• 제목/요약/키워드: Quantitative phase imaging

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A feasibility study evaluating the relationship between dose and focal liver reaction in stereotactic ablative radiotherapy for liver cancer based on intensity change of Gd-EOB-DTPA-enhanced magnetic resonance images

  • Jung, Sang Hoon;Yu, Jeong Il;Park, Hee Chul;Lim, Do Hoon;Han, Youngyih
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제34권1호
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    • pp.64-75
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    • 2016
  • Purpose: In order to evaluate the relationship between the dose to the liver parenchyma and focal liver reaction (FLR) after stereotactic ablative body radiotherapy (SABR), we suggest a novel method using a three-dimensional dose distribution and change in signal intensity of gadoxetate disodium-gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid (Gd-EOB-DTPA)-enhanced magnetic resonance imaging (MRI) hepatobiliary phase images. Materials and Methods: In our method, change of the signal intensity between the pretreatment and follow-up hepatobiliary phase images of Gd-EOB-DTPA-enhanced MRI was calculated and then threshold dose (TD) for developing FLR was obtained from correlation of dose with the change of the signal intensity. For validation of the method, TDs for six patients, who had been treated for liver cancer with SABR with 45-60 Gy in 3 fractions, were calculated using the method, and we evaluated concordance between volume enclosed by isodose of TD by the method and volume identified as FLR by a physician. Results: The dose to normal liver was correlated with change in signal intensity between pretreatment and follow-up MRI with a median $R^2$ of 0.935 (range, 0.748 to 0.985). The median TD by the method was 23.5 Gy (range, 18.3 to 39.4 Gy). The median value of concordance was 84.5% (range, 44.7% to 95.9%). Conclusion: Our method is capable of providing a quantitative evaluation of the relationship between dose and intensity changes on follow-up MRI, as well as determining individual TD for developing FLR. We expect our method to provide better information about the individual relationship between dose and FLR in radiotherapy for liver cancer.

무릎 이상에 대한 자화전이 위상감각에 의한 정량분석법 (Quantitative Analysis of Magnetization Transfer by Phase Sensitive Method in Knee Disorder)

  • 윤문현;성미숙;인창식;이흥규;최보영
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제10권2호
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    • pp.98-107
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    • 2006
  • 자화전이영상 (MTI)은 무릎의 연골조직, 활액, 연대 등에 있는 거대분자에 붙어 분자운동에 제한을 받은 수소와 비교적 자유로운 물 분자의 수소가 두 가지 자화 상태로 서로 교환되고 있는 상태에서 한쪽 자화상태를 RF 펄스를 사용하여 포화시키면 다른 자화 상태가 교환 상황에 따라 그 신호강도가 달라지면서 영상의 대조도를 이룬다. 교차이완은 수소의 T2 이완시간이 다르면서 생기는 두 스핀 풀로 모델화하여 물 분자와 거대분자 사이의 쌍극자들의 상호교환 뿐만 아니라 물분자와 거대분자의 수소 화학교환으로 설명된다. 이에 의학영상에서 가장 필수적 요소인 신호강도와 대조도를 조절하는 능력으로서 양성자 밀도와 T2 강조 무릎영상을 획득하여 비정상적 조직과 그 변화 위에 시퀀스와 더불어 무릎 조인트의 중간신호들에 의해 무릎 연골주위의 다른 조직과의 신호강도 차이를 더욱 높이기도 한다. 또한 지방억제 기술은 조직 대조도를 증대시키고 화학전이 인공물을 제거할 뿐 아니라 움직임과 관련한 고스트 인공물을 감소시킨다. 이와 같은 지방 포화억제는 위상감각 방법 (Phase Sensitive Method)에서 물과 지방의 세차운동 주파수에 차이를 나타낸다. 본 연구에서 위상감각 방법은 Larmor 주파수 차이를 직접 사용하기 보다는 그 주파수 차이결과를 축적하여 생기는 위상 차이를 보고자 하였다. 자화전이영상이 어떻게 작동하는가는 무릎조직의 자화전이(MT)에 대한 정량적 모델로 유도되는 임상적 증거에서 주어지지만 그 자화전이 효과를 설명하는 수학적 공식화는 전방 십자형 인대 (Anterior Cruciate Ligament)파열과 관절간연골 파열과 같은 무릎관절질환을 평가하는 데 적용하였고, 자화전이 포화 효과의 계산은 MT 펄스에 의한 신호강도에 상대적 감소를 정량적으로 측정하는 자화전이률에 의해 주어졌다.糖) 및 이성화당(異性化糖)의 개발생산(開發生産)이 시급(時急)하며 이런 감미원(甘味源) 생산공장(生産工場)의 대규모화(大規模化)로 경제적(經濟的) 양산(量産)을 서둘러야 될 줄 생각(生覺)한다. 우선적(優先的)으로 소요(所要)의 효소생산(酵素生産)에 대(對)한 개발연구(開發硏究)가 앞서야 하며, 이어서 전분(澱粉)으로부터 이성화당(異性化糖)에 이르기까지 단계적(段階的) 효소처리공정(酵素處理工程)의 확립(確立)과 새로운 공정(工程)의 개발연구(開發硏究)가 이루어져야 하겠다. 나아가서 보다 더 경제적(經濟的) 감미료(甘味料)의 생산(生産)과 생산공정(生産工程)의 능율화(能率化)를 위(爲)하여 전분당화(澱粉糖化) 및 이성화(異性化) 공정(工程)의 연속화(連續化)가 필연적(必然的)이며, 이에 소요(所要) 및 불용성(不溶性) 효소(酵素)의 생산공정(生産工程)도 연구(硏究)되어야 한다.>$16.8{\sim}30.1$ kcal/mole의 범위 안에 있으며 ginsenoside-Re 및 $-Rg_1$$ginsenoside-Rb_1,\;-Rb_2$, -Rc 및 -Rd 보다 훨씬 높으므로 troil saponin이 diol saponin보다 온도(溫度)의 영향(影響)을 더 많이 받고 있었다. 마. total ginsenosides의 분해반응시(分解反應時)의 활성화(活性化)에너지($E_a$)는 17.7kcal/mole이었고 분해속도상수(分解速度常數)의 온도의존성(溫度依存性)은 $k=4.574{\times}10^8{\exp}(-8898.8/T)$의 관계식(關係式)으로 표시(表示)할 수 있다rc}C,\;30^{\circ}C,\;45^{\circ}C$ 별로 각 fine spirit에 oak chip을 넣고 숙성시킨

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Quantification of Gadolinium Concentration Using GRE and UTE Sequences

  • Park, So Hee;Nam, Yoonho;Choi, Hyun Seok;Woo, Seung Tae
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제21권3호
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    • pp.171-176
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    • 2017
  • Purpose: To compare different MR sequences for quantification of gadolinium concentration. Materials and Methods: Gadolinium contrast agents were diluted into 36 different concentrations. They were scanned using gradient echo (GRE) and ultrashort echo time (UTE) and R1, $R2^*$ and phase values were estimated from collected data. For analysis, ROI masks were made for each concentration and then ROI value was measured by mean and standard deviation from the estimated quantitative maps. Correlation analysis was performed and correlation coefficient was calculated. Results: Using GRE sequence, R1 showed a strong linear correlation at concentrations of 10 mM or less, and $R2^*$ showed a strong linear correlation between 10 to 100 mM. The phase of GRE generally exhibited a negative linear relationship for concentrations of 100 mM or less. In the case of UTE, the phase had a strong negative linear relationship at concentrations 100 mM or above. Conclusion: R1, which was calculated by conventional GRE, showed a high performance of quantification for lower concentrations, with a correlation coefficient of 0.966 (10 mM or less). $R2^*$ showed stronger potential for higher concentrations with a correlation coefficient of 0.984 (10 to 100 mM), and UTE phase showed potential for even higher concentrations with a correlation coefficient of 0.992 (100 mM or above).

이방성 재료에서의 탄성파 전파 과정에 대한 시뮬레이션 (Simulation of Elastic Wave Propagation in Anisotropic Materials)

  • 김영환;이승석
    • 비파괴검사학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.227-236
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    • 1997
  • 탄성파 전파 과정의 정량적인 이해와 그 가시화는 결함 탐지는 물론이고, 재료의 물성 평가에 매우 중요하다. 대상 재료가 이방성을 지닐 경우에 탄성파 전파 과정은 복잡해져서 전파 과정의 해석 및 가시화 작업은 탄성파를 이용하는 결함 탐지 및 재질 평가에서는 필수적이다. 이방성 재료에서는 탄성파의 속도가 방향에 따라서 달라짐은 물론이고, 위상 속도와 군 속도의 방향이 어긋나서 파면이 진행하는 방향과 에너지가 진행하는 방향이 달라진다(beam skewing 효과). 특히 복합재료와 같이 이방성이 큰 재료에서는 이 효과가 매우 크게 나타나므로 탄성파를 이용한 시험 결과를 해석하고자 할 때에는 반드시 전파 과정을 이해해야 한다. 이방성 재료에 대해 해석적인 접근에는 한계가 있어서 유한차분법(finite difference method: FDM)과 같은 수치 해석 방법이 유용하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 탄성파 전파 과정을 해석할 수 있는 2차원 FDM 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 이방성 재료에서의 탄성파 전파에 대한 전산 시뮬레이션 결과를 비교 분석한다.

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3차원 원자 침 분석기 (3-DAPT)와 이차이온 질량분석기 (SIMS)을 이용한 보론 첨가 강의 미세구조와 보론의 원자 단위 분석 (3-D Atom Probe Tomography and Secondary ion Mass Spectroscopy techniques for the microstructure and atomic scale investigation on the state of Boron in Steels)

  • 설재복;강주석;양요셉;박찬경
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • 한국소성가공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.91-94
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    • 2008
  • Newly developed Atom Probe Tomography (APT) technique can provide the highest available spatial resolution, 3D tomography imaging and quantitative chemical analysis in a sub-nm scale. As a complementary technique to APT, Nano-secondary ion Mass Spectroscopy (SIMS) also provides the boron distribution in micro-scale. Therefore, the exact behavior of boron at either grain boundary or grain interior in steels can be investigated by the combination of APT and SIMS techniques from the sub-nanometer scale to the micrometer scale. The results obtained by both APT and SIMS revealed that the boron atoms were mainly segregated to the grain boundaries rather than to the grain interior in the steels containing 50ppm and 100ppm boron. It also found that carbon atoms were segregated at the boron enriched regions, which were thought to be retained austenite phase due to the chemical composition of carbon atoms.

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슬관절 부위에서 자화전이 위상감도법에 의한 자화전이율 영상 평가 (Evaluation of Magnetization Transfer Ratio Imaging by Phase Sensitive Method in Knee Joint)

  • 윤문현;성미숙;최보영
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제19권4호
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    • pp.269-275
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    • 2008
  • 슬관절 퇴행성 질환을 진단하기 위하여 자기공명영상(magnetic resonance imaging: MRI)이 많이 사용되지만 간혹 슬관절 병후 및 예후를 잘못 진단하는 경우가 종종 발생한다. 본 연구에서는 슬관절 질환의 진단에 도움을 주기 위하여 자화전이(magnetization transfer: MT) 영상법을 소개하고자 한다. 슬관절 환자 7명으로부터 스핀 에코(SE) T2 강조 영상(3,400-3,500/90-100 ms)과 슬관절 환자 7명으로부터 FSE T2 강조 영상(4,500-5,000/100-108 ms)과 또한 슬관절 환자 3명으로부터 gradient echo (GRE) T2 강조 영상들(9/4.56 ms, 50 flip angle, NEX 1)을 획득하였다. 6명의 슬관절 환자에서 지방 억제가능 T2 강조 STIR 펄스시퀀스(TR/TE=2894-3215 ms/70 ms, NEX 3, ETL 9)를 사용하였다. 지방 포화도에 있어서 위상감도 방법은 Larmor frequency 차이에 따른 위상 차이를 이용하므로, 각각의 픽셀에 대한 자화전이율(magnetization transfer ratio: MTR)의 측정은 포화된 영상과 포화되지 않은 영상의 비율에 따라 산출하였다. 따라서 각 입력된 영상들은 동차원성을 가지고, 시각적으로 신호강도 정도가 회색의 명암도만으로 평가될 수 있기 때문에 생리학적, 정량적 진단을 위하여 3차원 등방성 체적영상과 자기공명 삼원색을 매핑하였고 정량적 특정은 자화전이율 지도로서 표현하였다. 자화전이율 영상은 병변 부위에서 높은 대조도를 나타내어 환자의 병태를 추적하는데 도움을 주었고 정량화하였다. 자화전이율 영상들과 기존의 MRI 사이에 명암도 차이는 회색상으로 표현되며, 자화전이율 영상화의 효과에 대해 프로파일 그래프는 자화전이 펄스로 인하여 신호강도에 있어서 정량적 측정값이 상대적으로 감소하였다. 슬관절의 정확한 병리상태를 진단하기 위해 프로파일 그래프의 측정값을 영상과 함께 표현하였다. 본 연구에서 수행한 예비적 데이터들을 통하여 슬관절의 자화전이율 영상들이 매우 임상학적으로 유용함을 확인하였다. 자화전이율 영상에 대한 물리적 변화를 관찰함으로써 자화전이율 영상에 대한 물리적, 기술적 기반에 대한 더 많은 통찰력을 제공할 수 있다. 무릎 질환 환자의 자화전이율 영상들을 이용하여 매우 높은 대조도를 확보할 수 있으므로 슬관절 질환의 정밀 진단에 매우 도움을 줄 수 있다.

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가와사키병 환아에서 Tissue doppler imaging으로 측정한 modified Tei 지수 (Modified Tei index in patients with Kawasaki disease by tissue doppler imaging)

  • 김희정;차정화;홍영미
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제49권11호
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    • pp.1202-1210
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    • 2006
  • 목 적 : Tei 지수는 전반적인 심기능을 양적으로 쉽게 측정할 수 있는 장점이 있으나 심박동수, 전부하, 후부하에 영향을 받을 수 있으며 같은 심장 cycle에서 측정하기 어려운 단점이 제시되고 있다. 이에 반해 modified Tei 지수는 TDI을 이용하여 같은 cycle 내에서 측정 가능하기 때문에 기존의 Tei 지수의 단점을 보완할 수 있는 새로운 방법으로 제시되고 있다. 방 법 : 가와사키병의 급성기 환아 48명을 두 군(modified Tei 지수가 0.37 미만인 24명을 1군, modified Tei 지수가 0.37 이상인 24명을 2군), 그리고 열이 없는 정상 소아 30명을 대조군인 3군으로 나누어 연구를 시행하였다. 혈액 검사, TDI, 고식적인 심초음파를 시행하였다. 수축기 심근 속도, 초기 이완기(E') 심근 속도, 그리고 후기 이완기(A') 심근 속도와 조직 이동을 심저, 심중간부, 심첨에서 측정하였다. Ejection fraction(EF), Tei 지수, modified Tei 지수를 계산하였다. 결 과 : 백혈구수와 CRP는 2군에서 대조군에 비해 유의하게 높았다. 좌심실 기저부 수축기 심근 조직 이동, 초기 이완기 및 후기 이완기 심근 조직 이동이 2군에서 대조군에 비해 유의하게 감소하였다. Modified Tei 지수와 심실 기저부의 수축기 심근조직 이동(r=0.331), 초기 이완기(E') 심근 조직 이동(r=0.296), 그리고 후기 이완기(A') 심근 조직 이동(r=0.266)이 음의 상관관계를 보였다. Modified Tei 지수가 증가할수록 ESR(r=0.561)과 CRP(r=0.427)가 유의하게 증가하는 양의 상관관계가 보였다. EF과 Tei 지수는 정상이었다. 결 론 : 가와사키병에서 TDI를 이용한 modified Tei 지수는 EF이나 Tei 지수로 구별되지 않았던 심기능 이상을 발견하는데 매우 도움이 되는 유용한 지표로 생각된다.

유방 자기공명영상검사에서 감소된 영상영역의 에코평면영상기법과 사전포화기법 사용에 의한 인공물 개선 (Artifacts Improvement by using the Echo Planar Imaging and Pre-Saturation Pulse Band techniques of Reduced Field-Of-View in Breast Magnetic Resonance Imaging Examination)

  • 이재흔;김현진;임인철
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제9권5호
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    • pp.307-314
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    • 2015
  • 유방 자기공명영상검사 시 확산강조영상에서 발생하는 심장과 폐에 의한 불수의적 움직임 인공물과 감소된 영상영역 에코평면영상기법으로 발생하는 둘러겹침 인공물을 추가적인 사전포화기법을 사용하여 이를 저감화시키고자 하였다. 2014년 08월 1일부터 11월 30일까지 여성 환자 38명을 대상으로 하였으며 사용 장비로는 유방 검사에 최적화된 3.0T와 유방 전용 코일을 사용하였다. 영상의 평가와 분석은 정량적, 정성적 분석을 하였으며 통계적 유의성은 Paired T-test와 Wilcoxon rank test를 하였다. 결과적으로 추가적인 사전포화펄스의 사용으로 정량적인 평가에서는 병변에서 15.69%, 병변 근접 부위에서 13.72%, 지방에서 20.63%의 증가를 보였으며, 대조도 대 잡음비의 경우는 병변과 병변 근접 부위에서 10.58%, 병변과 지방 부위에서 12.03%의 증가로 나타났다. 정성적인 평가에서는 확산경사계수 0에서 22.05%, 1000에서 21.42%, 현성확산계수에서 16.10%의 증가로 나타났으며, 통계적 평가에서는 신호 대 잡음비와 대조도 잡음비, 확산경사계수와 현성확산계수에서 모두 유의한 결과로 나타났다(p<0.05). 따라서 사전포화펄스의 추가적인 사용으로 유방 자기공명영상 검사에서 확산강조영상 획득 시 위상 부호화 방향으로 발생하는 불수의적 움직임 인공물과 둘러겹침 인공물이 감소가 되어 최적의 영상을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

Background Breast Parenchymal Signal During Menstrual Cycle on Diffusion-Weighted MRI: A Prospective Study in Healthy Premenopausal Women

  • Yeon Soo Kim;Bo La Yun;A Jung Chu;Su Hyun Lee;Hee Jung Shin;Sun Mi Kim;Mijung Jang;Sung Ui Shin;Woo Kyung Moon
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제25권6호
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    • pp.511-517
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    • 2024
  • Objective: To prospectively investigate the influence of the menstrual cycle on the background parenchymal signal (BPS) and apparent diffusion coefficient (ADC) of the breast on diffusion-weighted MRI (DW-MRI) in healthy premenopausal women. Materials and Methods: Seven healthy premenopausal women (median age, 37 years; range, 33-49 years) with regular menstrual cycles participated in this study. DW-MRI was performed during each of the four phases of the menstrual cycle (four examinations in total). Three radiologists independently assessed the BPS visual grade on images with b-values of 800 sec/mm2 (b800), 1200 sec/mm2 (b1200), and a synthetic 1500 sec/mm2 (sb1500). Additionally, one radiologist conducted a quantitative analysis to measure the BPS volume (%) and ADC values of the BPS (ADCBPS) and fibroglandular tissue (ADCFGT). Changes in the visual grade, BPS volume (%), ADCBPS, and ADCFGT during the menstrual cycle were descriptively analyzed. Results: The visual grade of BPS in seven women varied from mild to marked on b800 and from minimal to moderate on b1200 and sb1500. As the b-value increased, the visual grade of BPS decreased. On b800 and sb1500, two of the seven volunteers showed the highest visual grade in the early follicular phase (EFP). On b1200, three of the seven volunteers showed the highest visual grades in EFP. The BPS volume (%) on b800 and b1200 showed the highest value in three of the six volunteers with dense breasts in EFP. Three of the seven volunteers showed the lowest ADCBPS in the EFP. Four of the seven volunteers showed the highest ADCBPS in the early luteal phase (ELP) and the lowest ADCFGT in the late follicular phase (LFP). Conclusion: Most volunteers did not exhibit specific BPS patterns during their menstrual cycles. However, the highest BPS and lowest ADCBPS were more frequently observed in EFP than in the other menstrual cycle phases, whereas the highest ADCBPS was more common in ELP. The lowest ADCFGT was more frequent in LFP.

The role of surgical clips in the evaluation of interfractional uncertainty for treatment of hepatobiliary and pancreatic cancer with postoperative radiotherapy

  • Bae, Jin Suk;Kim, Dong Hyun;Kim, Won Taek;Kim, Yong Ho;Park, Dahl;Ki, Yong Kan
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제35권1호
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    • pp.65-70
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    • 2017
  • Purpose: To evaluate the utility of implanted surgical clips for detecting interfractional errors in the treatment of hepatobiliary and pancreatic cancer with postoperative radiotherapy (PORT). Methods and Materials: Twenty patients had been treated with PORT for locally advanced hepatobiliary or pancreatic cancer, from November 2014 to April 2016. Patients underwent computed tomography simulation and were treated in expiratory breathing phase. During treatment, orthogonal kilovoltage (kV) imaging was taken twice a week, and isocenter shifts were made to match bony anatomy. The difference in position of clips between kV images and digitally reconstructed radiographs was determined. Clips were consist of 3 proximal clips (clip_p, ${\leq}2cm$) and 3 distal clips (clip_d, >2 cm), which were classified according to distance from treatment center. The interfractional displacements of clips were measured in the superior-inferior (SI), anterior-posterior (AP), and right-left (RL) directions. Results: The translocation of clip was well correlated with diaphragm movement in 90.4% (190/210) of all images. The clip position errors greater than 5 mm were observed in 26.0% in SI, 1.8% in AP, and 5.4% in RL directions, respectively. Moreover, the clip position errors greater than 10 mm were observed in 1.9% in SI, 0.2% in AP, and 0.2% in RL directions, despite respiratory control. Conclusion: Quantitative analysis of surgical clip displacement reflect respiratory motion, setup errors and postoperative change of intraabdominal organ position. Furthermore, position of clips is distinguished easily in verification images. The identification of the surgical clip position may lead to a significant improvement in the accuracy of upper abdominal radiation therapy.