• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제24권3호
• /
• pp.135-139
• /
• 2013

호흡 연동 방사선 치료 시 사용되는 음성 유도 및 음성-영상 유도의 두 가지 호흡생체자기제어 방식이 호흡 재현성 및 선량에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구에서는 Medical College of Virginia (MCV)에서 획득한 19명의 폐암 환자에 대한 호흡 데이터를 이용하였다. 호흡 데이터는 총 5주간 1주 간격으로 자유 호흡, 음성 유도, 음성-영상 유도의 세 가지 형태로 획득하였으며 선량 평가는 MATLAB을 이용하였다. 그 결과, 자유 호흡의 경우에는 반복되는 치료에서 호흡재현성이 감소하여 CTV 선량이 약 30.0% 감소하는 것을 알 수 있었으며, 음성-영상 유도 방식을 이용할 경우 5주 후 CTV 선량이 20.0% 개선됨을 알 수 있었다. 이는 환자가 영상을 통하여 자가호흡조절 능력이 향상되기 때문으로 판단된다. 또한 음성 유도만 사용할 경우에도 호흡재현성을 유지하는 데는 효과적임을 확인하였다.

• ETRI Journal
• /
• 제45권6호
• /
• pp.1046-1055
• /
• 2023

We introduce a display for virtual-reality (VR) fire training. Firefighters prefer to wear and operate a real breathing apparatus while experiencing full visual immersion in a VR fire space. Thus, we used a thin head-mounted display (HMD) with a light field and folded optical system, aiming to both minimize the volume for integration in front of the face into a breathing apparatus and maintain adequate visibility, including a wide viewing angle and resolution similar to that of commercial displays. We developed the optical system testing modules and prototypes of the integrated breathing apparatus. Through iterative testing, the thickness of the output optical module in front of the eyes was reduced from 50 mm to 60 mm to less than 20 mm while maintaining a viewing angle of 103°. In addition, the resolution and image quality degradation of the light field in the display was mitigated. Hence, we obtained a display with a structure consistent with the needs of firefighters in the field. In future work, we will conduct user evaluation regarding fire scene reproducibility by combining immersive VR fire training and real firefighting equipment.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
• /
• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
• /
• pp.63-63
• /
• 2003

Purpose: Planning target volume (PTV) for tumors in abdomen or thorax includes enough margin for breathing-related movement of tumor volumes during treatment. We developed a simple and handy method, which can reduce PTV margins in patients with moving tumors, respiratory motion reduction device system (RMRDs). Materials and Methods: The patients clinical database was structured for moving tumor patients and patient setup error measurement and immobilization device effects were investigated. The system is composed of the respiratory motion reduction device utilized in prone position and abdominal presser (strip device) utilized in the supine position, moving phantom and the analysis program, which enables the analysis on patients setup reproducibility. It was tested for analyzing the diaphragm movement and CT volume differences from patients with RMRDs, the magnitude of PTV margin was determined and dose volume histogram (DVH) was computed using a treatment planning software. Dose to normal tissue between patients with RMRDs and without RMRDs was analyzed by comparing the fraction of the normal liver receiving to 50% of the isocenter dose(TD50). Results: In case of utilizing RMRDs, which was personally developed in our hospital, the value was reduced to $5pm1.4 mm$, and in case of which the belt immobilization device was utilized, the value was reduced to 3$pm$0.9 mm. Also in case of which the strip device was utilized, the value was proven to reduce to $4pm.3 mm$0. As a result of analyzing the TD50 is irradiated in DVH according to the radiation treatment planning, the usage of the respiratory motion reduction device can create the reduce of 30% to the maximum. Also by obtaining the digital image, the function of comparison between the standard image, automated external contour subtraction, and etc were utilized to develop patients setup reproducibility analysis program that can evaluate the change in the patients setup. Conclusion: Internal organ motion due to breathing can be reduced using RMRDs, which is simple and easy to use in clinical setting. It can reduce the organ motion-related PTV margin, thereby decrease volume of the irradiated normal tissue.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제32권2호
• /
• pp.84-94
• /
• 2014

Purpose: To quantify the cardiac dose reduction during breathing adapted radiotherapy using Real-time Position Management (RPM) system in the treatment of left-sided breast cancer. Materials and Methods: Twenty-two patients with left-sided breast cancer underwent CT scans during breathing maneuvers including free breathing (FB), deep inspiration breath-hold (DIBH), and end inspiration breath-hold (EIBH). The RPM system was used to monitor respiratory motion, and the in-house self respiration monitoring (SRM) system was used for visual feedback. For each scan, treatment plans were generated and dosimetric parameters from DIBH and EIBH plans were compared to those of FB plans. Results: All patients completed CT scans with different breathing maneuvers. When compared with FB plans, DIBH plans demonstrated significant reductions in irradiated heart volume and the heart $V_{25}$, with the relative reduction of 71% and 70%, respectively (p < 0.001). EIBH plans also resulted in significantly smaller irradiated heart volume and lower heart $V_{25}$ than FB plans, with the relative reduction of 39% and 37%, respectively (p = 0.002). Despite of significant expansion of lung volume using inspiration breath-hold, there were no significant differences in left lung $V_{25}$ among the three plans. Conclusion: In comparison with FB, both DIBH and EIBH plans demonstrated a significant reduction of radiation dose to the heart. In the training course, SRM system was useful and effective in terms of positional reproducibility and patient compliance.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제25권2호
• /
• pp.72-78
• /
• 2014

연구의 목적은 의사호흡정지(QBH) 바이오 피드백이 의료영상획득 시간의 큰변화 없이 잔류 호흡 운동을 조절함으로써 호흡 운동에 의한 영상 오류를 줄이고, 게이트 3차 흉부 자기 공명 영상을 향상시킬 수 있다는 가설을 실험하는 것이다. 가설을 확인하기 위해 건강한 다섯 사람을 대상으로 3T 지멘스 엠알아이의 호흡 탐색기가 포함된 T2 가중 스페이스 엠알 펄스 시퀀스를 이용해 두번의 게이트 자기공명 영상 연구를 시행 하였다: 자유 호흡 상태와 의사호흡정지 바이오 피드백 호흡상태, 의사호흡정지 바이오 피드백 시스템은 알피엠(RPM) 시스템(실시간 위치 관리시스템, 베리안)을 사용하여, 복부의 외부 위치를 측정하고, 음향과 시각적으로 각각의 호흡주기의 90% 위치에서 2초 숨을 정지하도록 안내하는 방법을 사용했다. 평가방법은 의사호흡정지 바이오 피드백 시스템을 이용시 간 상부의 호흡정지모습의 재현성이 게이팅 영역 내에서 향상되는지를 지원자의 실험을 통해 평가하였다. 자유호흡상태와 의사호흡정지 바이오 피드백상태에서 3차 흉부자기공명영상내에 호흡 운동에 의한 영상 오류와 게이팅영역 내에서의 잔류 호흡 운동 조절여부도 함께 평가했다. 또한, 복부 변위의 RMSE도 (제곱근오차) 조사되었다. 의사호흡정지 바이오 피드백방법을 사용함으로 자유호흡의 경우보다 게이트 3차 흉부 엠알 영상에서 폐와 간에서 호흡운동에 의한 영상오류의 감소 결과를 획득했다(영상획득시간: ~6분). 이는 의사호흡정지 바이오 피드백사용시, 게이팅 영역에서 복부 운동 감소와 횡경막의 잔류 움직임 감소가 일치함을 의미한다. 따라서, 알피엠을 통해 얻은 복부 변위의 전체 자료에서평균 RMSE는 (제곱근오차) 자유 호흡의 2.0 mm에 비해 7 mm (67% 감소, p값=0.02)로 감소하였으며, 게이팅영역만을 고려했을때는 자유 호흡의 1.7 mm가 의사호흡정지 바이오 피드백 호흡을 사용함으로써 0.7 mm (58 % 감소, p값=0.14) 로 개선되었다. 선형 피팅을 사용하여 얻은 평균 기준 이동값은 의사호흡정지 바이오 피드백 을 사용하면 자유 호흡 5.5 mm/분보다 0.6 mm/분(89% 감소, p값=0.017)으로 감소되었다. 이 연구는 의사호흡정지 바이오 피드백을 이용해 게이트 3차 흉부 자기 공명 영상 중에 간 상부의 호흡정지 재현성이 향상되는 것을 보여 주었다. 이 시스템은 내부 해부학의 운동을 조절함으로써 게이트 의료 영상과 방사선 치료에 임상적으로 적용 할 수 있다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
• /
• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
• /
• pp.86-89
• /
• 2002

The purpose is to develop a system to reduce the organ movement from the respiration during the 3DCRT or IMRT. This research reports the experience of utilizing personally developed system for mobile tumors. The patients clinical database was structured for 10 mobile tumors and patient setup error measurement and immobilization device effects were investigated. The RMRD system is composed of the respiratory motion reduction device utilized in prone position and abdominal strip device(ASD) utilized in the supine position, and the analysis program, which enables the analysis on patients setup reproducibility. Dose to normal tissue between patients with RMRDs and without RMRDs was analyzed by comparing the normal tissue volume, field margins and dose volume histogram(DVH) using fluoroscopy and CT images. And, reproducibility of patients setup verify by utilization of digital images. When patients breathed freely, average movement of diaphragm was 1.2 cm in prone position in contrast to 1.6 cm in supine position. In prone position, difference in diaphragm movement with and without RMRDs was 0.5 cm and 1.2 cm, respectively, showing that PTV margins could be reduced to as much as 0.7 cm. With RMRDs, volume of the irradiated normal tissue (lung, liver) reduced up to 20 % in DVH analysis. Also by obtaining the digital image, reproducibility of patients setup verify by visualization using the real-time image acquisition, leading to practical utilization of our software. Internal organ motion due to breathing can be reduced using RMRDs, which is simple and easy to use in clinical setting. It can reduce the organ motion-related PTV margin, thereby decrease volume of the irradiated normal tissue.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제33권
• /
• pp.71-78
• /
• 2021

목 적: 폐암과 간암 환자에 대해 압력 기반 복부압박장치를 적용하여 입체적 세기변조 회전 방사선치료(VMAT)를 시행하였을 때의 치료 간(interfraction) 위치 재현성과 호흡 재현성을 평가함으로써 그 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 압력 기반 복부압박장치를 사용해 입체적 세기변조 회전 방사선치료를 받은 6명의 폐암 환자와 3명의 간암 환자를 대상으로 하였다. 치료 간 위치 재현성 평가를 위해 모의치료 CT 영상과 매일 획득한 CBCT 영상 174건을 비교하여 이미지 정합의 이동 값을 비교, 분석하였다. 치료 간 호흡 재현성 평가를 위해 모의치료 4DCT 영상과 매주 획득한 4D CBCT 영상 54건을 비교하여 호흡량 오차를 구하였다. 결 과: 수평수직 세 방향의 3D 벡터값인 전체 위치변화(Overall position variation, Overall VP)값은 폐와 간에서 각각 평균 1.1 ± 1.4 mm, 4.5 ± 2.8 mm로 나타났다. 호흡 변화(respiratory variation, Vr)값은 폐에서 평균 0.7 mm ± 3.4 mm (p=0.195), 간에서 평균 3.6 mm ± 2.6 mm (p<0.05)로 나타났다. 결 론: 흉복부 방사선 치료 시 압력 기반 복부압박장치의 적용은 복부 압박 재현을 통해 치료 간 종양의 호흡 변이뿐만 아니라 위치 변이를 안정적으로 조절하는 데에 유용한 것으로 사료된다. 보다 안정적인 재현성을 위해 치료 계획 시 적절한 PTV 여유가 고려되어야 하고, 매 치료 전 영상 유도에 따른 표적의 위치와 호흡 검증이 필요하다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.167-174
• /
• 2012

목 적: 호흡동조방사선치료(Respiratory Gating Radiation Therapy, RGRT)에서 호흡의 안정성은 매우 중요한 인자이다. 이러한 호흡의 안정을 위해 본인의 호흡주기를 직접 확인할 수 있도록 시청각시스템을 이용한 호흡유도시스템을 개발하였고 이의 유용성을 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 2011년 6월부터 2012년 4월까지 본원에서 호흡동조방사선치료를 받은 7명의 환자를 대상으로 시청각시스템을 이용하지 않는 자유호흡을 먼저 측정하고 자체개발한 호흡유도시스템을 이용한 호흡을 측정하였다. 시청각시스템을 이용한 호흡연습 후에는 치료실내에서의 자가호흡과 시청각시스템을 이용한 호흡을 각각 측정하였다. 측정된 데이터는 호흡주기, 호흡함수의 면적을 구하여 표준편차를 구하였으며, 이를 분석하여 치료전후의 호흡변화를 알아 보았다. 결 과: 자유호흡과 오디오 유도시스템, 시청각 유도시스템의 표준편차는 PTP (peak to peak)가 각각 0.343, 0.148, 0.078이다. 호흡주기는 각각 0.645, 0.345, 0.171이며, 호흡함수의 면적은 각각 2.591, 1.008, 0.877로 나타났다. 전체 환자의 CT실과 치료실에서의 차이를 평균한 값은 PTP가 0.425, 호흡주기가 1.566, 호흡면적이 3.671로 측정되었다. 호흡유도시스템 적용전후의 표준편자는 PTP가 0.265, 호흡주기가 0.474, 호흡면적이 1.714의 차이를 나타내었다. 자유호흡과 시청각유도시스템 적용전후의 값을 T-검정한 결과에서는 PTP, 주기, 호흡함수면적에서 각각 P-value 0.035, 0.009, 0.010의 값을 나타냈다. 결 론: 호흡동조방사선치료에서 호흡조절은 치료의 성패를 좌우할 만큼 중요한 인자이다. 자유호흡이나 청각에 의존한 호흡주기 획득에 비해 시청각 호흡유도 시스템을 이용한 경우에 보다 안정적인 호흡을 얻을 수 있었다. 특히, 치료실에서도 같은 시스템을 이용하여 호흡을 조절함으로써 호흡주기의 재현성이 뛰어났다. 이러한 시스템은 호흡불안정에 의한 치료시간의 지연을 줄이고 좀 더 정확하고 정밀한 치료가 가능하게 되었다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.23-30
• /
• 2015

목 적 : 외부표지자 호흡움직임 측정 장치(RPM; Real-time Position Management, Varian Medical System, USA)를 이용한 간암 호흡동조 방사선치료 시 호흡신호와 방사선 조사 시간 및 실제 조사된 호흡위상을 분석하여 호흡움직임 측정 장치를 이용한 호흡동조 방사선 치료의 정확도를 평가하였다. 대상 및 방법 : 2014년 5월부터 9월까지 Novalis Tx.(Varian Medical System, USA)와 RPM을 이용하여 간암 호흡동조 방사선치료(Duty Cycle 20%, Gating window 40% ~ 60%)를 시행한 환자 총 16명의 치료 시 기록된 호흡움직임을 분석하였다. RPM에 기록된 외부표지자의 호흡움직임을 후행적 분석을 통해 호흡위상으로 재구성하였으며, 재구성된 호흡위상을 이용하여 기록된 Beam-on Time과 Duty Cycle에 대해 RPM을 사용한 호흡동조 방사선치료의 예측 정확도를 분석하고, 호흡움직임의 재현성에 따른 Duty Cycle과 예측 정확도의 상관관계를 분석하였다. 결 과 : 대상 환자 16명의 치료계획 시와 실제 치료 시 호흡주기 차이는 평균 -0.03초(범위 -0.50초 ~ 0.09초)로 분석되었으며 두 호흡간의 통계적 차이는 확인할 수 없었다(p=0.472). 치료 시 평균 호흡주기는 4.02 sec (${\pm}0.71sec$), 치료 중 호흡주기 표준편차의 평균값은 7.43%(범위 2.57% ~ 19.20%)로 분석되었다. 실제 Duty Cycle은 평균 16.05%(범위 13.78% ~ 17.41%)로 나타났고 이 중 후행적 분석을 통해 평균 56.05%(범위 39.23% ~ 75.10%)가 계획된 호흡위상(40% ~ 60%)에서 조사되었음을 확인하였다. 호흡주기의 표준편차와 Duty Cycle과 계획된 호흡위상에서 조사된 비율의 상관관계는 각각 -0.156 (p=0.282)와 -0.385 (p=0.070)으로 분석되었다. 결 론 : 본 연구는 실제 치료 중 기록된 외부표지자의 호흡움직임을 후행적으로 분석하여 치료 중 호흡움직임의 재현성 및 Duty Cycle, 계획된 호흡동조창에서의 실제 치료 비율 등을 확인하였다. 4DCT를 이용한 치료계획과의 오차를 최소화하고 효율적인 치료를 위해 호흡훈련 및 호흡신호 모니터링의 강화가 필요 할 것으로 판단된다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
• /
• 제15권20호
• /
• pp.9033-9038
• /
• 2014

Background: The purpose of this study was to assess the feasibility of deep inspiration breath-hold (DIBH) based volumetric modulated arc therapy (VMAT) for locally advanced left sided breast cancer patients undergoing radical mastectomy. DIBH immobilizes the tumor bed providing dosimetric benefits over free breathing (FB). Materials and Methods: Ten left sided post mastectomy patients were immobilized in a supine position with both the arms lifted above the head on a hemi-body vaclock. Two thermoplastic masks were prepared for each patient, one for normal free breathing and a second made with breath-hold to maintain reproducibility. DIBH CT scans were performed in the prospective mode of the Varian real time position management (RPM) system. The planning target volume (PTV) included the left chest wall and supraclavicular nodes and PTV prescription dose was 5000cGy in 25 fractions. DIBH-3DCRT planning was performed with the single iso-centre technique using a 6MV photon beam and the field-in-field technique. VMAT plans for FB and DIBH contained two partial arcs ($179^{\circ}-300^{\circ}CCW/CW$). Dose volume histograms of PTV and OAR's were analyzed for DIBH-VMAT, FB-VMAT and DIBH-3DCRT. In DIBH mode daily orthogonal ($0^{\circ}$ and $90^{\circ}$) KV images were taken to determine the setup variability and weekly twice CBCT to verify gating threshold level reproducibility. Results: DIBH-VMAT reduced the lung and heart dose compared to FB-VMAT, while maintaining similar PTV coverage. The mean heart $V_{30Gy}$ was $2.3%{\pm}2.7$, $5.1%{\pm}3.2$ and $3.3%{\pm}7.2$ and for left lung $V_{20Gy}$ was $18.57%{\pm}2.9$, $21.7%{\pm}3.9$ and $23.5%{\pm}5.1$ for DIBH-VMAT, FB-VMAT and DIBH-3DCRT respectively. Conclusions: DIBH-VMAT significantly reduced the heart and lung dose for left side chest wall patients compared to FB-VMAT. PTV conformity index, homogeneity index, ipsilateral lung dose and heart dose were better for DIBH-VMAT compared to DIBH-3DCRT. However, contralateral lung and breast volumes exposed to low doses were increased with DIBH-VMAT.