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온보드 영상장치(On-Board Imager) 및 콘빔CT (CBCT)를 이용한 환자 자세 검증의 유용성에 대한 연구
박진호(Jino Bak),박성호(Sung Ho Park),박석원(Suk Won Park) 대한방사선종양학회 2008 Radiation Oncology Journal Vol.26 No.2
목 적: 온보드 영상장치(On-Board Imager, OBI) 및 콘빔CT (Cone Beam Computerized Tomography, CBCT)를 이 용하면 치료실에 위치한 환자의 자세 및 위치와 모의치료 시점의 환자의 자세 및 위치를 비교할 수 있다. 온라인 영상유도방사선치료(on-line Image Guided Radiation Therapy, on-line IGRT)에서는 이러한 정보를 이용하여 방사 선 치료 직전에 환자의 위치를 확인하고 보정한다. 이때 모의치료 시 획득한 영상과 치료실에서 실시간 얻은 kV X선 영상 또는 콘빔CT 영상을 이용하여 2차원/2차원 맞춤(2D/2D Match) 또는 3차원/3차원 맞춤(3D/3D Match)의 이미지 퓨젼 프로그램을 사용하여 그 편차를 산출한다. 이 과정에서 주어지는 편차가 환자 자세에 대한 오차를 정 확히 반영하고 있는지에 대해 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 신체 내부 구조가 모사된 팬톰(The RANDOⓇ Phantom, Alderson Research Laboratories Inc., Stamford, CT, USA)을 사용하여 실제 방사선 치료와 동일한 과정을 따라 모의치료 및 치료계획을 시행한 후 치료테이블 위에 팬톰을 셋업한다. 그리고 모의치료 시 표시된 팬톰의 표면 지점에 치료실의 레이저에 일치시킨다. 이때, CT 모의치료실과 가속기가 있는 치료실의 벽면 고정 레이저에 대한 정렬의 일치만 확인하면, 치료테이블에 놓여진 팬톰의 위치는 모의치료 시 위치와 정확히 일치한다. 실제로는 팬톰 표면에 나타나는 레이저 선의 두께 정도되는 오차를 무시한다면, 두 시점에서 팬톰의 위치가 정확히 같다고 말할 수 있다. 정확히 위치가 재현되었다고 가정되는 팬톰에 대해 평행이동 또는 회전이동의 변화를 만들어 준 후, 위치가 옮겨지고 틀어진 팬톰에 대해 온보드 영상장치로부터 kV X선 영상을 그리고 콘빔CT로부터 CT 영상을 얻는다. kV X선 영상과 모의치료 시 획득한 CT영상을 이용하여 OBI 프로그램에서 제공되는 2차원/2차원 맞춤의 결과를 얻는다. 그리고 콘빔CT 영상과 모의치료 시 획득한 CT영상을 가지고 이미지 퓨젼 과정을 거쳐 3차원/3차원 맞춤의 결과를 얻는다. 이렇게 얻은 2차원/2차 원 맞춤 및 3차원/3차원 맞춤의 결과와 처음에 팬톰에 인위적으로 만들어준 위치 변화를 비교한다. 결 과: 온보드 영상장치로 획득한 kV X선 영상과 모의치료 시 영상을 비교하는 2차원/2차원 맞춤에서는 팬톰의 위치에 회전이동만 존재한다고 가정했을 때에는 평균 0.06o의 오차 내에서 모의치료 시 팬톰의 위치에 대한 편차를 찾을 수 있었다. 또한 평행이동만 존재한다고 가정했을 때에는 편차 벡터의 크기가 평균 1.8 mm였다. 그리고 회전이동과 평행이동이 동시에 존재하는 일반적인 경우에는 편차 벡터의 크기는 평균 2.1 mm, 테이블 회전 방향으로 평균 0.3o의 오차 내에서 모의치료 시 팬톰의 위치를 찾을 수 있었다. 콘빔CT로 획득한 영상을 이용하는 3차원/3차원 맞춤의 과정에서 팬톰의 위치가 회전이동만 존재할 때에는 평균 0.03o의 오차 내에서, 평행이동만 있는 경우는 편차 벡터의 크기의 평균이 0.16 mm 내에서, 틀어지고 이동된 팬톰의 위치를 찾을 수 있었다. 그리고 회전이동과 평행이동이 동시에 존재하는 일반적인 경우에는 편차 벡터의 크기는 1.5 mm, 테이블 회전 방향으로 평균0o의 오차 내에서, 모의치료 시 팬톰의 위치와 맞출 수 있었다. 결 론: 온보드 영상장치와 콘빔CT를 이용한 영상유도방사선치료(on-line IGRT)에서 모의치료 시 팬톰의 위치는 가속기의 치료테이블 위에서 매우 정확히 재현되어졌다. 온보드 영상장치는 kV X선 영상을 이용하여 간단하게 위치의 검증과 보정을 할 수 있었고, 콘빔CT를 이용하는 경우에는 2차원적인 정면 또는 측면 영상이 아니라, 3차원 영상을 비교함으로서 더욱 정확한 위치보정이 가능하였다. Purpose: On-line image guided radiation therapy (on-line IGRT) and (kV X-ray images or cone beam CT images) were obtained by an on-board imager (OBI) and cone beam CT (CBCT), respectively. The images were then compared with simulated images to evaluate the patient’s setup and correct for deviations. The setup deviations between the simulated images (kV or CBCT images), were computed from 2D/2D match or 3D/3D match programs, respectively. We then investigated the correctness of the calculated deviations. Materials and Methods: After the simulation and treatment planning for the RANDO phantom, the phantom was positioned on the treatment table. The phantom setup process was performed with side wall lasers which standardized treatment setup of the phantom with the simulated images, after the establishment of tolerance limits for laser line thickness. After a known translation or rotation angle was applied to the phantom, the kV X-ray images and CBCT images were obtained. Next, 2D/2D match and 3D/3D match with simulation CT images were taken. Lastly, the results were analyzed for accuracy of positional correction. Results: In the case of the 2D/2D match using kV X-ray and simulation images, a setup correction within 0.06o for rotation only, 1.8 mm for translation only, and 2.1 mm and 0.3o for both rotation and translation, respectively, was possible. As for the 3D/3D match using CBCT images, a correction within 0.03o for rotation only, 0.16 mm for translation only, and 1.5 mm for translation and 0.0o for rotation, respectively, was possible. Conclusion: The use of OBI or CBCT for the on-line IGRT provides the ability to exactly reproduce the simulated images in the setup of a patient in the treatment room. The fast detection and correction of a patient’s positional error is possible in two dimensions via kV X-ray images from OBI and in three dimensions via CBCT with a higher accuracy. Consequently, the on-line IGRT represents a promising and reliable treatment procedure.
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뇌졸중 환자의 상지 기능 및 대뇌 피질 재 조직화에 미치는 강제유도운동치료의 효과 : 단일사례연구
박주형,양영애,송민영,박수정,김우택 대한고령친화산업학회 2009 대한고령친화산업학회지 Vol.1 No.2
연구목적: 본 연구는 강제유도운동치료가 뇌졸중 환자의 상지 기능에 미치는 효과와 그에 따른 대뇌피질 재조직에 유의한 영향을 줄 수 있는지를 알아보고자 한다. 연구방법: 본 연구는 뇌졸중으로 인한 편마비 진단을 받은 한 명의 연구 대상에 대해 단일사례연구설계(single case study research design) 중 ABA 설계를 사용하여 2009년 5월 4일부터 동년 5월 29까지 4주에 걸쳐서 진행하였다. 강제유도운동치료는 10일 동안 건측은 보조기로 깨어있는 시간의 90%를 억제하고, 6시간동안 집중적으로 치료하는 방법으로 실시하였다. 대상자의 상지 기능은 기초선 과정(5회), 치료 과정(10회), 기초선 회귀과정(5회)동안 상자와 나무토막 검사를 사용하여 측정하였으며 치료 전․ 후에 걸쳐서 Motor Activity Log(MAL)와 대뇌피질의 재조직을 확인하기 위하여 기능적 자기공명영상 장치(Functional Magnetic Reasonance ImagingI: fMRI)를 이용한 검사를 시행하였다. 연구결과 :대상자의 상지 기능은 기초선 기간보다 치료 기간 동안에 현저히 향상된 결과를 보였으며 이는 기초선 회귀 과정동안에도 지속되는 결과를 나타났다. 또한 치료 전․후에 걸쳐서 시행된 Motor Activity Log에서의 상지사용량(Amount of Use)과 상지활동의 질(Quality of Movement)도 향상된 결과를 보였으며 기능적 자기공명영상 장치에 의한 대뇌 피질의 재조직에서도 광범위하던 대뇌피질의 활성이 전체적으로 국소화 된 결과를 보였다. 결론:본 연구의 결과를 볼 때 강제유도운동치료는 뇌졸중으로 인한 편마비 환자의 환측 상지 기능 향상과 대뇌피질의 재조직에 유의미한 영향을 가지는 것으로 볼 수 있다. Objective : This study is about the effect of constraint-induced movement therapy for the function improvement of arms whose patient is suffering from stroke and its impacts on re-organization of the cerebral cortex. Methods : The object of this study is the stroke patient who has hemiplegia. It has been processed from May.04th to 29th, 2009 for 4 weeks with using ABA, one of single case study research design. The CIMT consisted of a restraint of movement of the unaffected upper extremity by placing it in a resting splint for 90% of walking hours for 10 consecutive days, combined with 6 hours/day of intensive training of affected upper extremity. The functions of arms have been measured with initial baseline phase(5times), experimental phase(10times) and second baseline phase(5times) using Box and Block Test. Before and after CIMT, Motor Activity Log and for checking re-organization cerebral cortex, inspection with fMRI has been done. Results : The arms functions have been improved during experimental phase more than initial baseline phase remarkably. This improvement has been shown during second baseline phase. AOU(Amount of Use) and QOM (Quality of Movement) of Motor Activity Log which has been processed before and after CIMT has also showed improving results and in case of the re-organization the of cerebral cortex, comprehensive activations of cerebral cortex has been reduced partially. Conclusion : This study shows constraint-induced movement therapy can help stroke patients suffering from hemiplegia improve their arms functions and give meaningful impacts on the re-organization the of cerebral cortex.
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