폐암 환자의 호흡훈련에 의한 호흡동조 방사선치료계획의 유용성 평가

홍미란,김철종,박수연,최재원,표홍렬,Hong, mi ran,Kim, cheol jong,Park, soo yeon,Choi, jae won,Pyo, hong ryeol 대한방사선치료학회 2016 대한방사선치료학회지 Vol.28 No.2

목 적 : 폐암환자의 호흡동조 방사선 치료 계획 시 호흡 훈련 전후 RPM 신호와 횡격막 위치 변화를 분석하여 호흡 훈련의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 2016년 4월부터 8월까지 호흡 동조 방사선 치료를 받는 환자 11명을 대상으로 호흡 훈련을 시행하였고 동시에 RPM 신호 및 횡격막 영상을 획득하였다. 호흡 훈련은 총 3단계로 1단계 자유 호흡 상태의 신호 획득, 2단계 호흡 신호 가이드를 통한 1차 호흡 신호 획득, 3단계 설명과 반복 훈련으로 규칙성과 안정을 유도한 최종 호흡 신호를 획득 하였다. 각 단계의 흡기와 호기시 RPM 신호와 투시 영상의 횡격막 위치의 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값을 구하고, 이를 1단계 값으로 표준화 하여 2, 3단계를 상대분포 백분율(%)로 변환하여 환자의 호흡 변화와 내부 움직임을 분석 함으로써 각 환자의 호흡훈련 유용성을 평가 하였다. 결 과 : RPM 신호와 횡격막 진폭을 측정한 뒤, 1단계를 100%으로 표준화하여 각 단계의 평균값과 표준편차의 오차 평균을 구하였다. 그 결과, 3단계 최종호흡 획득 시 진폭의 상대평균 및 표준편차 모두 감소가36.4%, 표준편차만 감소가 18.2%, 진폭만 감소가 36.4%로 나타났으며, 횡격막 영상의 위치 측정 시 3단계에서 전체 81.8%의 환자에게서 상대평균 진폭 값이 30% 감소함을 보였다. 그러나 모든 환자들에게서 2단계 대비 3단계의 RPM 신호와 횡격막 진폭이 각각 평균 52.6%, 42.1% 감소함을 보였다. 또한, RPM 신호와 횡격막 영상 진폭 차이의 연관성은 2번 10번 환자를 제외하고 각각 1, 2, 3단계 움직임의 패턴이 상관관계를 보였다. 결 론 : 호흡 동조 방사선치료에서 호흡 훈련을 시행하였을 때 최적화된 호흡 주기를 유도할 수 있었으며, 모의 호흡 훈련을 치료 전 시행함으로써 불규칙적인 호흡에 의한 환자의 호흡을 제어해 폐의 움직임을 예측 가능 하게 해주는 효과를 기대할 수 있었다. 궁극적으로는 방사선 치료의 체계적 오류를 최소화해 보다 정확한 치료를 기대할 수 있어 호흡 훈련이 유용하다고 할 수 있겠다.그러나 본 연구는 치료 전 호흡 훈련을 시행한 자료를 바탕으로 분석한 연구로 제한되어 있으며 추후 실제 CT 계획과 치료 시 획득한 자료를 가지고 검증하는 것도 필요할 것으로 사료된다. Purpose : To evaluate the usefulness of the breathing exercise,we analyzed the change in the RPM signal and the diaphragm imagebefore 4D respiratory gated radiation therapy planning of lung cancer patients. Materials and Methods : The breathing training was enforced on 11 patients getting the 4D respiratory gated radiation therapy from April, 2016 until August. At the same time, RPM signal and diaphragm image was obtained respiration training total three steps in step 1 signal acquisition of free-breathing state, 2 steps respiratory signal acquisition through the guide of the respiratory signal, 3 steps, won the regular respiration signal to the description and repeat training. And then, acquired the minimum value, maximum value, average value, and a standard deviation of the inspiration and expiration in RPM signal and diaphragm image in each steps. Were normalized by the value of the step 1, to convert the 2,3 steps to the other distribution ratio (%), by evaluating the change in the interior of the respiratory motion of the patient, it was evaluated breathing exercise usefulness of each patient. Results : The mean value and the standard deviation of each step were obtained with the procedure 1 of the RPM signal and the diaphragm amplitude as a 100% reference. In the RPM signal, the amplitudes and standard deviations of four patients (36.4%, eleven) decreased by 18.1%, 27.6% on average in 3 steps, and 2 patients (18.2%, 11 people) had standard deviation, It decreased by an average of 36.5%. Meanwhile, the other four patients (36.4%, eleven) decreased by an average of only amplitude 13.1%. In Step 3, the amplitude of the diaphragm image decreased by 30% on average of 9 patients (81.8%, 11 people), and the average of 2 patients (18.2%, 11 people) increased by 7.3%. However, the amplitudes of RPM signals and diaphragm image in 3steps were reduced by 52.6% and 42.1% on average from all patients, respectively, compared to the 2 steps. Relationship between RPM signal and diaphragm image amplitude difference was consistent with patterns of movement 1, 2 and 3steps, respectively, except for No. 2 No. 10 patients. Conclusion : It is possible to induce an optimized respiratory cycle when respiratory training is done. By conducting respiratory training before treatment, it was possible to expect the effect of predicting the movement of the lung which could control the patient's respiration. Ultimately, it can be said that breathing exercises are useful because it is possible to minimize the systematic error of radiotherapy, expect more accurate treatment. In this study, it is limited to research analyzed based on data on respiratory training before treatment, and it will be necessary to verify with the actual CT plan and the data acquired during treatment in the future.

초기불교의 호흡 명상법에 대한 고찰

이필원(Lee, Pilwon) 불교학연구회 2016 불교학연구 Vol.47 No.-

오늘날 우리에게 알려진 명상법은 대단히 다양하다. 그 가운데 무엇이 더 좋은가는 개인적 기질이나 성향에 달린 문제이기에 무엇이 더 좋다고 말하기는 쉽지 않다. 그러나 그 많은 명상법 가운데 누구나 접근하기 쉽고, 종교적 성향에 관계없이 할 수있는 명상법이 있다면, 아마도 그것은 호흡명상일 것이다. 호흡명상에 대한 기존의 선행연구는 크게 4가지 유형으로 구분된다. 첫째는 불교 전통의 호흡명상, 둘째는 뇌 호흡명상, 셋째는 요가의 호흡수행, 넷째는 도가적 전통의 호흡명상(복식호흡)이다. 이 가운데 국내에서 이루어진 불교 전통의 호흡명상 관 련 선행연구는 크게 3가지 관점에서 분류해 볼 수 있다. 첫째는 호흡명상에 대한 문헌연구, 둘째는 호흡명상의 의학적 효과 검증, 셋째는 심리학적 효과성 검증이다. 본 논문은 이러한 국내 연구의 배경 속에서 어찌 보면, 가장 대중적인 연구주제 가운데 하나인 초기불교의 호흡명상에 대해 고찰해 보고자 했다. 그리고 차별성을 확보하기 위해 초기경전 니까야 속에서 호흡명상과 관련된 가능한 자료를 모두 찾 아 이들 내용을 분류했다. 호흡명상의 유래부터 시작해서 구체적인 방법과 수행론적 특징, 그리고 호흡명상을 통해 얻게 되는 이익과 심리치료적 효과에 대한 내용을 포괄해서 기술하고자 했다. 이상의 내용을 토대로 호흡명상법이 지닌 다양한 위상을 확인할 수 있었다. 그 내용은 다음과 같다. 1. 불교 호흡명상이 다른 호흡전통과 구별되는 점은 호흡에 대한 사띠, 즉 알아차림에 있다. 2. 호흡명상은 부정관과는 관련없이 붓다가 정각 이전부터 수행해 온 명상법이다. 3. 호흡명상은 초보자부터 아라한, 심지어 붓다도 즐겨했던 명상법이다. 4. 호흡명상은 삼매를 획득하는데 유용한 방법이다. 5. 호흡명상은 단순하게는 산란한 마음을 가라앉혀 수행에 몰입할 수 있도록 이끄는 방법이지만, 다른 한편 지혜를 계발하여 번뇌를 제거하는데 도움을 주는것으로 이어져 성인의 과위를 성취하게 하는데 효과적인 명상법이기도 하다. There are many types of meditation methods. It is hard to say which is superior since it depends on the practitioner’s personal temperament and disposition. Even so, one method stands out as easily accessible and acceptable regardless of a practitioner’s religious leaning: breathing meditation. Previous studies on breathing meditation can be largely divided into four types: A traditional Buddhist method, a brain breathing method, breathing practice in yoga, and traditional Taoist breathing meditation (abdominal breathing). Among these, studies on traditional Buddhist breathing meditation may be examined from the three perspectives of literature research, test of medical effects, and test of psychological effects. In this paper, we will examine breathing meditation methods of early Buddhism, which is among the most popular research subjects in this field. To set it apart from earlier studies, we collected all the data on breathing meditation found in an early Buddhist script, Nikāya, and classified them. Our research covers topics ranging from the origin of breathing meditation, to specific methods, practical characteristics, benefits of breathing meditation, and psychological therapeutic effects. Some of the key findings on characteristics of breathing meditation are: What sets Buddhist breathing meditation apart from other breathing meditation is ‘sati’ or mindfulness. Breathing meditation is a method that Buddha practiced even before enlightenment, apart from meditation on impurity. Breathing meditation is a method that was widely practiced by novices and Arahat alike, even by Buddha. Breathing meditation is a useful method of attaining Samādhi. Simply put, breathing meditation is a method of calming down a distracted mind to enable immersion in practice, and at the same time, it is an effective meditation method that helps to achieve a stage of realization by developing one’s wisdom.

Evaluation of the Usefulness of the Respiratory Guidance System in the Respiratory Gating Radiation Therapy

이영철,김선명,도경민,박근용,김건오,김영범,Lee, Yeong-Cheol,Kim, Sun-Myung,Do, Gyeong-Min,Park, Geun-Yong,Kim, Gun-Oh,Kim, Young-Bum Korean Society for Radiation Therapy 2012 대한방사선치료학회지 Vol.24 No.2

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. Purpose: The respiration is one of the most important factors in respiratory gating radiation therapy (RGRT). We have developed an unique respiratory guidance system using an audio-visual system in order to support and stabilize individual patient's respiration and evaluated the usefulness of this system. Materials and Methods: Seven patients received the RGRT at our clinic from June 2011 to April 2012. After breathing exercise with the audio-visual system, we measured their spontaneous respiration and their respiration with the audio-visual system respectively. With the measured data, we yielded standard deviations by the superficial contents of respiratory cycles and functions, and analyzed them to examine changes in their breathing before and after the therapy. Results: The PTP (peak to peak) of the standard deviations of the free breathing, the audio guidance system, and the respiratory guidance system were 0.343, 0.148, and 0.078 respectively. The respiratory cycles were 0.645, 0.345, and 0.171 respectively and the superficial contents of the respiratory functions were 2.591, 1.008, and 0.877 respectively. The average values of the differences in the standard deviations among the whole patients at the CT room and therapy room were 0.425 for the PTP, 1.566 for the respiratory cycles, and 3.671 for the respiratory superficial contents. As for the standard deviations before and after the application of the PTP respiratory guidance system, that of the PTP was 0.265, that of the respiratory cycles was 0.474, and that of the respiratory superficial contents. The results of t-test of the values before and after free breathing and the audio-visual guidance system showed that the P-value of the PTP was 0.035, that of the cycles 0.009, and that of the respiratory superficial contents 0.010. Conclusion: The respiratory control could be one of the most important factors in the RGRT which determines the success or failure of a treatment. We were able to get more stable breathing with the audio-visual respiratory guidance system than free breathing or breathing with auditory guidance alone. In particular, the above system was excellent at the reproduction of respiratory cycles in care units. Such a system enables to reduce time due to unstable breathing and to perform more precise and detailed treatment.

호흡관 수행과 심신치유 적용

안병희(An, Byong-hee) 불교학연구회 2012 불교학연구 Vol.32 No.-

This is a study on ‘Mindfulness of Breathing(Ānāpānasati)’ and its application to the Psychosomatic therapy. According to the Pāli texts in the Theravāda tradition, Mindfulness of Breathing has some unique features. The Mindfulness of Breathing is the meditation practised by the Buddha himself, which comprises the Four Satipaṭṭhāna; it can be applied to the both Samatha and Vipassanāmeditation and fulfills all of four conditions which are presented for the comparison to the other methods of meditation. Therefore it can be asserted that among the fifty kinds of meditation-subjects which were taught by the Buddha, the Ānāpānasati is the most important meditation with a complete system to cover the whole spiritual journey from the start to the final goal. The Ānāpānasati has an excellent function of psychotherapy as we see the benefits and fruits of Ānāpānasati described in Pāli texts. So this paper investigated how the Ānāpānasati has been applied to the various programs of western psychosomatic therapy. In the MBSR program, the Mindfulness of Breathing is treated as an significant method and is applied throughout the whole eight weeks in either direct or indirect ways. The MBCT also provides the Mindfulness of Breathing as the ‘3 Minutes Breathing Space’ in the third week to escape from unconscious automatic reactions. The DBT also uses the Mindfulness of Breathing in several ways. Application of Buddhist meditation to psychosomatic therapy is a new trend in modern times. Although the western therapeutic programs aim to cure just mental and physical diseases through Buddhist meditation, it is worthy to note that this meditation also cures suffering and gives the light of wisdom and insight to the people involved. 본 논문은 남방 상좌불교 전통에서의 호흡관 수행과 이 호흡관의 심신치유 적용에 관한 것이다. 빨리(Pāli) 문헌들과 상좌불교 수행전통에 의하면, 호흡관 수행은 몇 가지 독특한 특징을 가진다. 즉, 호흡관은 석가모니 붓다가 직접 수행하였고 깨달음을 얻었던 수행법이라는 점, 신수심법 4념처를 다 성취하고 포섭한다는 점, 사마타 수행과 위빠사나 수행으로 다 적용할 수 있다는 점 그리고 다른 수행법들과의 비교분석에서 제시한 4가지 조건들을 모두 다 충족시킨다는 점이다. 붓다가 가르친 50여 가지의 다양한 수행법들 중에서 각각의 수행법들이 가진 기능과 역할을 비교 분석 해볼 때, 호흡관 수행은 수행의 출발점부터 도착점까지 다 가능하게 하는 가정 완벽한 수행체계를 가진 가장 중요한 수행법이라는 점이다. 빨리(Pāli) 문헌에 나타난 호흡관 수행의 이익과 결실들에 의하면, 호흡관 수행은 탁월한 심리치유 기능을 가졌다. 서양의 심신치유 프로그램에서 이 호흡관 수행을 어떻게 적용하는지 몇 가지 예들을 살펴보았다. ‘마음챙김에 근거한 스트레스 완화(MBSR)’프로그램에서는 호흡명상뿐만 아니라 바디스캔, 정좌명상, 걷기명상, 마음챙김 요가명상 등에 호흡에 대한 마음챙김을 기본적으로 다 수반시키기 때문에, 8회기 전반에 걸쳐 호흡명상이 직접 간접적으로 적용되고 있다. ‘마음챙김에 근거한 인지치료(MBCT)’에서도 3회기에 3분 호흡 공간’이란 방법으로 제시되는데, 무의식적 자동반응으로부터 쉽게 빠져나올 수 있도록 잘 구조화되어 있었고, 변증법적 행동치료(DBT)에서도 호흡명상을 몇 가지 측면으로 변화 있게 제시한다. 또한 심리치료 현장에서 상담자가 내담자를 상담하면서 호흡 명상의 원리를 잘 적용하고 있음도 나타난다. 불교수행을 서양의 심신치유 프로그램에서 적용하는 것은 분명 현대의 새로운 흐름이다. 이제는 불교수행이 불교라는 테두리를 넘어서서 고통 받는 수많은 사람들을 치유하고 지혜와 통찰의 빛을 제공하고 있다는 것은 참으로 시사점이 많다.

영상 정합 및 통계학적 패턴 분류를 이용한 호흡률 측정에 관한 연구

문수진(Su-jin Moon),이의철(Eui Chul Lee) 인문사회과학기술융합학회 2018 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.8 No.10

영상을 이용한 생체 신호 측정 기술이 발전하고 있으며, 특히 생명 유지를 위한 호흡 신호 측정기술 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 기존 기술은 사람의 몸에서 방출하는 열을 측정하는 열화상 카메라를 통하여 호흡 신호를 측정하였다. 또한, 실시간으로 사람의 흉부 움직임을 분석하여 호흡률을 측정하는 연구도 진행되었다. 하지만, 적외선 열화상 영상을 이용하여 영상 처리를 하는 것은 외부 환경 요인으로 인해 호흡 기관의 탐색이 어려울 수 있으며, 이에 따라 호흡률 측정의 정확도가 떨어지는 문제들이 발생했다. 본 연구에서는 호흡 기관의 영역 탐색을 강화하기 위해 가시광 및 적외선 열화상 카메라를 이용하여 영상을 취득하였다. 그리고 두 영상을 기반으로 얼굴 인식, 영상 정합 등의 과정을 통해 호흡 기관 영역의 특징을 추출한다. 추출한 특징 값을 통계학적 분류 방법 중 하나인 k-최근접 이웃 분류기를 통해 호흡 신호의 패턴을 분류한다. 분류한 패턴의 특성에 따라 호흡률을 계산하며, 측정한 호흡률의 성능을 확인하기 위해 실제 호흡률과 비교 과정을 통해 분석함으로써, 호흡률 측정의 가능성을 확인하였다. Biomedical signal measurement technology using images has been developed, and researches on respiration signal measurement technology for maintaining life have been continuously carried out. The existing technology measured respiratory signals through a thermal imaging camera that measures heat emitted from a person s body. In addition, research was conducted to measure respiration rate by analyzing human chest movement in real time. However, the image processing using the infrared thermal image may be difficult to detect the respiratory organ due to the external environmental factors (temperature change, noise, etc.), and thus the accuracy of the measurement of the respiration rate is low.In this study, the images were acquired using visible light and infrared thermal camera to enhance the area of the respiratory tract. Then, based on the two images, features of the respiratory tract region are extracted through processes such as face recognition and image matching. The pattern of the respiratory signal is classified through the k-nearest neighbor classifier, which is one of the statistical classification methods. The respiration rate was calculated according to the characteristics of the classified patterns and the possibility of breathing rate measurement was verified by analyzing the measured respiration rate with the actual respiration rate.

호흡동조방사선치료 시 Real Time Monitor와 Ventilator의 유용성 평가

조중훈,김병진,노시원,이현찬,장형준,김회남,송재훈,김영재,Jo, Jung Hun,Kim, Byeong Jin,Roh, Shi Won,Lee, Hyeon Chan,Jang, Hyeong Jun,Kim, Hoi Nam,Song, Jae Hun,Kim, Young Jae 대한방사선치료학회 2013 대한방사선치료학회지 Vol.25 No.1

목 적: 호흡동조방사선치료 시 호흡에 따른 종양의 위치를 정확하게 파악하여 치료하기 위해서는 안정되고 일정한 호흡유지가 중요하다. 이에 본 연구에서 Real time monitor와 Ventilator를 이용하여 측정한 호흡유지방법을 소개하고 그 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 7명의 실험자를 대상으로 하여 Gate on time (Beam on time) 600초를 기준으로 실험자를 총 5개의 그룹 -자연 호흡, Monitor를 이용하여 유도한 호흡, Ventilator를 이용하여 유도한 호흡, Monitor와 Ventilator를 동시에 이용하여 유도한 호흡, 실험자 스스로 Real time monitor를 이용하여 주기적 Breath-hold 상태를 유지하는 호흡- 으로 분류 하였다. 분류 후 ANZAI 4D system을 이용하여 각각의 호흡신호를 획득 하였다. 호흡신호별 총 소요 시간을 비교하고 호흡주기 상의 Gate on/off time 평균값, 표준편차, 분산, 평균 호흡 주기의 횟수와 변화 등을 각각 분석하여 호흡의 안정성을 평가 하였다. 동시에 실험자들을 대상으로 설문조사를 실시하여 각 장치들의 의존성을 정성적으로 조사하였다. 결 과: 5개 그룹의 호흡신호 편차변화를 비교하여 실험자의 각 호흡신호 안정성을 평가하였다. 그 결과 모든 실험자는 Gate on time 600초 동안 소요되는 시간이 Monitor와 Ventilator를 동시에 사용 했을 경우에 실험시간이 가장 짧게 걸렸고, 가장 안정된 호흡을 유지한 것으로 나타났다. 결 론: 본 연구에서 Real time monitor와 Ventilator를 사용하여 호흡유도를 진행해본 결과 실험대상자들의 안정적인 호흡유지에 유용성이 있는 것으로 나타났다. 2개의 장비를 독립적으로 사용하였을 경우 보다 동시에 사용할 경우 호흡유지 안정도가 더 우수한 것으로 나타났다. Real time monitor와 Ventilator를 이용하여 환자의 호흡조건을 설정하여 환자에게 적용시킨다면 호흡조절방사선치료 시 치료의 정확도를 높일 수 있으리라 예상되며 동시에 치료시간도 단축될 것으로 사료된다. 특히 규칙적인 호흡조절이 가능한 환자의 경우 Real time monitor를 활용한 Breath-hold 방법의 활용은 치료시간 단축의 효과를 현저히 높일 수 있을 것이라 사료된다. Purpose: The purpose of this study was to evaluate the possibility to optimize the gated treatment delivery time and maintenance of stable respiratory by the introduction of breath with the assistance of auditory-visual-tactile sense. Materials and Methods: The experimenter's respiration were measured by ANZAI 4D system. We obtained natural breathing signal, monitor-induced breathing signal, monitor & ventilator-induced breathing signal, and breath-hold signal using real time monitor during 10 minutes beam-on-time. In order to check the stability of respiratory signals distributed in each group were compared with means, standard deviation, variation value, beam_time of the respiratory signal. Results: The stability of each respiratory was measured in consideration of deviation change studied in each respiratory time lapse. As a result of an analysis of respiratory signal, all experimenters has showed that breathing signal used both Real time monitor and Ventilator was the most stable and shortest time. Conclusion: In this study, it was evaluated that respiratory gated radiation therapy with auditory-visual-tactual sense and without auditory-visual-tactual sense feedback. The study showed that respiratory gated radiation therapy delivery time could significantly be improved by the application of video feedback when this is combined with audio-tactual sense assistance. This delivery technique did prove its feasibility to limit the tumor motion during treatment delivery for all patients to a defined value while maintaining the accuracy and proved the applicability of the technique in a conventional clinical schedule.

호흡구조 분석을 통한 태평무 호흡표기법 연구 : 한성준류 강선영의 태평무를 중심으로

임현선 한국무용연구회 2006 한국무용연구 Vol.24 No.1

본 연구에서는 먼저 한국춤 호흡을 표기할 수 있도록 고안된 호흡표기법을 이용하여 태평무의 호흡을 문석하고, 그 결과에 대한 과학적 타당성을 확보함으로써 태평무의 호흡을 체계적으로 정형화하는 방법론 모색에 역점을 두었다. 특히 한국춤의 실기 현장에서 중요하게 요구되는 호흡에 대한 분석은 그 호흡의 기본원리를 이해하는 기초가 되기 때문에 이를 이용한 춤 호흡의 객관적 근거를 찾아보고자 하였다. 따라서 본 연구의 목적은 태평무의 무용동작 특성과 호흡표기의 과학적 검증을 위해 태평무의 동작과 각 동작에 따른 호흡의 유형을 실험적으로 분석함으로써 무보나 동작표기 만으로 설명될 수 없는 호흡의 형태와 흐름을 총체적으로 파악하여 정형화하고 이를 통해 호흡표기의 과학적 타당성을 확보하고자 하는데 있다. 본 연구는 연구의 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 연구가설을 설정하였다. 1. 태평무의 호흡유형은 들숨, 날숨, 멈춤의 형태로 나타날 것이다. 2. 태평무의 호흡유형은 호흡의 크기에 따라 세분화된 형태로 나타날 것이다. 3. 들숨, 날숨, 멈춤의 태평무 호흡유형과 호흡곡선의 일치도는 매우 높게 니티날 것이다. 태평무의 충동작에 따른 호흡표기의 과학적 검증을 위해 태평무의 동작과 각 동작에 따른 호흡유형을 실험적으로 분석하여 호흡표기와 비교한 결과 다음과 같은 결론에 도달했다. 1. 호흡을 유형별로 분류하고 이를 세부적으로 분석해본 결과, 호흡표기와 호흡곡선은 매우 높은 일치도를 나타냈다. 2. 호흡을 들숨, 날숨, 멈춤으로 분류한 세 유형 중에서는, 멈춤의 유형에서 그 일치도가 100%로 가장 완벽한 수준으로 높게 나타났으며 들숨의 유형 또한 93.4%의 중앙값을 보임으로서 높게 나타났다. 그리고 날숨의 유형에서는 65.6%의 중앙값을 보임으로서, 멈 춤이나 들숨에 비해서 다소 떨어졌으나 평균 이상의 일치를 이루었다. 3. 들숨의 크기로 분류한 큰들숨, 중간들숨, 작은들숨의 세 유형에서 각각의 중앙값은 92.5%, 97.1%, 93.8%로 나타나 매우 높은 일치도를 보였다, 그리고 날숨의 크기로 분류한 큰날숨, 중간날숨, 작은날숨의 세 유형에서 각각의 중앙값은 12.1%, 61.9%, 62.5%로 나타나 들숨이나 멈춤보다는 다소 낮았다. 또한 멈춤의 분류에 따른 각각의 중앙값은 큰멈춤, 중간멈춤, 작은멈춤 모두에서 100%의 완벽한 수준의 일치를 이루었다. In this study I analyze the breathing in Taepyeongmu, using the system designed to transcribe the breathing method of Korean traditional dance, and aim to develop a methodology that systematically standardizes the breathing in Taepyeongmu, by scientifically analyzing the result. In particular, I seek an objective ground for breathing in dance, for an analysis of breathing enables an understanding the fundamental principles of breathing, which is of absolute importance in performing Korean dance. This study, therefore, analyzes through experiments each movement and the breathing thereof in Taepyeongmu, then comprehensively theorizes and systemizes such modes and flows of breathing that cannot be explained through dance steps or movement directions, so that the characteristics of movements may be clarified and the system of transcribing breathing may secure its scientific validity. After analyzing each movement and the breathing thereof in Taepyeongnut and comparing them with the system of transcribing breathing, 1 arrive at the following conclusion: 1. A classification of breathing modes and its subsequent analysis shows that the transcribed breathing coincides with the breathing curve. 2. Among the three categories of inhaling, exhaling, and pausing, the coincidence rate is perfect and the highest in pausing. In inhaling, the coincidence rate is very high—93-4%. The coincidence rate in exhaling is 65.6% — somewhat lower than in pausing and inhaling but relatively high. 3. In the further classified analysis, the coincidence rates in long inhaling, medium inhaling, and short inhaling are respectively 92.5%, 97.1%, and 93.8% — all very high. In long exhaling, medium exhaling, and short exhaling, the coincidence rates are respectively 73-7%, 61.9%, and 62.5% — all lower than in inhaling and pausing. In case of pausing, long pausing, medium pausing, and short pausing all showed the perfect coincidence rate of 100%.

호흡연습장치를 적용한 호흡교정법의 영향 평가

신은혁(Eunhyuk Shin),박희철(Hee-Chul Park),한영이(Youngyih Han),주상규(Sang-Gyu Ju),신정석(Jung Suk Shin),안용찬(Yong-Chan Ahn) 대한방사선종양학회 2008 Radiation Oncology Journal Vol.26 No.3

목 적: 호흡을 고려한 사차원방사선치료의 효용성 증대를 위하여, 규칙적이고 안정된 호흡주기 및 호흡량을 갖도 록 환자를 교육하고 호흡을 연습시키는 호흡연습장치 및 프로그램을 자체 제작하여 유용성을 평가하였다. 대상 및 방법: 호흡연습장치를 사용시 및 사용후의 호흡의 규칙도의 변화를 측정하기 위해 11명(자원자 9명, 환자2명)을 대상으로 실험을 실시하였다. 자유롭게 호흡하는 ‘자유호흡(free-breathing)’법, 자유호흡 시 시뮬레이션 된 표준 호흡주기를 따라함으로써 일정한 호흡주기를 만드는 ‘신호모니터-호흡(guided-breathing)’법 및 호흡연습 후 시뮬레이션 신호 없이 호흡하는 ‘연습 후 호흡(postguided-breathing)’법 등 3가지 방법으로 호흡주기를 기록하여 호흡주기(PTP (Peak To Peak))와 호흡크기(Amplitude) 및 호흡패턴(Area, RMS (Root Mean Square))의 변화를 정량적으로 분석하였다.결 과: 호흡주기를 보여주는 PTP 값은 ‘신호모니터-호흡’에서 표준편차 값(standard deviation)이 의미 있게 감소하여 호흡주기가 더 규칙적이었고(자유호흡 0.568 vs 신호모니터-호흡 0.344, p=0.0013), ‘연습 후 호흡’법에서는‘자유호흡’ 시보다 표준변동치가 낮아 호흡주기가 보다 안정적이었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(자유호흡 0.568 vs 연습 후 호흡 0.512, p=ns). 호흡량 측정 결과는 ‘자유호흡’보다 ‘신호모니터-호흡’의 경우 호흡량의 표준편차 값이 낮아 호흡량이 보다 일정하게 유지되었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(자유호흡 1.317 vs 신호모니터-호흡 1.068, p=0.187). 호흡 패턴은 ‘자유호흡’과 ‘모니터 호흡’ 사이에는 큰 차이가 발생하지 않았지만, ‘연습 후 호흡’에서는 호흡주기 내 호흡함수의 평균 면적이 7% 감소하였고 RMS 값은 5.9% 감소를 보였다. 결 론: ‘신호모니터-호흡’에서 호흡주기 및 호흡량이 가장 일정하게 유지되었다. 호흡연습의 효과는 시뮬레이션 신호 없이 호흡하는 ‘연습 후 호흡’의 경우 시간 경과에 따라 감소할 것으로 판단되었다. 본 연구에서 제작한 호흡연습장치 및 프로그램은 호흡의 주기의 규칙성과 호흡량을 일정하게 유지시키는데 효과적으로 평가되었다. Purpose: In order to enhance the efficiency of respiratory gated 4-dimensional radiation therapy for more regular and stable respiratory period and amplitude, a respiration training system was designed, and its efficacy was evaluated. Materials and Methods: The experiment was designed to measure the difference in respiration regularity following the use of a training system. A total of 11 subjects (9 volunteers and 2 patients) were included in the experiments. Three different breathing signals, including free breathing (free-breathing), guided breathing that followed training software (guided-breathing), and free breathing after the guided-breathing (post guided-breathing), were consecutively recorded in each subject. The peak-to-peak (PTP) period of the breathing signal, standard deviation (SD), peak-amplitude and its SD, area of the one cycle of the breathing wave form, and its root mean square (RMS) were measured and computed. Results: The temporal regularity was significantly improved in guided-breathing since the SD of breathing period reduced (free-breathing 0.568 vs guided-breathing 0.344, p=0.0013). The SD of the breathing period representing the post guided-breathing was also reduced, but the difference was not statistically significant (free-breathing 0.568 vs. guided-breathing 0.512, p=ns). Also the SD of measured amplitude was reduced in guided-breathing (free-breathing 1.317 vs. guided-breathing 1.068, p=0.187), although not significant. This indicated that the tidal volume for each breath was kept more even in guided-breathing compared to free-breathing. There was no change in breathing pattern between free-breathing and guided-breathing. The average area of breathing wave form and its RMS in postguided-breathing, however, was reduced by 7% and 5.9%, respectively. Conclusion: The guided-breathing was more stable and regular than the other forms of breathing data. Therefore, the developed respiratory training system was effective in improving the temporal regularity and maintaining a more even tidal volume.

횡격막의 움직임을 이용한 최적화된 호흡 위상의 선택

김명주(Myoungju Kim),임인철(Inchul Im),이재승(Jaeseung Lee),강수만(Suman Kang) 한국방사선학회 2013 한국방사선학회 논문지 Vol.7 No.2

This study was to analyze quantitatively movement of planning target volume (PTV) and change of PTV volume through movement of diaphragm according to breathing phase. The purpose of present study was to investigate optimized respiration phase for radiation therapy of lung cancer. Simulated breathing training was performed in order to minimize systematic errors which is caused non-specific or irregular breathing. We performed 4-dimensional computed tomography (4DCTi) in accordance with each respiratory phase in the normalized respiratory gated radiation therapy procedures, then not only defined PTVi in 0 ~ 90%, 30 ~ 70% and 40 ~ 60% in the reconstructed 4DCTi images but analyzed quantitatively movement and changes of volume in PTVi. As a results, average respiratory cycle was 3.4±0.5 seconds by simulated breathing training. R2-value which is expressed as concordance between clinically induced expected value and actual measured value, was almost 1. There was a statistically significant. And also movement of PTVi according to each respiration phase 0 ~ 90%, 30 ~ 70% and 40 ~ 60% were 13.4±6.4mm, 6.1±2.9mm and 4.0±2.1mm respectively. Change of volume in PTVi of respiration phase 30 ~ 70% was decreased by 32.6±8.7% and 40 ~ 60% was decreased by 41.6±6.2%. In conclusion, PTVi movement and volume change was reduced, when we apply a short breathing phase (40 ~ 60%: 30% duty cycle) range. Furthermore, PTVi margin considered respiration was not only within 4mm but able to get uniformity of dose. 본 연구는 각 호흡 위상에 따른 계획용표적체적(planning target volume. PTV)의 움직임 및 체적(PTV volume)의 변화를 횡격막(diaphragm)의 움직임을 이용하여 정량적으로 분석함으로써 폐암의 호흡 동기 방사선치료를 위한 최적화된 호흡 위상을 알아보고자 하였다. 비특이적 호흡이나 불규칙적인 호흡에 의한 체계적 오류(system error)를 최소화하기 위하여 모의 호흡 훈련을 시행하였다. 정규화된 호흡 동기 방사선치료 절차에 따라 각 호흡 위상 i에 따른 4차원 전산화치료계획(4-dimensional computed tomography. 4DCTi)을 시행하였으며 0~90%, 30~70%, 40~60% 호흡 위상으로 재구성된 4DCTi 영상에서 PTV를 정의하고 PTVi의 움직임 및 체적의 변화를 정략적으로 분석하였다. 모의 호흡 훈련에 의한 평균 호흡 주기는 3.4±0.5초로 나타났으며 임상적으로 유도되는 예상 값과 실제 측정값의 일치 정도를 나타내는 R-제곱 값은 1에 근접하여 유의하였다. 또한 각 호흡 위상 i에 따른 PTVi의 움직임은 0~90% 호흡 위상의 경우 13.4±6.4mm, 30~70% 호흡 위상의 경우 6.1±2.9mm, 40~60% 호흡 위상의 경우 4.0±2.1mm 이었으며 PTVi의 체적 변화는 30~70% 호흡 위상의 경우 32.6±8.7%, 40~60% 호흡 위상의 경우 41.6±6.2% 감소되었다. 결론적으로 짧은 호흡 위상(40~60%: 30% duty cycle) 폭을 적용하였을 때 PTV의 움직임 및 체적의 변화가 감소되어 호흡을 고려한 PTV 마진이 4mm 이내이면서 PTV 내 선량의 균일성을 얻을 수 있었다.

호흡주기에 따른 방사선입체조형치료법의 개발

추성실(Sung Sil Chu),조광환(Kwang Hwan Cho),이창걸(Chang Geol Lee),서창옥(Chang Ok Suh) 대한방사선종양학회 2002 Radiation Oncology Journal Vol.20 No.1

목적: 호흡주기에 따른 위치변동 감지센서를 이용하여 종양의 위치가 일정위치에 있을 때만 방사선을 치료하는 호흡동기치료기구를 제작하고 일정한 호흡주기 상태에서 수행된 CT simulation과 3차원 입체조형치료계획에 따라 방사선을 치료하는 시스템을 개발하고자 하였다. 호흡유무에 따른 종양의 치료 마진(margin)을 측정하고 계획용표적체적(planning target volume: PTV)의 크기에 따른 선량체적표(dose volume histogram: DVH)와 종양억제확률(tumor control probability:TCP), 건강조직손상확률(normal tissue complication probability:NTCP) 및 선량 통계자료를 통하여 치료성과를 평가하고 선량증강 범위를 예측하고자 하였다. 대상 및 방법: 종양이 비교적 작고 전이가 없는(T1N0M0) 5명의 폐암환자를 선택하여 X-선 조준장치를 이용하여 횡격막의 이동거리를 측정하는 방법으로 내부장기의 운동을 평가하였다. 호흡동기치료기구는 끌어당김 센서가 부착된 허리띠 모양으로 구성되었으며 이를 흉곽 또는 복부에 부착하여 호흡주기에 의한 흉곽의 크기변동에 따라 센서의 회로가 개폐되고 이것을 선형가속기의 조종간에 연결하는 간단한 기구로서 감도와 재현성이 높았다. 호흡을 배기한 후 일시적 호흡이 정지된 상태에서 Spiral-CT (PQ-5000)로 3차원 영상을 획득하고 Virtual CT-simulator(AcQ-SIM)에 의하여 종양의 위치와 주위 장기들을 확인 도시하였으며 3차원 치료계획장치(Pinnacle, ADAC Co.)를 이용하여 3차원 입체조형치료를 계획하였다. 치료계획의 평가는 호흡동기치료기구의 사용유무에 따른 PTV의 크기에 따라 최적 선량분포를 구사하였으며 각각의 DVH, TCP, NTCP 및 선량통계자료를 도축 비교 검토하였다. 결과: X-선 simulation에서 폐암환자의 횡격막 이동은 약 1㎝에서 2.5㎝로서 평균 1.5㎝로 측정되었고 자유호흡시 PTV는 CTV(clinical target volume)에 약 2㎝ 마진을 주었으며 호흡동기치료기구를 사용하였을 때는 0.5㎝ 마진이 적당한 것으로 측정되었다. 종양의 PTV는 연장 마진의 거의 자승비로 증가하였으며 TCP의 값은 마진 범위 (0.5~2.0 ㎝)에 관계없이 거의 일정하였고 NTCP의 값은 마진 크기에 따라 평균 65%로 급속히 증가하였다. 결론: 호흡주기에 따른 위치변동 감지센서를 이용한 호흡동기치료기구는 종양의 위치가 일정할 때만 방사선이 조사되는 간단하고 정확한 장치로서 3차원 입체조형치료 및 강도변조방사선치료에서 매우 유용한 장치임을 확인할 수 있었다. 또한 호흡조절 방사선입체조형치료방법의 기술과 시술절차를 확립시키고 정량적인 선량평가를 위하여 DVH, TCP, NTCP 등의 정량분석과 종양의 투여 선량 증가량(dose escalation)을 예측하는 기초자료를 제공할 수 있었다. Purpose: 3D conformal radiotherapy, the optimum dose delivered the tumor and provided the risk of normal tissue unless marginal miss, was restricted by organ motion. For tumors in the thorax and abdomen, the planning target volume (PTV) is decided including the margin for movement of tumor volumes during treatment due to patients breathing. We designed the respiratory gating radiotherapy device (RGRD) for using during CT simulation, does planning and beam delivery at identical breathing period conditions. Using RGRD, reducing the treatment margin for organ (thorax or abdomen) motion due to breathing and improve dose distribution for 3D conformal radiotherapy. Materials and Methods: The internal organ motion data for lung cancer patients were obtained by examining the diaphragm in the supine position to find the position dependency. We made a respiratory gating radiotherapy device (RGRD) that is composed of a strip band, drug sensor, micro switch, and a connected on-off switch in a LINAC control box. During same breathing period by RGRD, spiral CT scan, virtual simulation, and 3D dose planing for lung cancer patients were performed, without an extended PTV margin for free breathing, and then the dose was delivered at the same positions. We calculated effective volumes and normal tissue complication probabilities (NTCP) using dose volume histograms for normal lung, and analyzed changed in doses associated with selected NTCP levels and tumor control probabilities (TCP) at these new dose levels. The effects of 3D conformal radiotherapy by RGRD were evaluated with DVH (DOSE Volume Histogram), TCP, NTCP and dose statistics. Results: The average movement of a diaphragm was 1.5 cm in the supine position when patients breathed freely. Depending on the location of the tumor, the magnitude of the PTV margin needs to be extended from 1 cm to 3cm, which can greatly increase normal tissue irradiation, and hence, results in increase of the normal tissue complications probability. Simple and precise RGRD is very easy to setup on patients and is sensitive to length variation (+2 mm), it also delivers on-off information to patients and the LINAC machine. We evaluated the treatment plans of patients who had received conformal partial organ lung irradiation for the treatment of thorax malignancies. Using RGRD, the PTV margin by free breathing can be reduced about 2 cm for moving organs by breathing. TCP values are almost the same values (4~5% increased) for lung cancer regardless of increasing the PTV margin to 2.0 cm but NTCP values are rapidly increased (60~70% increased) for upon extending PTV margins by 2.0 cm. Conclusion: Internal organ motion due to breathing can be reduces effectively using our simple RGRD. This method can be used in clinical treatments to reduce organ motion induced margin, therapy reducing normal tissue irradiation. Using treatment planning software, the dose to normal tissues was analyzed by comparing dose statistics with and without RGRD. Potential benefits of radiotherapy derived from reduction or elimination of planning target volume (PTV) margins associated with patient breathing through the evaluation of the lung cancer patients with 3D conformal radiotherapy.