전자포탈영상장치(EPID)를 이용한 선형가속기의 기하학적 QC/QA System

On-line Quality Assurance of Linear Accelerator with Electronic Portal Imaging System

전자포탈영상장치 (EPID)를 의료용 선형가속기의 QC/QA로 이용할 수 있게 하고 이 시스템의 유용성을 평가할 목적으로, 의료용 선형가속기의 기하학적 QC/QA 항목 중 빛-광자선 조사면 일치, 콜리메이터 회전축, 캔트리 회전축 등을 분석할 수 있고 임상응용에의 유용성을 실용적으로 수행할 수 있는 GUI(Graphic User Interface) 방식의 소프트웨어를 개발하였다. 상용 전자포탈영상장치에서 수집한 영상을 네트워크를 통해 수집하고, 이 영상을 조작할 수 있는 OQuE (On-line quality assurance system using electronic portal imaging) 시스템을 PC 상에서 구현하였다. EPID는 Portal Vision(Varian, USA)을 사용하였고, 시스템의 유용성 검증을 위해 CL/2100/CD (Varian, USA)의 의료용 선형가속기를 이용하여 기하학적 QC/QA 성능과 임상응용에의 유용성을 평가하였다. 빛-광자선 조사면 일치를 ～1mm의 정밀ㆍ정확도로 평가할 수 있었다. 콜리메이터 또는 갠트리, 카우치 회전축 역시 4 개의 방사선 방향에 대한 영상을 중첩시켜서 중첩된 영상이 이루는 교점을 분석하여 구할 수 있었다. 빛-광자선 조사면 일치는 조사면별로 각각 영상을 얻고, 이들의 확대 영상과 중첩 영상을 보면서 중력장 중심 (center of gravity) 을 계산한 결과 5$\times$5 $cm^2$에서 0.2 mm, l0$\times$10, 15$\times$15, 20$\times$20 $cm^2$에서 0.3 mm내에 들어옴을 알 수 있었고 Upper Jaw 회전축은 $\pm$0.2 mm, Lower Jaw 회전축은 $\pm$0.1mm, 갠트리 회전축은 앞뒤 방향으로 $\pm$0.3 mm, 좌우 방향으로 $\pm$0.7 mm 내에 들어옴을 알 수 있었다. 카우치 회전측은 $\pm$0.2 mm 이내에 들어옴을 알 수 있었다. 영상수집 시간은 필름에 비해 훨씬 짧았으며, 그 분석 또한 객관적이고 정량적으로 이룰 수 있어서 전자포탈영상장치가 의료용 선형가속기의 QC/QA 도구로서 적당함을 알 수 있었다. 그리고 기준영 상과 포탈영상의 필드경계와 해부학적 모양을 분석함으로써 임상응용에의 유용성을 평가할 수 있었다. 적절한 사용자 편의를 보완하면 이 소프트웨어는 의료용 선형가속기의 기하학적인 성능평가 및 임상에 적극 활용할 수 있음을 알 수 있었다.

On-line geometrical quality assurance system has been developed using electronic portal imaging system(OQuE). EPID system is networked into Pentium PC in order to transmit the acquisited images to analysis PC. Geometrical QA parameters, including light-radiation field congruence, collimator rotation axis, and gantry rotation axis can be easily analyzed with the help of graphic user interface(GUI) software. Equipped with the EPID (Portal Vision, Varian, USA), geometrical quality assurance of a linear accelerator (CL/2100/CD, Varian, USA), which is networked into OQuE, was performed to evaluate this system. Light-radiation field congruence tests by center of gravity analysis shows 0.2～0.3mm differences for various field sizes. Collimator (or Gantry) rotation axis for various angles could be obtained by superposing 4 shots of angles. The radius of collimator rotation axis is measured to 0.2mm for upper jaw collimator, and 0.1mm for lower jaw. Acquisited images for various gantry angles were rotated according to the gantry angle and actual center of image point obtained from collimator axis test. The rotated images are superpositioned and analyzed as the same method as collimator rotation axis. The radius of gantry rotation axis is calculated 0.3mm for anterior/posterior direction (gantry 0$^{\circ}$ and 170$^{\circ}$) and 0.7mm for right/left direction(gantry 90$^{\circ}$ and 260$^{\circ}$). Image acquisition for data analysis is faster than conventional method and the results turn out to be excellent for the development goal and accurate within a milimeter range. The OQuE system is proven to be a good tool for the geometrical quality assurance of linear accelerator using EPID.