및 장치 - Google Patents

3차원 침샘 spect/ct와 방사선 모의치료 ct의 융합을 통한 침샘 기능 분석 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사선 모의치료 CT 영상의 등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에 적용함으로써 등선량곡선에 따른 침샘의 부위별 파라미터를 측정하여 침샘의 기능을 분석하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

3차원 침샘 SPECT/CT와 방사선 모의치료 CT의 융합을 통한 침샘 기능 분석 방법 및 장치{Analysis method and device of salivary gland function using integration of three-dimensional salivary gland SPECT/CT and radiation treatment simulation CT}
의료 영상 분야에서 침샘의 기능을 분석하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래에는 침샘의 기능 검사를 위해서, 도1과 같은 2차원 평면영상으로 침샘을 스캔하였다. 도1에서 파란색 화살표는 귀밑샘을 가리키고 노란색 화살표는 턱밑샘을 가리킨다. 도1의 (a)는 기저상태에서 침샘을 스캔한 영상이고, 도1의 (b)는 자극상태에서 침샘을 스캔한 영상이고, 도1의 (c)는 자극 후 섭취상태에서 침샘을 스캔한 영상이다. 이러한 2차원 침샘 스캔영상으로, 전반적인 섭취양상에 따른 침샘 관련 질환을 진단하였다.
그러나 이러한 종래의 침샘의 기능 검사는, 2차원 영상에 기반한 것이어서 침샘의 세부위치별 기능변화를 평가하기에 제한적이었다. 특히, 환자가 침샘 또는 그 주변부에 대해 방사선 치료를 한 경우, 그 경과로서 침샘의 세부위치별 기능변화에 대한 정확한 분석이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 방사선치료 준비과정에서 침샘의 세부위치별 기능변화를 분석할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 침샘이 있는 두경부에 대한 방사선 모의치료 CT(Computed Tomography) 영상에서 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계; 등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT(Single Photon Emission Computed tomography/Computed Tomography) 영상에 적용하는 단계; 및 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 등선량곡선에 따른 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계를 포함하는 침샘 기능 분석 방법을 제공한다.
여기서 등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에 적용하는 단계는, 3차원으로 추출한 상기 등선량곡선을, 상기 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 CT 영상에 적용하는 단계; 및 상기 침샘 CT 영상에 적용된 등선량곡선의 위치에 기초하여, 상기 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 SPECT 영상에 등선량곡선을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예로서 상기 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계는, 둘 이상의 방사선 모의치료 CT 영상으로부터 방사선 치료기간동안의 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 추출할 수 있다.
일 실시예로서 상기 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계는, 둘 이상의 방사선 모의치료 CT 영상 중 적어도 1회차 모의치료에 해당하는 방사선 모의치료 CT 영상으로부터 등선량곡선을 추출할 수 있다.
일 실시예로서 상기 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 누적 방사선량의 등선량곡선에 기초하여, PTV(Planning Target volume)에 포함되는 침샘 영역의 파라미터 및 PTV에 포함되지 않는 침샘 영역의 파라미터를 각각 측정할 수 있다.
일 실시예로서 상기 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계는, 방사선 모의치료의 처방선량 이상의 선량에 대한 등선량곡선에 기초하여, PTV에 포함되는 침샘 영역의 파라미터 및 PTV에 포함되지 않는 침샘 영역의 파라미터를 각각 측정할 수 있다.
일 실시예로서, 등선량곡선을 침샘 CT 영상에 적용하는 단계는, 방사선 모의치료 CT 영상과 침샘 CT 영상을 강체 정합(rigid registration)하여 침샘 CT 영상에 등선량곡선을 적용할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 파라미터는, CT 용적(CT volume), 최대 SUV(Standardized Uptake Value), 평균 SUV, 대사용적(metabolic volume) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편 본 발명은, 프로세서에 의해 상기 침샘 기능 분석 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따른 방법은 하드웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우 저장매체는 프로세서를 포함하는 컴퓨터와 같은 장치에 의해 판독 가능한 형태의 저장 또는 전달하는 임의의 매체를 포함한다. 예를 들면 컴퓨터 판독 가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기디스크 저장 매체; 광저장 매체; 플래쉬 메모리 장치 및 기타 전기적, 광학적 또는 음향적 신호 전달 매체 등을 포함한다.
한편 본 발명은, 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 실행되는 명령을 저장하도록 구성되는 메모리를 포함하고, 상기 명령이 상기 프로세서에 의해 실행될 경우 상기 프로세서가 침샘 기능을 분석하는 조작을 수행하도록 하며, 상기 조작은 상기 침샘 기능 분석 방법의 각 단계를 포함하는 침샘 기능 분석 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 침샘의 3차원 SPECT/CT 영상에 등선량곡선을 적용함으로써, 방사선 치료과정에서 노출되는 방사선량에 따른 침샘의 세부적인 위치의 기능 변화를 SPECT 영상의 정량적 지표로서 측정 가능하므로 정확한 침샘 기능 분석이 가능하다.
도 1은 종래의 2차원 침샘 스캔 영상으로 귀밑샘과 턱밑샘을 표시한 이미지이다.
도 2는 3차원 침샘 SPECT/CT 영상으로, 도2의 (a)는 축상면 이미지이고, 도2의 (b)는 시상면 이미지이고, 도2의 (c)는 관상면 이미지이다.
도 3은 방사선 모의치료 CT 장치, SPECT/CT 장치와 연계된 본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 방법의 순서도이다.
도 5는 등선량곡선이 표시된 방사선 모의치료 CT 영상으로, 도 5의 (a)는 1차 모의치료 영상이고, 도 5의 (b)는 2차 모의치료 영상이고, 도 5의 (c)는 1차 모의치료 영상과 2차 모의치료 영상에 따른 누적방사선량에 대한 등선량곡선이 표시된 모의치료 영상이다.
도 6의 (a)는 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 CT 영상이고, 도 6의 (b)는 도 5의 (c)의 누적방사선량에 대한 등선량곡선이 적용된 침샘 CT 영상이고, 도 6의 (c)는 도 6의 (b)의 침샘 CT 영상의 등선량곡선의 위치에 기초하여 침샘 SPECT/CT 영상에 등선량곡선이 적용된 것이고, 도 6의 (d)는 도 6의 (b)의 침샘 CT 영상의 등선량곡선의 위치에 기초하여 침샘 SPECT 영상에 등선량곡선이 적용된 것이다.
3차원으로 추출된 등선량곡선을 적용하여 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 침샘 기능을 분석하는 예시로서, 도 7의 (a)는 축상면 영상, 도 7의 (b)는 시상면 영상, 도 7의 (c)는 관상면 영상에서, 각각 침샘의 부위별 위치와 방사선 치료 대상 체적(PTV)을 표시한 것이고, 도 8은 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 등선량곡선에 따른 침샘별 파라미터를 측정하고, 측정 파라미터와 등선량곡선에 기초하여 PTV에 포함되는 침샘의 세부 영역에 대한 파라미터를 측정하여 침샘의 기능을 정량적으로 분석하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 여러 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
본 발명은, 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에 방사선 모의치료 CT 영상에서 추출한 등선량곡선을 적용하여 방사선 치료과정에서의 침샘 기능의 변화를 정량적 데이터로 정확하게 분석 가능하다. 이하에서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에서 사용할 수 있는 3차원 침샘 SPECT/CT 영상을 예시적으로 도시한다. 도 2의 (a)는 축상면 이미지이고, 도 2의 (b)는 시상면 이미지이고, 도 2의 (c)는 관상면 이미지이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 장치 및 방법은, 도 2와 같은 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에 방사선 모의치료 CT 영상에서 추출한 등선량곡선을 적용하고, 등선량곡선에 따른 침샘의 세부위치별 SPECT/CT 파라미터를 측정함으로써 침샘의 기능을 정량적으로 분석한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 장치의 구성 및 다른 장치들과의 연결관계를 개략적으로 도시한 블록도이다. 방사선 모의치료 CT 장치(10)는 방사선 치료과정에서 환자가 노출되는 방사선량을 3차원으로 시뮬레이션할 수 있는 CT 장치(simulation CT)이다. 방사선 모의치료 CT 장치(10)에서 생성된 3차원 모의치료 CT 영상은 3차원의 등선량곡선 데이터를 포함한다. 방사선 모의치료 CT 장치는 공지의 어떠한 시뮬레이션 CT 장치여도 좋다.
SPECT/CT 장치(30)는 도 2에서 예시한 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상을 생성하는 장치이다. SPECT/CT 장치는 두경부를 촬영하여 3차원으로 침샘과 그 주변부위에 대한 SPECT/CT 영상을 생성할 수 있는 공지의 어떠한 SPECT/CT 장치여도 좋다.
방사선 모의치료 CT 장치(10)와 SPECT/CT 장치(30)에서 생성된 데이터는 각각 데이터베이스(50)에 저장될 수 있으며, 실시간으로 또는 요청에 따라 침샘 기능 분석 장치(100)로 전송될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 장치(100)는 방사선 모의치료 CT 장치(10), SPECT/CT 장치(30), 데이터베이스(50), 입력장치(70) 및 출력장치(90) 각각과 유선 또는 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 일 예로, 방사선 모의치료 CT 장치(10), SPECT/CT 장치(30), 데이터베이스(50) 중 적어도 하나는 침샘 기능 분석 장치(100)와 인터넷을 통해 연결되어 데이터를 송수신할 수 있고 인터넷으로 연결되지 않는 장치들은 내부 전산망, 유선 또는 블루투스와 같은 근거리 무선연결 방식으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 입력 장치(70)와 출력 장치(90)는 각각 침샘 기능 분석 장치(100)와 유선 또는 근거리 무선연결 방식으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.
이러한 연결방식은 예시적인 것이며, 본 발명에서 설명되는 네트워크는 무선 네트워크, 유선 네트워크, 인터넷과 같은 공용 네트워크, 사설 네트워크, 모바일 통신 네트워크용 광역 시스템(global system for mobile communication network; GSM) 네트워크, 범용 패킷 무선 서비스(general packet radio service; GPRS) 네트워크, 근거리 네트워크(local area network; LAN), 광역 네트워크(wide area network; WAN), 거대도시 네트워크(metropolitan area network; MAN), 셀룰러 네트워크, 공중 전화 교환 네트워크(public switched telephone network; PSTN), 개인 네트워크(personal area network), 블루투스, Wi-Fi 다이렉트(Wi-Fi Direct), 근거리장 통신(Near Field communication), 초 광대역(Ultra Wide band), 이들의 조합 또는 임의의 다른 네트워크일 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 장치(100)는 송수신부(110), 프로세서(130) 및 메모리(150)를 포함할 수 있다. 메모리(150)는 침샘 기능 분석 장치(100)가 수신한 데이터 및 생성한 데이터를 임시로 및/또는 영구적으로 저장할 수 있는 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록매체이다. 예를 들어, 메모리(150)는 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 디스크 드라이브, SSD(solid state drive), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같은 비소멸성 대용량 저장 장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다.
또한 메모리(150)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 다만, 이러한 소프트웨어 구성요소들은 메모리(150)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로부터 로딩될 수도 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체는 플로피 드라이브, 디스크, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체를 포함할 수 있다. 그리고 침샘 기능 분석 장치(100)가 수신하거나 생성한 데이터는 메모리(150) 대신 데이터베이스(50)나 별도의 외부 저장장치/컴퓨터에 저장될 수도 있다.
송수신부(110)는 유선 또는 전술한 네트워크를 통한 외부장치와의 데이터 입출력 또는 송수신을 위한 장치이다. 프로세서(130)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성되는 장치이다. 명령은 메모리(150) 또는 외부 저장장치 등에 저장된 프로그램 코드에 따라 프로세서(130)로 전송될 수 있으며, 프로세서(130)는 수신된 명령을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 프로세서(130)는 도 4 등을 참조하여 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 방법의 각 단계들을 수행하도록 구성된다.
이러한 침샘 기능 분석 장치(100)는 스마트폰이나 태블릿과 같은 통신 가능한 단말기에 애플리케이션이 설치되어 구현될 수 있다. 그리고 입력장치(70)와 출력장치(90)는 통신 가능한 단말기의 입력장치와 출력장치일 수 있다. 예를 들어 통신 가능한 단말기가 스마트폰인 경우 입력장치는 스마트폰의 터치스크린 또는 키패드에 해당하며 출력장치는 스마트폰의 스크린에 해당한다.
또는, 침샘 기능 분석 장치(100)는 개인컴퓨터(PC)나 랩탑에 프로그램이 설치되어 구현될 수 있다. 그리고 입력장치(70)는 개인컴퓨터에 연결된 키보드, 마우스나 터치스크린일 수 있으며, 출력장치(90)는 모니터나 터치스크린일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 침샘 기능 분석 방법의 각 단계가 프로세서(130)에 의해 수행된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 침샘 기능 분석 방법은, 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계(S110), 추출한 등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에 적용하는 단계, 등선량곡선에 따른 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계(S130)를 포함한다. 여기서, 추출한 등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에 적용하는 단계는, 3차원으로 추출한 등선량곡선을 침샘 CT 영상에 적용하는 단계(S121) 및 침샘 CT 영상에 적용된 등선량곡선의 위치에 기초하여 침샘 SPECT 영상에 등선량곡선을 적용하는 단계(S123)를 포함한다.
등선량곡선을 추출하는 단계(S110)는, 침샘이 있는 두경부에 대한 방사선 모의치료 CT 영상에서 등선량곡선을 3차원으로 추출한다. 등선량곡선을 추출하는 대상이 되는 방사선 모의치료 CT 영상은, 전술한 바와 같이 데이터베이스(50) 또는 다른 외부 저장장치에 미리 저장되어 있거나, 방사선 모의치료 CT 장치(10)에서 생성되어 바로 전송된 영상일 수 있다.
일 실시예로서, 방사선 치료가 복수 회 진행되는 경우, 등선량곡선을 추출하는 단계(S110)에서는 복수 회에 걸친 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 3차원으로 추출할 수 있다. 예를 들어, 방사선 치료가 2회에 걸쳐 실시되는 경우 도 5의 (a)에 나타낸 1차 모의치료 영상과 도 5의 (b)에 나타낸 2차 모의치료 영상을 조합하여, 도 5의 (c)와 같이 모의치료 영상에서의 누적 방사선량을 알 수 있으며 이로부터 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 3차원으로 추출할 수 있다.
도 5에서, 4개의 침샘 부위를 표시하는 선을 제외하고, 색깔별로 등선량곡선이 표시되어 있다. 도 5의 (a)에서는 가장 바깥쪽에 위치한 실선부터 안쪽으로 10Gy(파란색), 20Gy(녹색), 30Gy(주황색), 40Gy(빨간색)의 등선량곡선이 차례로 표시되었다. 유사하게 도 5의 (b)에서는 가장 바깥쪽에 위치한 실선부터 2Gy(녹색), 4Gy(노란색), 6Gy(주황색)의 등선량곡선이 표시되고, 도 5의 (c)에서는 가장 바깥쪽에 위치한 실선부터 10Gy(파란색), 20Gy(녹색), 30Gy(주황색), 50Gy(빨간색)의 등선량곡선이 표시되었다. 다만, 도 5에 표시된 각 등선량곡선의 선량 수치는 예시적인 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예로서, 방사선 치료가 1회 또는 복수 회 중 1회차 실시됐을 경우의 침샘의 기능을 분석하기 위해서 1차 방사선 모의치료 CT 영상에서 바로 등선량곡선을 추출할 수도 있다.
추출한 등선량곡선을 침샘 CT 영상에 적용하는 단계(S121)는, 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 CT 영상(도 6의 (a) 참조)에, 방사선 모의치료 CT 영상에서 3차원으로 추출한 등선량곡선을 적용한다. 일 실시예로서, 복수 회에 걸쳐 방사선 치료가 실시되는 경우 전술한 바와 같이 누적방사선량에 대한 등선량곡선을 추출할 수 있으므로, 치료기간동안의 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 침샘 CT 영상에 적용할 수 있다.
도 6의 (b)는 도 5의 (c)의 누적방사선량에 대한 등선량곡선이 적용된 침샘 CT 영상이다. 본 발명에서는 방사선 모의치료 CT 영상과 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 CT 영상을 강체 정합(rigid registration) 방식으로 융합함으로써 침샘 CT 영상에 등선량곡선을 3차원으로 적용할 수 있다. 강체 접합 방식은 영상의 변형이나 왜곡 없이 영상의 xyz 축을 서로 맞추어 영상을 접합하는 방식으로, 등선량곡선을 정확하게 침샘 CT 영상에 적용할 수 있다. 예를 들어, 방사선 치료시 사용되는 환자용 고정대(머리-목 고정대 등)를 SPECT/CT 촬영시에도 동일하게 사용하여 환자가 같은 자세를 유지하도록 함으로써 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 CT 영상을 영상의 왜곡 없이 방사선 모의치료 CT 영상과 융합할 수 있다. 강체 정합 방식의 영상 융합 방법은 의료 영상 분야에서 잘 알려진 것이므로 상세한 설명을 생략한다.
침샘 CT 영상에 적용된 등선량곡선의 위치에 기초하여 침샘 SPECT 영상에 등선량곡선을 적용하는 단계(S123)는, 동일한 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 침샘 SPECT 영상을 획득하여 등선량곡선을 적용한다.
즉, 본 발명에서는 하나의 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 CT 영상과 침샘 SPECT 영상 중에서, 침샘 CT 영상에 먼저 등선량곡선을 적용하고, 침샘 CT 영상의 등선량곡선의 위치에 기초하여 대응하는 침샘 SPECT 영상에 등선량곡선을 적용한다. 3차원 침샘 SPECT/CT 영상은 한번에 촬영된 것이므로 침샘 CT 영상과 침샘 SPECT 영상에서의 각 침샘의 위치가 일치하며, 침샘 CT 영상에 등선량곡선을 적용(도 6의 (b) 참조)하고 나면, 침샘 SPECT/CT 영상과 침샘 SPECT 영상에 대해서도 동일한 위치에 등선량곡선을 적용(도 6의 (c), (d) 참조)할 수 있다.
3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 등선량곡선에 따른 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계(S130)는, 침샘 SPECT 영상에서 등선량곡선에 따른 SPECT 파라미터를 측정하고 침샘 CT 영상에서 등선량곡선에 따른 CT 파라미터를 측정할 수 있다. SPECT 파라미터는 최대 SUV(SUVmax), 평균 SUV(SUVmean), 대사용적(metabolic volume)을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니고, SPECT/CT 영상에서 획득한 SPECT 영상에서 측정 가능한 어떠한 파라미터여도 좋다. CT 파라미터는 CT 용적(CT volume)을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니고, SPECT/CT 영상에서 획득한 CT 영상에서 측정 가능한 어떠한 파라미터여도 좋다.
도 6의 (d)와 같이 도 6의 (b)의 침샘 CT 영상의 등선량곡선의 위치에 기초하여 침샘 SPECT 영상에 등선량곡선을 적용하면, 누적 방사선량에 따른 침샘의 부위별(RP, LP, RS, LS) SPECT 파라미터를 측정할 수 있다. 도 6의 (d)를 참조하면, 우측 귀밑샘(Rt. Parotid)은 5Gy의 등선량곡선 밖에 위치하므로 방사선 치료시에 방사선에 거의 노출되지 않음을 알 수 있으며, 좌측 턱밑샘(Lt. Submandibular)은 50Gy의 등선량곡선으로 둘러싸인 영역 안에 위치하므로 방사선 치료시에 상대적으로 많은 양의 방사능에 노출되는 것을 알 수 있다.
이러한 방식으로 방사선 치료를 진행하기 전에 촬영한 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에 치료기간 동안 노출될 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 적용하면 침샘의 부위별로 얼마나 방사선량에 노출될지 미리 알 수 있으므로, 침샘의 부위별로 세부적으로 침샘의 기능이 영향을 받는 정도를 정량적으로 분석할 수 있다.
예를 들어, 도 6의 (d)에서 검은색으로 촬영되어 기능이 살아있는 좌측 턱밑샘(LS)은 방사선 치료과정에서 50Gy 이상의 방사선량에 노출되므로 다소 그 기능이 저하될 것을 예측할 수 있다. 그리고 도 6의 (d)에서 흐린 회색으로 촬영되어 현재 기능이 떨어져있는 우측 귀밑샘(RP)은 방사선 치료과정에서 5Gy 이하의 방사선량에 노출되므로 현재의 기능이 유지될 것을 예측할 수 있다. 또한, 침샘의 SPECT 영상에서 침샘의 부위별 대사 용적(metabolic volume)을 측정하고 선량체적곡선(dose-volume histogram)에 따른 선량별 침샘의 체적 변화 그래프에 기초하여 방사선 치료 후에 침샘의 부위별 대사용적 변화량을 예측할 수 있다.
그리고 방사선 치료가 완료된 후에 촬영한 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에 치료기간 동안 노출된 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 적용하면, 실제 방사선 치료에 따른 침샘의 부위별 기능의 변화를 침샘 SPECT 영상에서 시각적으로 알 수 있을 뿐만 아니라 정량적으로 정확하게 분석할 수 있다.
한편, 침샘 SPECT 영상에 적용된 누적 방사선량 정보로부터 침샘 SPECT 영상에서의 방사선 치료 대상 체적(PTV)의 위치를 3차원으로 파악할 수 있으므로, PTV에 위치하는 침샘의 부위를 방사선 치료 전에 세부적으로 확인할 수 있다.
도 7은 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에 등선량곡선을 적용하여 침샘 기능을 분석하는 예시로서, 도 7의 (a)는 축상면 영상, 도 7의 (b)는 시상면 영상, 도 7의 (c)는 관상면 영상에서, 각각 침샘의 부위별 위치와 방사선 치료 대상 체적(PTV)을 표시한 것이다. 도 8은 3차원 침샘 SPECT/CT 영상에서 누적 등선량곡선에 따른 침샘별 파라미터를 측정하고, 측정 파라미터와 등선량곡선에 기초하여 PTV에 포함되는 침샘의 세부 영역에 대한 파라미터를 측정하여 침샘의 기능을 정량적으로 분석하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
본 발명에서는 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 3차원 침샘 SPECT/영상에 적용하므로, 도 7 및 도 8과 같이 침샘의 부위별(RP, LP, RS, LS)로 입체적으로 PTV에 포함되는지를 정확하게 알 수 있으며, PTV에 포함되는 침샘 영역과 포함되지 않는 침샘 영역을 구분하여 각 영역에 대한 파라미터를 별도로 측정할 수 있다. PTV에 포함되는 침샘 영역과 포함되지 않는 침샘 영역은 방사선 모의치료의 처방선량보다 큰 선량에 대한 등선량곡선에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 이하에서 설명하는 바와 같이 50Gy에 대한 등선량곡선에 기초하여 PTV에 포함되는지 여부를 구분할 수 있다
도 7 및 도 8을 참조하면, 좌측 턱밑샘(LS)은 부분적으로 PTV에 포함되나 우측 턱밑샘(RS), 좌우측 귀밑샘(LP, RP)는 PTV에서 벗어나 있음을 알 수 있다. 그리고 도 8에서 50Gy 이상의 누적 방사선량에 노출되는 좌측 턱밑샘(LS)의 영역과 50Gy 미만의 누적 방사선량에 노출되는 좌측 턱밑샘(LS)의 영역을 3차원 영상으로 생성하여 각 영역의 세부적 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 또한, 좌측 턱밑샘(LS)의 각 영역에 대한 CT 파라미터와 SPECT 파라미터를 표의 주황색 박스와 같이 각각 측정할 수 있다. 따라서, 등선량곡선에 따른 침샘의 부위별 파라미터를 각각 측정할 수 있으므로 방사선 치료 전과 치료 후의 방사선 노출에 따른 침샘 기능의 변화를 정량적으로 정확하게 분석할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 침샘이 있는 두경부에 대한 방사선 모의치료 CT(Computed Tomography) 영상에서 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계;
    등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT(Single Photon Emission Computed tomography/Computed Tomography) 영상에 적용하는 단계; 및
    침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 등선량곡선에 따른 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계를 포함하고,
    등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에 적용하는 단계는,
    3차원으로 추출한 상기 등선량곡선을, 상기 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 CT 영상에 적용하는 단계; 및
    상기 침샘 CT 영상에 적용된 등선량곡선의 위치에 기초하여, 상기 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 SPECT 영상에 등선량곡선을 적용하는 단계를 포함하는,
    침샘 기능 분석 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계는, 둘 이상의 방사선 모의치료 CT 영상으로부터 방사선 치료기간동안의 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 추출하는,
    침샘 기능 분석 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계는, 둘 이상의 방사선 모의치료 CT 영상 중 적어도 1회차 모의치료에 해당하는 방사선 모의치료 CT 영상으로부터 등선량곡선을 추출하는,
    침샘 기능 분석 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 누적 방사선량의 등선량곡선에 기초하여, PTV(Planning Target volume)에 포함되는 침샘 영역의 파라미터 및 PTV에 포함되지 않는 침샘 영역의 파라미터를 각각 측정하는,
    침샘 기능 분석 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계는, 방사선 모의치료의 처방선량 이상의 선량에 대한 등선량곡선에 기초하여, PTV에 포함되는 침샘 영역의 파라미터 및 PTV에 포함되지 않는 침샘 영역의 파라미터를 각각 측정하는,
    침샘 기능 분석 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    등선량곡선을 침샘 CT 영상에 적용하는 단계는, 방사선 모의치료 CT 영상과 침샘 CT 영상을 강체 정합(rigid registration)하여 침샘 CT 영상에 등선량곡선을 적용하는,
    침샘 기능 분석 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터는, CT 용적(CT volume), 최대 SUV(Standardized Uptake Value), 평균 SUV, 대사용적(metabolic volume) 중 적어도 하나를 포함하는,
    침샘 기능 분석 방법.
  8. 프로세서에 의해, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  9. 프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 실행되는 명령을 저장하도록 구성되는 메모리를 포함하고,
    상기 명령이 상기 프로세서에 의해 실행될 경우 상기 프로세서가 침샘 기능을 분석하는 조작을 수행하도록 하며, 상기 조작은:
    침샘이 있는 두경부에 대한 방사선 모의치료 CT 영상에서 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계;
    등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에 적용하는 단계; 및
    침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 등선량곡선에 따른 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계를 포함하고,
    등선량곡선을 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에 적용하는 단계는,
    3차원으로 추출한 상기 등선량곡선을, 상기 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 CT 영상에 적용하는 단계; 및
    상기 침샘 CT 영상에 적용된 등선량곡선의 위치에 기초하여, 상기 침샘에 대한 3차원 SPECT/CT 영상에서 획득한 침샘 SPECT 영상에 등선량곡선을 적용하는 단계를 포함하는,
    침샘 기능 분석 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계는, 둘 이상의 방사선 모의치료 CT 영상으로부터 방사선 치료기간동안의 누적 방사선량에 대한 등선량곡선을 추출하는,
    침샘 기능 분석 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 등선량곡선을 3차원으로 추출하는 단계는, 둘 이상의 방사선 모의치료 CT 영상 중 적어도 1회차 모의치료에 해당하는 방사선 모의치료 CT 영상으로부터 등선량곡선을 추출하는,
    침샘 기능 분석 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 누적 방사선량의 등선량곡선에 기초하여, PTV에 포함되는 침샘 영역의 파라미터 및 PTV에 포함되지 않는 침샘 영역의 파라미터를 각각 측정하는,
    침샘 기능 분석 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 침샘의 부위별 파라미터를 측정하는 단계는, 방사선 모의치료의 처방선량 이상의 선량에 대한 등선량곡선에 기초하여, PTV에 포함되는 침샘 영역의 파라미터 및 PTV에 포함되지 않는 침샘 영역의 파라미터를 각각 측정하는,
    침샘 기능 분석 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    등선량곡선을 침샘 CT 영상에 적용하는 단계는, 방사선 모의치료 CT 영상과 침샘 CT 영상을 강체 정합하여 침샘 CT 영상에 등선량곡선을 적용하는,
    침샘 기능 분석 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터는, CT 용적, 최대 SUV, 평균 SUV, 대사용적 중 적어도 하나를 포함하는,
    침샘 기능 분석 장치.
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