차 1. 요 2. 방사선치료계획용투시장치의품질검사항목 3. 품질검사시자료제출방법 ( 피검기관세부절차 ) 4. 품질검사평가방법 ( 검사자세부절차 ) [ 부록 1] 방사선치료계획용투시장치 check list 양식 [ 부록 2] 방사선치료계획용투시장치검사자분석시트양식
1. 개요 1.1. : 특수의료장비확대대상장비의품질검사기준에따른현장점검 ( 방사선치료계획용투시 장치, 방사선치료계획용 CT) 1.2. 목적및필요성 - 관리대상이확대됨에따라새로편입된방사선치료계획용투시장치및방사선치료 계획용투시장치의관리체계의구축과품질검사기준확립을위해, 개발연구용역을통해품질관 리기준개발완료한다 ( 11.11.14) - 이에따라동연구용역품질관리기준에대한의료현장테스트를통해기준의타당성, 실효성등 을종합적으로검증하고자한다. 1.3. 세부절차서 ( 방사선치료계획용투시장치 ) - 본문서는방사선치료계획용투시장치의품질검사에대한항목, 측정방법, 분석방법에대해세부 적으로기술한문서이다. - 여러품질검사방법은투시장치의정도관리에관해기술한미국의학물리학회 (AAPM) 의 TG-40 문서를참조하되, 현장점검의실정에맞게조정하였다. - 품질검사는공정하고객관적으로이루어져야하므로세부절차서의모든측정조건및분석방법 은반드시준수되어야한다. - 1 -
2. 방사선치료계획용투시장치의품질검사항목 2.1. 치료계획용투시장치의개요 방사선치료계획용투시장치는방사선치료시설에서투시영상을기반으로환자의모의치료 (simulation) 를수행하는장비이다. 현대의투시장치는크게 2차원치료계획및중심이동의두가지목적으로사용된다. 2차원치료계획의경우치료용선형가속기를모사한투시장치를이용하여 (1) 2차원영상을얻은후, (2) 치료부위를확인하고, (3) 치료를위한중심 (isocenter) 를설정한후 (4) 환자의피부에치료위치를표시하는과정으로이루어진다. 이후, 치료영역의깊이와필드사이즈에따라, 선량을결정하고치료를시작하게된다. 중심이동은 3차원및세기조절치료의치료계획이완료되면, 종양의중심을선형가속기의 isocenter에위치시키게된다. 이과정에서치료계획기에서 CT를기반으로생성된 Digitally Reconstructed Radiograph (DRR) 와투시장치를이용해측정된 2차원영상의비교를행한다. 이후, laser와피부가맞닿는지점에마커혹은문신을피부에표시하게된다. 모의치료에서그려진피부표면의마커는추후이루어질방사선치료과정동안치료기기의 reference 위치로사용되게된다. - 2 -
2.2. 치료계획용투시장치의품질검사 2.2.1. 투시장치의기관별품질관리 - 일반적인정도관리항목은 TG-40을참조할수있다. 그러나, 이항목은권고사항 (recommendation) 일뿐강제되는사항은아니다. 각병원모의치료기의정도관리는정도관리책임자가작성한품질관리절차서에따라수행된다. 부록1에는방사선종양학회정도관리위원회에서 TG-40을참조하여작성한모의치료기의정도관리항목이첨부되어있으므로각기관에서품질관리절차서작성시참조할수있다. 2.2.2. 방사선치료계획용투시장치의현장검사품질관리항목 - 모의치료장치에대한현장점검용품질검사항목은다음과같다. 가 ) 체크리스트 인력기준만족여부 정도관리기록검사항목에대한기관자체의정도관리시행유무및주기등확인 품질검사를위한수집데이터의적절성체크리스트 나 ) 기계적구성요소의적절성검사 필드사이즈의정확도검사 Gantry/Collimator/Couch 의회전중심점정확도 다 ) 영상품질관련검사 2 차원영상의저대조도검사 2 차원영상의공간해상도검사 라 ) 임상영상평가 환자영상품질에대한적절성검사 피검기관에서작성하여야할 check list 양식은부록 1 을참조한다. - 3 -
3. 품질검사시자료제출방법 ( 피검기관세부절차 ) 3.1. - 품질관리책임자가각항목을기입하여제출한다. 3.2. 전자기계적 (electro-mechanical) 구성요소의적절성검사 방사선치료계획용투시장치는방사선치료의기하학적인환경을재현하기위한장치로, 일반선형 가속기에준하는기계적정확도가요구된다. 이에따라, 표준화, 객관화된팬텀영상점검절차의규 정을통해, 기계적정확도를평가하고자한다. 표준팬텀과정도관리기준 치료용가속기의기계적정확도평가용팬텀 ( 모델 : Iso-align, Medtec) 이다. 그림 1 Iso-align (Medtech, USA) 팬텀기계적점검을위한팬텀영상의경우, 영상내에조사야및중앙점의판단을방해하는인공물이존재하지않는경우에한하여, 평가에적합한영상으로인정한다. 팬텀의특성을고려하여, 가로 15cm, 세로 15cm의조사야로설정된영상만을적합하게인정한다. 팬텀의설치는해당병원에서설정된기계적중심, 방사선조사중심을기준으로설치한다. 조사야크기측정에서, 중심확인영상측정의과정에서모든영상은동일한중심점을기준으로얻어져야하며, 일체의수평및수직이동은허용되지않는다. - 4 -
3.2.1. 크기정확도측정. 다. 소프트웨어에서새로운환자를생성한다. 이때환자의기본정보는아래와같이설정한 * ID: Iso-align * First Name: Phantom * Last Name: Phantom - 기관별프로토콜에의해, 설정한 Isocenter 중심점에 Iso-align phantom 을설치한다. - Isocenter 는 3 개의벽면레이저 (Vertical, Lateral, Sagital) 의교점, 혹은실제갠트리, 콜리메이 터, 테이블의회전축간의교점을이용하여설정할수있다. 정도관리기준에의하면, 두기준점 은 2mm 이내에서일치하여야하며, 레이저와기준점간의오차는체크리스트에기록한다. - 투시장치를갠트리 / 콜리메이터 / 테이블을각각 0 도로설정한뒤, 조사야크기를가로, 세로각각 15cm (X1=X2=Y1=Y2= 7.5cm) 로설정한다. - 팬톰영상 ( 그림 2) 을획득한다. 이때, 설정되는기계적영상적파라미터는다음과같다. 그림 2) 갠트리 0 도, 콜리메이터 0 도, 테이블 0 도에서의 팬텀영상. - 5 -
설정파라미터 kvp 50 kvp 이상 ma 3 ma 이상 Gantry 0 도 (±0.1도) Collimator 0 도 (±0.1도) Couch Iso-rotation 0 도 (±0.1도) Field Size 15cm 15cm - 제출방법은다음과같다. * 제출포맷 : DICOM * 내용 : FieldSize (1장), * 폴더이름 : 기관명 _ 검사날짜 (YYYYMMDD)_FieldSize ( 예 : " 서울아산병원 _20120101_FieldSize") 3.2.2. 중심점확인 Collimator( 콜리메이터 ) 회전중심평가 - 콜리메이터의회전중심평가를위해서, 조사야크기평가용셋팅을동일하게사용한다. - 콜리메이터의각도를 0도, 90도, 180도, 270도에서영상을획득한다. 0도영상의경우, 조사야크기팬텀영상과동일함으로중복사용이가능하다. - 각도의셋팅은선형가속기의기본오차범위에있는것을허용하며, 각병원에서는최대한각도셋팅의오차를최소화할것을권장한다. - 4장의영상은모두같은셋팅에서측정되어야한다. ( 테이블과갠트리의좌표가변하는것을허용치않는다.) 설정파라미터 kvp 50 kvp 이상 ma 3 ma 이상 Gantry 0 도 (±0.1도) Collimator 0, 90, 180, 270 도 (±0.1도) Table(Couch) Iso-rotation 0 도 (±0.1도) Field Size 15cm 15cm - 데이터제출방법은다음과같다. * 제출포맷 : DICOM - 6 -
* 용 : Collimator rotation (4 장 ), * 폴더이름 : 기관명 _ 검사날짜 (YYYYMMDD)_Collimator ( 예 : " 서울아산병원 _20120101_Collimator") Gantry( ) 회전중심평가 - 갠트리의회전중심평가를위해서, 조사야크기평가용셋팅을동일하게사용한다. - 갠트리의각도를 0도, 90도, 180도, 270도에서영상을획득한다. 0도영상의경우, 조사야크기팬텀영상과동일함으로중복사용이가능하다. - 각각의각도셋팅에대해, Iso-Align의패널각도를일치시켜준다. ( 각종 Ball 및표시가있는면이갠트리를정면으로바라보도록패널의각도를셋팅한다.) - 각도의셋팅은선형가속기의기본오차범위에있는것을허용하며, 각병원에서는최대한각도셋팅의오차를최소화할것을권장한다. - 4장의영상은모두같은셋팅에서측정되어야한다. ( 테이블와콜리메이터의좌표가변하는것을허용치않는다.) 설정파라미터 kvp 50 kvp 이상 ma 3 ma 이상 Gantry 0 도 (±0.1도) Collimator 0 도 (±0.1도) Table(Couch) Iso-rotation 0, 90, 180, 270 도 (±0.1도) Field Size 15cm 15cm - 데이터제출방법은다음과같다. * 제출포맷 : DICOM * 내용 : Gantry rotation (4장), * 폴더이름 : 기관명 _ 검사날짜 (YYYYMMDD)_Gantry ( 예 : " 서울아산병원 _20120101_Gantry") Table( 테이블 ) 회전중심평가 - 테이블의회전중심 (Iso rotation) 평가를위해서, 조사야크기평가용셋팅을동일하게사용한다. - 테이블의각도를 0도, 90도, 270도에서영상을획득한다. 0도영상의경우, 조사야크기팬텀영상과동일하기에중복사용이가능하다. - 각도의셋팅은선형가속기의기본오차범위에있는것을허용하며, 각병원에서는최대한각도 - 7 -
오차를최소화할것을권장한다. - 3 장의영상은모두같은셋팅에서측정되어야한다. ( 테이블의수평 / 수직성분, 콜리메이터, 갠트 리의좌표가변하는것을허용치않는다.) 설정파라미터 kvp 50 kvp 이상 ma 3 ma 이상 Gantry 0 도 (±0.1도) Collimator 0 도 (±0.1도) Table(Couch) Iso-rotation 0, 90, 270 도 (±0.1도) Field Size 15cm 15cm - 데이터제출방법은다음과같다. * 제출포맷 : DICOM * 내용 : Table rotation (3장), * 폴더이름 : 기관명 _ 검사날짜 (YYYYMMDD)_Couch ( 예 : " 서울아산병원 _20120101_Couch") - 8 -
3.3. 품질검사 방사선치료계획용투시장치는모의치료를위한장비로, 해부학적인구조의판별을통한영상을통한셋업검증을행한다. 따라서, 구조판별을위한최소한영상품질이요구되며, 표준팬텀의측정을통해, 저대조도와공간해상도의두가지영상품질항목을평가하고자한다. 표준팬텀과정도관리기준영상품질의판별이가능한팬텀으로는대표적으로 CDRH (AAPM) 팬텀과 TOR 18FG이있다. 본지침서에서는치료방사선분야에서널리사용되는 TOR 18FG을기준으로설명하고있다. 그림 3 TOR 18FG (LEEDS Test Objects), kv 영상품질 평가용팬텀 - 9 -
검사 - Gantry 0, Collimator를 0도로설정한다. - SPD (X-ray 소스포인트로부터, 패널까지의거리 ) 를 150cm으로설정한다. - 팬텀에동봉된구리판을 X-ray의 Entrance에장착한다. ( 그림 4) - 팬텀을이미지패널위중앙에위치시킨다. 이때정확한판단을위해, 소스와팬텀사이에는구리판이외의다른장애물이없도록한다. - 관전압 70kVp, 관전류 3mA로설정하고, 2차원영상을획득한다. - 영상의원활한식별을위해, 가급적 Cross-hair를제거하고중앙부위에서영상을획득할것을권장한다. - 그림 4 팬텀 ( 이미지패널위 ) 과구리판 ( 소스방향 ) 의장착모습 설정파라미터 관전압 (kvp) 70 kvp 관전류 (ma) 3 ma Gantry 0 도 (±0.1도) Collimator 0 도 (±0.1도) 소스-패널거리 (SPD) 150 cm 팬텀위치 패널상단 구리판 Gantry의조사면에설치. - 데이터제출방법은다음과같다. * 제출포맷 : DICOM * 내용 : Low Contrast * 폴더이름 : 기관명 _ 검사날짜 (YYYYMMDD)_lowcontrast ( 예 : " 서울아산병원 _20120101_lowcontrast") 공간해상도검사 - Gantry 0도, Collimator 0도, SPD 150cm으로설치한다. - 10 -
- 검사영상측정셋팅과달리구리판을설치하지않는다.. - 팬텀을이미지패널위중앙에위치시킨다. - 관전압 50kVp, 관전류 4mA로설정하고, 2차원영상을획득한다. - 공간무늬와이미지패널픽셀배열이평행할경우에공간해상도판단이여의치않으므로, 45도정도로회전된위치에서영상을획득한다. 설정파라미터관전압 (kvp) 50 kvp 관전류 (ma) 4 ma Gantry 0 도 (±0.1도) Collimator 0 도 (±0.1도) 소스-패널거리 (SPD) 150 cm 팬텀위치패널상단구리판미설치. - 데이터제출방법은다음과같다. * 제출포맷 : DICOM * 내용 : Spatial Resolution * 폴더이름 : 기관명 _ 검사날짜 (YYYYMMDD)_spatial ( 예 : " 서울아산병원 _20120101_spatial") 3.4. 평가 - 최근 1 달내에획득한방사선치료계획용투시영상을사용한다. - 환자정보로부터 check list 항목을기입한다. - 필요시환자의이름과 ID 를익명화처리 (anonymize) 하여제출한다. - 제출방법은다음과같다. - 기기가지원할경우분할영상또한제출한다. ( 가산점 ) * 제출포맷 : DICOM * 내용 : 2D 영상및분할촬영이후합치영상 * 폴더이름 : 기관명 _ 검사날짜 (YYYYMMDD)_PATIENT - 11 -
4. 품질검사평가방법 ( 검사자세부절차 ) 4.1. 소프트웨어 - 정확도가검증이된소프트웨어를사용하여제출받은 DICOM 영상을분석할수있다. - 상용프로그램으로는치료계획시스템, PACS 등이있다. - 영상은일반적으로 12 bit gray 영상으로제공되므로영상분석시적절한 window level 을설정 한후분석한다. 4.2. 전자 - 기계적품질평가 4.2.1. 조사야크기평가 그림 5) 갠트리 0 도, 콜리메이터 0 도, 테이블 0 도에서의팬텀영상. 기본적인분석은가로 / 세로 15cm 크기의필드사이즈에대하여분석한다. 그림5에서와같이, 가로 ±7.5cm, 세로 ±7.5cm의선상으로 V모양으로납볼 5개가박혀져있으며, 그중중앙의납볼이중앙으로부터가로 ( 혹은세로 ) 7.5cm을의미한다. 이검사의측정값은팬텀상에서표시된중앙납볼의위치와투시장치의와이어가표시하는위치의차이가된다. - 12 -
그림 6 Isoalign 팬텀의 V 모양납볼의배열 V모양납볼과와이어의두께를감안한분석방법의예이다. 이방법은납볼의크기와와이어의두께를감안하여, 시각적으로 0.25mm의오차이내에서판단하는방법이다. 1) 그림상으로와이어가납볼배열중심을기준으로오른쪽 (X방향) 혹은상단 (Y방향) 에위치할경우를 + 방향으로삼고, 반대방향을 방향으로설정한다. 2) 와이어의굵기 ( 대개 1mm) 를납볼의크기와비교하여, 0.5mm 단위로설정하고, 와이어의 + 방향가장자리와납볼배열의교차선을비교하여, 와이어중심점의위치를판단한다. 3) 그림6의측정예에서, 와이어상단선 ( 적색 ) 과납볼의교차점은 1.75mm로판단할수있으며, 와이어두께를감안하여, 와이어의위치가 1.25mm에위치함을판단할수있다. 4) 오차의판단은중심의이동과상관없이, 양쪽와이어중심점의위치차이가 15cm의크기에서 2mm이내의오차범위내 (14.8cm ~ 15.2cm) 에존재하는것을판단한다. 4.2.2. 회전중심평가 4.2.2.1. 회전중심평가 1) 점의위치의분석은납볼의크기 ( 직경 1.5mm) 를감안하여, 와이어의중심과의위치차이를통해판단한다. 2) 오차분석을위한 X, Y좌표는영상의가로방향을 X로, 세로방향을 Y로설정하고, 오른쪽과위쪽방향을양 (+) 의방향으로정의하여분석한다. ( 실제치료기의 X, Y 좌표로변환하지않는다.) 3) 분석방법은납볼과와이어의교차점을통해판단한다. 4) 분석예의하나로, 중심이동의판단을위해, 그림 7의기하학적인배열을이용하는방법이다. 이방법의특징은중심이동의판단을중앙점이아닌, 원점을중심으로상 / 하 / 좌 / 우 2.5cm의거리를두고배치되어있는납볼을이용하는것이다. 5) 상 / 하납볼과세로와이어간교점의평균을통해, X방향중심의오차를, 좌 / 우납볼과가로와이어간의교점의평균을통해 Y 방향의오차를판정할수있다. 그림8의기하학적인관계를통해, 시각적으로도 0.25mm ( 반구의 1/3 각격으로판단 ) 의정밀도로판정한다. - 13 -
6) 방법으로콜리메이터각도 90 도, 180 도, 270 도에서획득한영상에대해서도각각중심에 대한오차를측정한다. 7) 측정결과를그림 9 와같이 Plot하고, 분포의중심점을통해, 기준위치를구하고, X방향과 Y방향으로의최대 / 최소치의평균을구한다. ( 타원궤도에대한회귀분석이이상적이지만, 팬텀영상의수혹은사용범위에따른변수가한정됨에따라, 보수적인결과가나오는방향으로선택적으로다 그림 7) 회전중심평가용팬텀영상. 적색 사각형내부의검은점들은정확도평가를 위한팬텀의납볼의위치를의미한다. 른방법을택해분석할수있다.) 그림 8 일반적인와이어와각볼의기하학적인배열로서, 원의 중심점과와이어의중심점을비교한다. 실제로는경계면의튀어 나온정도를통해, 시각적으로판별이가능하다. 4.2.2.2. 회전중심평가 1) 갠트리의회전중심평가를위해서조사야크기평가용셋팅을동일하게사용한다. 2) 콜리메이터 0 도, 테이블회전 0 도에서, 갠트리를 0 도, 90 도, 180 도, 270 도에서영상을획득하며, 팬텀의패널전면이갠트리와마주보도록각각의각도에서셋팅한다. 조사야크기팬텀영상을 0 도를위한영상으로중복사용이가능하다 3) 각도의셋팅은선형가속기의기본오차범위에있는것을허용하며, 각병원에서는최대한각도 셋팅의오차를최소화할것을권장한다. - 14 -
그림 9 콜리메이터중심점들의측정결과. 4) 4장의영상의획득시에테이블과콜리메이터의좌표가변하는것을허용치않는다. 5) 점의위치분석은납볼의크기 ( 직경 1.5mm) 를감안하여, 와이어중심과의위치차이를통해판정한다. 6) 오차분석을위한 X, Y좌표는영상의가로방향을 X로, 세로방향을 Y로설정하고, 오른쪽과위쪽방향을양의방향으로통일하여분석한다. ( 실제치료기의 X, Y 좌표로변환하지않는다.) 7) 분석방법의예시는콜리메이터회전중심평가의그것으로대치한다. 4.2.2.3. 회전중심평가 1) 테이블의회전중심평가를위해서, 조사야크기평가용셋팅을동일하게사용한다. 2) 콜리메이터 0도, 갠트리회전 0도에서, 테이블을 0도, 90도, 270도에서영상을획득한다. 조사야크기팬텀영상을 0도를위한영상으로중복사용이가능하다 3) 각도의셋팅은선형가속기의기본오차범위에있는것을허용하며, 각병원에서는최대한각도셋팅의오차를최소화할것을권장한다. 4) 기본적으로 3장의영상의획득시에테이블의수평수직이동, 갠트리, 콜리메이터의좌표가변하는것을허용치않는다. 5) 점의위치의분석은납볼의크기 ( 직경 1.5mm) 를감안하여, 와이어의중심과의위치차이를통해판단한다. 6) 오차분석을위한 X, Y좌표는영상상의가로방향을 X로, 세로방향을 Y로설정하고, 오른쪽과위쪽방향을양의방향으로통일하여분석한다. ( 실제치료기의 X, Y 좌표로변환하지않는다.) 7) 분석방법의예시는콜리메이터회전중심평가의그것으로대치한다 - 15 -
4.3. 품질평가분석방법 4.3.1 검사분석방법 그림 10 Torr 18 FG 영상 1) 저대조도검사를위해제출영상의시각화셋팅 ( 밝기 / 대조 / 윈도우 ) 등을조정하여, 그림 10에서보이는 Pb, Cu의원이구별이되도록한다. 2) 구별이되지않을경우, 영상제출을재요구한다. (70 kvp이상, 화면캡쳐의경우, 두개가모두구별되는화면셋팅에서캡쳐 ) 3) 구별이될경우, 납원의경우최대한흑색에가깝게, 구리원의경우최대한백색에가까운경계로보이도록, 시각화조건을설정한다. ( 두개의원이식별이가능해야한다.) 4) 식별되는원 (Disk) 의개수를통해저대조분해능을평가할수있다. 그림 11 식별되는 Disk 번호에따른저대조도분해능. - 16 -
4.3.2 분석방법 1) 팬텀영상의팬텀직경이 13cm 이하인지평가한다. ( 팬텀위치가영상패널의상단에놓이지않을경우, 실제팬텀보다크게보일수있다.) 2) 팬텀패턴을식별하는데방해되는인공물의유무를평가한다. 3) 1) 과 2) 의평가에서문제가있을경우, 해당사이트에재측정을요구한다. 4) 팬텀중앙의해상도측정패턴 (Resolution Test Pattern) 은각각 5줄로구성되어있다. 5개의줄이모두식별이가능한최소간격의패턴을찾고, 측정값의따른공간해상도를그림 13의표에서찾는다. 그림 12 공간해상력제출영상 (JPG 캡쳐 ) 그림 13 공간분해능패턴배열및각패턴에따른공간해상력. - 17 -
4.4. 영상판정기준. 검사결과적합기준 Image Intensifier 형저대조도평가 Flat Panel 형 CDRH 07-649 저대조도원형 5개이상 TOR 18 FG 3.9% CDRH 07-649 저대조도원형 5개이상 TOR 18 FG 3.2% 공간해상력평가조사야크기평가결과방사선회전중심측정결과 Image Intensifier 형 Flat Panel 형 Lateral 방향 Sagital 방향 Collimator 회전 Gantry 회전 Table 회전 0.7 lp / mm 1.0 lp / mm 2 mm 2 mm 직경 2.0 mm 직경 2.0 mm 직경 3.0 mm 4.5. 임상영상평가 - 영상은방사선종양학전문의에의해진행되며, 임상영상평가지침서에따른다. - 18 -
[ 부록 1] - 19 -
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[ 부록 2] 치료계획용투시장치검사자분석시트양식 평가 평가항목및평가절차가포함된평가지예시 수검기관 수검일자 2011.12. 15 수검자 00 병원 검사자소속기관 검사자 모델명 XXXXXXX 제조사 XXXX 일련번호 XXXX 제조년월 20xx.x 패넡타입 Image Intesifier 검사결과적합기준측정결과적합여부 저대조도평가 3.2% 영상적합적합 공간해상력평가 0.70 lp/min 1.00 lp/min 적합 조사야크기평가결과 X 방향 2mm 1.25 mm 적합 Y 방향 2mm 1.25 mm 적합 중심측정결과 Collimator 회전결과 직경 2.0 mm 직경 1.0 mm 적합 Gantry 회전결과 직경 2.0 mm 직경 3.3 mm 부적합 Table 회전결과 직경 3.0 mm 직경 4.6 mm 부적합 위의사항에대하여본의료기관에방문하여, 특수의료장비확대대상장비의 검사기준검증평가에대한, 결과분석을행하였음을확인합니다. 결과분석일자 검사자확인 ( 서명 ) - 21 -
TOR-18 이용한저대조도평가지 - 22 -
TOR-18 을이용한공간해상도평가지 - 23 -
Iso-Align 팬텀을이용한방사선회전중심점평가지 - 24 -
Iso-Align 팬텀을이용한방사선회전중심점평가지 - 25 -