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본 연구에서는 환자 고유의 호흡 패턴을 적용하여 호흡의 규칙성을 향상 시킬 수 있는 호흡 연습장치(respiratory training system)를 개발하여, 호흡에 의한 움직임이 고려된 4D-RT (4-dimension radiation therapy) 또는 4D-CT (4-dimension computed tomography) 수행 시 효율성과 정확성을 높이고자 했다. 개발한 호흡연습장치는 푸리에 급수(Fourier series)를기반으로 환자 고유의 호흡패턴을 만들어 환자에게 편안한 호흡 유도를 제공한다. 호흡연습장치를 사용했을 때 호흡의규칙성 향상 정도를 알아보기 위하여 5명의 지원자를 대상으로 실험을 진행하였다. 10개의 자유호흡신호를 획득하여 실험 대상자의 고유한 호흡패턴(guiding waveform)을 만들고, 자유호흡(free breathing)을 3분 동안 시행한 후, 고유한 호흡패턴을 이용하여 호흡을 유도하는 신호모니터-호흡(guide breathing)을 3분 동안 시행하여 데이터를 획득하였다. 획득된 자유호흡과 신호모니터-호흡의 데이터를 이용하여 호흡크기(displacement)와 호흡주기(period)의 변동성을 Root mean square error (RMSE)를 적용하여 정량적으로 비교 분석하였다. 호흡의 변동성을 분석한 결과 신호모니터-호흡은 자유호흡과 비교하여 호흡크기의 경우 최대 40%, 호흡주기의 경우 최대 76%까지 RMSE 값이 감소하였으며, 모든 지원자들의데이터를 분석한 결과 평균적으로 호흡주기의 경우 RMSE 값이 55% 감소되었고, 호흡크기의 경우 33% 감소하였다. 본연구에서 개발한 호흡연습장치는 실험대상자의 고유한 호흡패턴을 이용하여 규칙적인 호흡을 유도했기 때문에 피실험자는 큰 노력 없이도 신호모니터-호흡을 따라 할 수 있었다. 따라서 규칙적인 호흡을 오랜 시간 지속시킬 수 있다는 측면에서 장점을 가질 수 있으며, 4D RT, 4D CT를 시행 할 경우 규칙적인 호흡을 통해 효율성과 정확성을 향상 시킬 수있다.
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Markus S / 2006 / Development and application of a real-time monitoring and feedback system for deep inspiration breath hold based on external marker tracking / Med Phys 33:2868~2877
Keall PJ / 2006 / The management of respiratory motion in radiation oncology report of AAPM TG 76 / Med Phys 33:3874~3900
Shirato H / 2000 / Four-dimensional treatment planning and fluoroscopic real-time tumor tracking radiotherapy for moving tumor / Int J Radiat Oncol Biol Phys 48:435~442
Ramsey CR / 1999 / Clinical efficacy of respiratory gated conformal radiation therapy / Med Dosim 24:115~119
Hanley J / 1999 / Deep inspiration breath-hold technique for lung tumors: the potential value of target immobilization and reduced lung density in dose escalation / Int J Radiat Oncol Biol Phys 45:603~611
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Ramsey CR / 1999 / Clinical efficacy of respiratory gated conformal radiation therapy / Med Dosim 24:115~119
Hanley J / 1999 / Deep inspiration breath-hold technique for lung tumors: the potential value of target immobilization and reduced lung density in dose escalation / Int J Radiat Oncol Biol Phys 45:603~611
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