영상유도 방사선치료의 대표적 방법의 하나로 선형가속기에 부착된 on-board imager (OBI) 영상장치를 사용하여 획득한 cone-beam CT (CBCT) 영상이 정밀 방사선치료 시 환자 정렬 오류를 보정하는데 활용되고 있다. 본 연구에서는 CBCT 영상 획득 시 환자 호흡에 의한 영상 품질과 정보의 변화를 분석하고자 호흡 움직임을 모사할 수 있는 팬텀과 CBCT 영상획득용 팬텀을 제작하고, 여러 움직임 조건에서 획득한 CBCT 영상들과 정지상태에서 얻은 CBCT 영상과의 비교, 분석을 수행하였다. 분석대상 움직임 조건을 구성하는 요소로서 움직임 주기는 5가지(2초, 3초, 4초, 5초, 6초)를 선정하였고, 움직임 변위 크기는 4가지(0.7 cm, 1.6 cm, 2.4 cm, 3.1 cm)를 선정하여 총 20가지의 움직임 조건에서 CBCT 영상을 획득하였다. CBCT 영상의 CT값의 상대적 크기로 비교한 영상 화소 값 강도의 평균 변화는 정지 상태의 영상과 비교하여 변위가 0.7 cm의 경우 71.07%, 1.6 cm의 경우 48.88%, 2.4 cm의 경우 30.60%, 3.1 cm의 경우 17.38% 값을 보였고, 팬텀 움직임 방향의 영상 길이는 정지상태에서 2.1 cm, 움직임 변위가 0.7 cm의 경우 2.66 cm, 1.6 cm의 경우 3.06 cm, 2.4 cm의 경우 3.62 cm, 3.1 cm의 경우 4.04 cm 값을 보여 움직임 변위 크기가 클수록 영상 품질 저하와 형태적 정보의 왜곡정도도 증가하였다. 움직임 주기에 의한 영상품질의 변화는 움직임 변위 크기가 작은 경우를 제외하고는 특별한 영향이 없었다. 본 연구를 통해 환자 호흡에 의한 움직임 변위가 큰 부위의 CBCT 영상을 획득할 때, 영상 품질과 정보에 변화가 발생할 수 있어 이 점을 고려하여 임상에 사용해야 하며, 궁극적으로 호흡 신호와 연동된 CBCT 영상이 필요함을 확인할 수 있었다.
The cone-beam CT (CBCT) which is acquired using on-board imager (OBI) attached to a linear accelerator is widely used for the image guided radiation therapy. In this study, the effect of respiratory motion on the quality of CBCT image was evaluated. A phantom system was constructed in order to simulate respiratory motion. One part of the system is composed of a moving plate and a motor driving component which can control the motional cycle and motional range. The other part is solid water phantom containing a small cubic phantom ($2{ imes}2{ imes}2cm^3$) surrounded by air which simulate a small tumor volume in the lung air cavity CBCT images of the phantom were acquired in 20 different cases and compared with the image in the static status. The 20 different cases are constituted with 4 different motional ranges (0.7 cm, 1.6 cm, 2.4 cm, 3.1 cm) and 5 different motional cycles (2, 3, 4, 5, 6 sec). The difference of CT number in the coronal image was evaluated as a deformation degree of image quality. The relative average pixel intensity values as a compared CT number of static CBCT image were 71.07% at 0.7 cm motional range, 48.88% at 1.6 cm motional range, 30.60% at 2.4 cm motional range, 17.38% at 3.1 cm motional range The tumor phantom sizes which were defined as the length with different CT number compared with air were increased as the increase of motional range (2.1 cm: no motion, 2.66 cm: 0.7 cm motion, 3.06 cm: 1.6 cm motion, 3.62 cm: 2.4 cm motion, 4.04 cm: 3.1 cm motion). This study shows that respiratory motion in the region of inhomogeneous structures can degrade the image quality of CBCT and it must be considered in the process of setup error correction using CBCT images.
