Abstract
Objective: This study analyzed errors due to rotation or tilt of the magnetic resonance (MR) imaging indicator during image acquisition for a stereotactic radiosurgery. The error correction procedure of a commercially available stereotactic neurosurgery treatment planning program has been verified. Materials and Methods: Software virtual phantoms were built with stereotactic images generated by a commercial programming language, Interactive Data Language (version 5.5). The thickness of an image slice was 0.5 mm, pixel size was $0.5{\times}0.5mm$, field of view was 256 mm, and image resolution was $512{\times}512$. The images were generated under the DICOM 3.0 standard in order to be used with Leksell GammaPlan$^{(R)}$. For the verification of the rotation error correction function of Leksell GammaPlan$^{(R)}$, 45 measurement points were arranged in five axial planes. On each axial plane, there were nine measurement points along a square of length 100 mm. The center of the square was located on the z-axis and a measurement point was on the z-axis, too. Five axial planes were placed at z=-50.0, -30.0, 0.0, 30.0, 50.0 mm, respectively. The virtual phantom was rotated by $3^{\circ}$ around one of x, y, and z-axis. It was also rotated by $3^{\circ}$ around two axes of x, y, and z-axis, and rotated by $3^{\circ}$ along all three axes. The errors in the position of rotated measurement points were measured with Leksell GammaPlan$^{(R)}$ and the correction function was verified. Results: The image registration errors of the virtual phantom images was $0.1{\pm}0.1mm$ and it was within the requirement of stereotactic images. The maximum theoretical errors in position of measurement points were 2.6 mm for a rotation around one axis, 3.7 mm for a rotation around two axes, and 4.5 mm for a rotation around three axes. The measured errors in position was $0.1{\pm}0.1mm$ for a rotation around single axis, $0.2{\pm}0.2mm$ for double and triple axes. These small errors verified that the rotation error correction function of Leksell GammaPlan$^{(R)}$ is working fine. Conclusion: A virtual phantom was built to verify software functions of stereotactic neurosurgery treatment planning program. The error correction function of a commercial treatment planning program worked within nominal error range. The virtual phantom of this study can be applied in many other fields to verify various functions of treatment planning programs.
목 적: 방사선수술에 사용되는 치료계획을 위한 정위 영상 획득 때 사용되는 표시기(indicator)의 회전에 의한 오차를 분석하고 이를 교정하는 소프트웨어의 기능을 점검하는 방법을 제시한다. 이 방법을 이용하여 상용 프로그램인 렉셀감마플랜의 회전 오차 기능을 점검한다. 대상 및 방법: 상용 프로그래밍 언어인 Interactive Data Language (version 5.5)를 이용하여 소프트웨어적으로 만든 정위 영상으로 가상 팬텀을 만들었다. 영상의 두께는 0.5 mm, 픽셀 크기 0.5 mm, 필드 크기 256 mm, 그리고 분해능은 $512{\times}512$이었다. 영상은 DICOM 3.0 표준을 따라서 렉셀감마플랜이 인식할 수 있도록 하였다. 회전 교정 기능 점검을 위하여 가상 팬텀의 중심에서 상하로 50 mm와 30 mm 떨어진 곳과 중앙에 위치한 횡단면 영상에 각각 50 mm 간격으로 측정점 9개를 만들어 총 45개의 측정점을 만들었다. 기준 가상 팬텀을 x, y, z축을 중심으로 각각 $3^{\circ}$ 회전한 영상, xy, yz, zx 축을 중심으로 각각 $3^{\circ}$씩 회전한 영상, xyz세 방향으로 모두 $3^{\circ}$씩 회전한 영상을 만들어서 회전에 의한 오차를 계산하고, 렉셀감마플랜의 교정 기능을 점검하였다. 결과: 가상 영상을 렉셀감마플랜에 입력하고 정위좌표를 정의할 때 영상에 의한 등록 오차는 $0.1{\pm}0.1mm$로써 방사선수술에서 요구하는 오차 내에 있었다. x, y, z축 중 1개 축을 중심으로 $3^{\circ}$ 회전할 때 가능한 최대 오차는 2.6mm, 2개 축을 중심으로 $3^{\circ}$씩 회전할 때는 3.7mm, 3개축 모두에 대해 $3^{\circ}$씩 회전할 때는 4.5 mm이다. 이에 대해 영상의 회전을 교정하여 렉셀감마플랜에서 측정한 측정점들의 변위는 1 개축을 중심으로 회전하였을 때 $0.1{\pm}0.1mm$, 2 개 축의 경우 $0.2{\pm}0.2mm$, 3개축의 경우 $0.2{\pm}0.2mm$로서 회전의 영향을 보정하는 기능이 정확하게 작동하고 있음을 확인할 수 있었다. 결론: 방사선수술 치료계획 프로그램의 여러 소프트웨어적 기능을 점검하기 위한 가상 팬텀을 만들고 상용프로그램의 회전 오차 교정 기능을 점검한 결과 정확하게 작동하고 있음을 확인하였다. 본 연구에서 작성한 가상 팬텀은 치료계획 프로그램의 다른 여러 기능들을 점검하는 데도 사용될 수 있을 것이다.
