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  • [J Appl Clin Med Phys.] Development of a novel program for conversion from tetrahedral-mesh-based phantoms to DICOM dataset for radiation treatment planning: TET2DICOM

    연세대 / 천보위, 이세형, 한민철*, 민철희*

  • 출처
    J Appl Clin Med Phys.
  • 등재일
    2021 Oct 11.
  • 저널이슈번호
    doi: 10.1002/acm2.13448. Online ahead of print.
  • 내용

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    Abstract
    Purpose: Tetrahedral mesh (TM)-based computational human phantoms have recently been developed for evaluation of exposure dose with the merit of precisely representing human anatomy and the changing posture freely. However, conversion of recently developed TM phantoms to the Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) file format, which can be utilized in the clinic, has not been attempted. The aim of this study was to develop a technique, called TET2DICOM, to convert the TM phantoms to DICOM datasets for accurate treatment planning.

    Materials and methods: The TM phantoms were sampled in voxel form to generate the DICOM computed tomography images. The DICOM-radiotherapy structure was defined based on the contour data. To evaluate TET2DICOM, the shape distortion of the TM phantoms during the conversion process was assessed, and the converted DICOM dataset was implemented in a commercial treatment planning system (TPS).

    Results: The volume difference between the TM phantoms and the converted DICOM dataset was evaluated as less than about 0.1% in each organ. Subsequently, the converted DICOM dataset was successfully implemented in MIM (MIM Software Inc., Cleveland, USA, version 6.5.6) and RayStation (RaySearch Laboratories, Stockholm, Sweden, version 5.0). Additionally, the various possibilities of clinical application of the program were confirmed using a deformed TM phantom in various postures.

    Conclusion: In conclusion, the TM phantom, currently the most advanced computational phantom, can be implemented in a commercial TPS and this technique can enable various TM-based applications, such as evaluation of secondary cancer risk in radiotherapy.

     

     

    Affiliations

    Bo-Wi Cheon  1 , Se Hyung Lee  2   3 , Min Cheol Han  4 , Chul Hee Min  1 , Haegin Han  2 , Chan Hyeong Kim  2 , Jin Sung Kim  4
    1 Department of Radiation Convergence Engineering, Yonsei University, Wonju, Korea.
    2 Department of Nuclear Engineering, Hanyang University, Seoul, Korea.
    3 Department of Radiation Oncology, Bundang Jesaeng General Hospital, Seongnam, Korea.
    4 Department of Radiation Oncology, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Korea.

  • 키워드
    CT; DICOM; clinical software; tetrahedral-mesh phantom; voxelization.
  • 연구소개
    인체 해부학의 세부사항(예: 호흡기 기관, 눈 등)을 정밀하게 구현 가능한 사면체면 기반 전산팬텀은 방사선 종양학 및 영상학과 같은 여러 분야에서 큰 관심의 대상입니다. 본 논문은 사면체면 기반 구조물과 상업용 치료 계획 시스템(TPS) 간의 호환성 평가 및 임상 적용을 위해 사면체면 기반 전산팬텀을 DICOM 형식으로 변환하는 TET2DICOM이라는 새로운 변환 프로그램을 개발하는 것을 목표로 합니다. 본 프로그램은 사면체면 구조물 파일 형식(*.ele, *.node)을 DICOM CT Image 및 DICOM RT Structure를 포함한 DICOM 데이터세트(*.dcm)로 변환하도록 설계되었습니다. 우선, 사면체면 전산팬텀이 복셀화되어 DICOM CT Image가 생성되며, 사용자가 정의 가능한 인체 장기윤곽 정보를 자동적으로 생성하여 DICOM RT Structure가 생성됩니다. 본 연구진은 TET2DICOM의 성능을 검증하기 위국제방사선방호위원회(ICRP) 위원회에서 최근에 구축한 메쉬형 기준 전산팬텀(MRCP)를 본 프로그램에 적용하고 DICOM으로 변환 하였습니다. 변환된 DICOM 파일은 상용 TPS인 RayStation에서 성공적으로 구현되었습니다. 본 연구진은 사면체면 기반 전산팬텀을 DICOM 형식 파일로 변환할 수 있는 간단하지만 유용한 독립 실행형 프로그램인 TET2DICOM을 개발했습니다. 이 프로그램은 임상 연구 및 후향적 연구에 사용될 수 있을 것으로 기대되며, 향후 병렬계산 및 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)가 지원되도록 추가연구가 수행될 예정입니다.
  • 편집위원

    국내에 디지털 휴먼팬톰 분야의 상당한 기술을 보유하고 있는 것으로 알고 있는데, 사면체를 기반으로한 디지털 팬톰을 구성해서 상용프로그램에 여러 가지 자세로 적용될 수 있음을 보였다. 앞으로 디지털 팬톰을 사용한 응용분야가 기대된다.

    2022-01-05 13:42:02

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