KR100513692B1 - 방사선량 측정용 비균질팬텀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선량 측정용 비균질팬텀에 관한 것이다. 이는 방사선 방출부로부터 조사되는 방사선을 받아들여 그 선량(線量)을 측정하는 것으로, 소정두께를 가지며 외부로부터 조사된 방사선을 통과시키되 신체의 소정부위의 조직밀도에 상응하는 전자밀도를 가져 방사선이 신체조직의 소정부위를 통과한 후의 에너지준위와 같아지도록 하는 다수의 단위플레이트를 적층하여 구성한 플레이트적층체와; 상기 플레이트적층체의 원하는 위치에 설치되어 단위플레이트를 통과한 방사선의 에너지준위를 측정하는 측정수단과; 상기 플레이트적층체를 지지하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 방사선량 측정용 비균질팬텀은, 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 특히 인체내의 소정부위의 조직의 밀도와 대응하는 조직 밀도를 갖는 다수의 플레이트부재를 적용함으로써 체내의 모든 깊이 및 부위에서의 방사선량을 정확히 예측할 수 있으며 이러한 결과를 이용하여 방사선치료장치 등의 정도관리의 용도로도 사용할 수 있음은 물론 인체 비균질 영향을 평가하는 다른 실험에도 응용할 수 있는 효과가 있다.

Description

방사선량 측정용 비균질팬텀{Heterogeneous phantom for radiation dosimetry}

본 발명은 각종 방사선 출력장치에서 발생하는 방사선량(放射線量)을 측정하는 계측장치에 관한 것으로서, 특히 고에너지의 방사선을 출력하는 의료용 선형가속기로부터 출력되는 방사선의 선량(線量)을 계측하는 방사선량 측정용 비균질팬텀에 관한 것이다.

의료용으로 사용되는 방사선 중 치료방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포를 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 죽게 하거나 환자의 고통을 경감하기 위해 사용된다.

이러한 방사선 치료는 예컨대 수술을 한 뒤 암 세포가 남아 있을 가능성이 높은 경우 재발을 방지하기 위해서, 또는 수술을 하지 못하는 경우, 또는 수술보다는 방사선 치료가 더 효과적인 경우, 또는 수술과 방사선 치료를 같이 병행하여 환자의 삶의 질을 높이고자 하는 경우, 또는 항암 약물 치료와 함께 항암 효과를 극대화하기 위해서 행해진다.

한편, 상기 방사선치료는 선형가속기(linear accelerator)라고 하는 고가의 의료장비에 의해 이루어진다. 상기 선형가속기는 엑스레이 및 전자선을 출력할 수 있고 출력 에너지조절과 높은 선량율이 가능하여 현재 방사선 치료의 표준장비로 사용되고 있다.

상기 선형가속기로 방사선 치료를 수행할 때에 무엇보다 중요한 것은 선형가속기가 적당한 에너지의 방사선을 출력하도록 하는 것이다. 종양의 상태나 크기 또는 깊이에 대응한 최적 에너지의 방사선을 조사하여야 최대의 치료효과를 거둘 수 있으므로 선형가속기가 최적의 에너지를 갖는 방사선을 출력하도록 하는 것은 매우 중요한 일이다.

이에 따라 선형가속기를 사용하기 전에 선형가속기가 제대로 작동하는지 특히 방사선량의 조절이 정상적으로 이루어져 필요한 에너지의 방사선을 출력하는지 등의 동작 정밀성을 미리 체크하여야 한다. 이를 정도관리(Quality Control)라고 하며 실제로 병원에서 주기적 또는 비주기적으로 정도관리를 수행한다.

상기 정도관리를 위해 다양한 종류의 방사선량 계측장치가 사용되고 있다. 상기 방사선량 계측장치는 방사선방출부의 하부에서 방사선을 조사(照射)받고 조사된 에너지의 크기에 대응하는 신호를 발생하여 외부로 알려주는 기본 메카니즘을 갖는다.

그러나 종래의 방사선량 계측장치는 대부분 수입에 의존하고 있으며 더욱이 그 가격이 수만 내지 수십만 달러에 이르러 병원 재정상 이러한 계측장치를 보유 및 운용하기가 사실상 쉽지 않다. 이러한 계측장치가 없이는 방사선 에너지 크기를 환자 종양의 특성에 맞추어 최적화하기가 불가능하므로 최적의 방사선을 처방할 수 없게 되어 치료효과가 매우 낮으며 경우에 따라 환자에게 필요이상의 강한 에너지의 방사선을 가하여 의료 사망사고를 일으킬 수 도 있다.

또한 종래 대부분의 방사선량 계측장치는 장치를 세팅하는데 시간이 많이 소요된다는 문제가 있었다. 따라서 바쁜 아침마다 장치를 일일이 정도관리하기가 간단치 않고 시간이 오래 걸리며 번거로워 정도관리 자체가 소홀해 질 수 있는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 특히 인체내의 소정부위의 조직의 밀도와 대응하는 조직 밀도를 갖는 다수의 플레이트부재를 적용함으로써 체내의 모든 깊이 및 부위에서의 방사선량을 정확히 예측할 수 있으며 이러한 결과를 이용하여 방사선치료장치 등의 정도관리의 용도로도 사용할 수 있음은 물론 인체 비균질 영향을 평가하는 다른 실험에도 응용할 수 있는 방사선량 측정용 비균질팬텀을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 방사선 방출부로부터 조사되는 방사선을 받아들여 그 선량(線量)을 측정하는 것으로, 소정두께를 가지며 외부로부터 조사된 방사선을 통과시키되 신체의 소정부위의 조직밀도에 상응하는 전자밀도를 가져 방사선이 신체조직의 소정부위를 통과한 후의 에너지준위와 같아지도록 하는 다수의 단위플레이트를 적층하여 구성한 플레이트적층체와; 상기 플레이트적층체의 원하는 위치에 설치되어 단위플레이트를 통과한 방사선의 에너지준위를 측정하는 측정수단과; 상기 플레이트적층체를 지지하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 단위플레이트는 동일한 넓이의 사각판으로서, 아크릴로 제작된 아크릴플레이트와, 테프론으로 제작된 테프론플레이트와, 코르크(cork)로 제작된 코르크플레이트와, 아크릴로 제작되되 그 테두리부를 제외한 중앙부가 관통되어 중앙에 공간부를 제공하는 공간플레이트를 포함하고, 상기 플레이트적층체에 있어서 단위플레이트는 적어도 한 종류 이상이 선택적으로 사용되며 사용되는 종류의 단위플레이트는 적어도 한 개 이상이 사용되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 단위플레이트는 사각의 아크릴플레이트이며, 적어도 하나의 아크릴플레이트에는 그 내부에 공간부를 제공하는 하나 이상의 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아크릴플레이트의 관통구멍에는 일정두께의 코르크판, 테프론판, 티타늄판 중 선택된 하나가 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측정수단은 일정두께의 아크릴판으로서 그 일측면에 다수의 수용홈이 형성되어 있는 TLD지지플레이트와, 상기 각 수용홈에 삽입 설치되는 열형광선량계(TLD)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 측정수단은 일정두께의 아크릴판으로서 그 내부에 튜브형 이온챔버를 삽입 설치할 수 있는 설치구가 형성되어 있는 이온챔버설치플레이트와, 상기 설치구에 삽입 장착되는 이온챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임은; 플레이트적층체의 상부에 위치하며 플레이트적층체의 상단 에지부를 커버하는 상부프레임과, 상기 플레이트적층체의 하부에 위치하며 플레이트적층체의 하단 에지부를 지지하는 하부프레임과, 상기 상부프레임과 하부프레임을 연결하며 상부프레임과 하부프레임을 서로에 대해 근접하는 방향으로 가압 하는 연결구(連結具)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀의 사용예를 나타내 보인 도면으로서 본 실시예에서는 방사선 방출 장치로서 선형가속기(11)를 예로 들었다.

공지의 사실과 같이, 보통 선형가속기(11)는 본체(13)와 상기 본체(13)에 연결되며 본체(13)에 대해 축회전가능한 회전갠트리(15)로 구성된다. 상기 본체(13)내에는 고전압발생장치나 마이크로웨이브발생장치 등이 내장되어 있고, 회전갠트리(15)의 내부에는 전자를 가속시키는 가속관과 자기장발생장치와 방사선방출부(16) 등이 내장되어 있다. 또한 상기 회전갠트리(15)의 측부에는 테이블(19)이 위치한다. 상기 테이블(19)은 치료할 환자가 드러눕는 장소로서 수평 및 수직 위치조절이 자유롭다.

한편, 본 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀(21)은 상기 방사선방출부(16)의 연직 하부에 위치하여 하향 조사되는 방사선을 그 내부로 통과시키며 방사선의 에너지준위를 파악한다. 이를 위해 상기 비균질팬텀(21)의 내부에는 방사선의 에너지준위를 측정하는 계측기구가 설치된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀의 사시도이다.

기본적으로 본 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀(21)은, 다수의 사각 아크릴판을 적층하여 구성한 플레이트적층체(31)와, 상기 플레이트적층체(31)의 하부에서 플레이트적층체(31)의 하단 에지부를 지지하는 하부프레임(25)과, 상기 플레이트적층체(31)의 상부에 위치하며 플레이트적층체(31)의 상단 에지부를 커버하는 상부프레임(23)과, 상기 플레이트적층체(31)의 대각선 방향에 수직으로 위치하며 플레이트적층체(31)가 가지런히 위치하도록 플레이트적층체(31)를 지지하는 한 쌍의 지지브라켓(73)과, 상기 상부프레임(23)과 하부프레임(25)을 연결하기 위한 연결구(連結具)로서 네 개의 연결로드(27) 및 고정너트(29)를 포함하여 구성된다.

상기 플레이트적층체(31)는 다양한 두께를 갖는 다수의 단위플레이트(도 4 및 도 5의 39 내지 47)를 적층하여 구성된 적층체이다. 상기 각 단위플레이트는 사각판으로서 그 넓이는 모두 동일하며 다만 그 두께가 상이하다.

상기 단위플레이트는 투명한 아크릴로 제작하여 외부에서 조사된 방사선을 내부로 받아들여 통과시키도록 한다. 잘 알려진 바와같이 아크릴은 그 밀도가 인체내의 일반조직의 밀도와 비슷하므로 인체조직을 모사할 때 주로 사용하는 물질이다. 이와같이 단위플레이트를 아크릴로 제작함으로서 인체내의 소정깊이에 도달할 방사선의 선량을 플레이트적층체(31)의 같은 깊이에 도달한 방사선의 선량을 통해 알 수 있는 것이다.

상기 단위플레이트(39 내지 47)의 두께는 특별히 정해지지 않으나 본 실시예에서는 제 1플레이트(도 4의 39)의 두께는 5cm, 제 2플레이트(41)의 두께는 2cm, 제 3플레이트(43)는 1cm, 제 4플레이트(45)는 0.5cm로 하였고, 또한 후술할 테프론플레이트(도 6의 49)와 코르크플레이트(도 7의 51) 및 공간플레이트(도 8의 53)의 두께는 1cm로 정하였다.

그러나 상기한 바와같이 각 단위플레이트의 두께는 경우에 따라서 얼마든지 달라질 수 있어 상기 두께 이외의 다른 두께를 가질 수 도 있다. 예컨대 플레이트적층체(31)의 깊이를 보다 정밀하게 조절하기 위해서 0.1mm 나 0.2mm 두께의 단위플레이트를 사용할 수 도 있는 것이다. 동일한 두께의 단위플레이트에 있어서도 그 개수를 필요에 맞게 가감할 수 있음은 물론이다.

방사선량 측정시 상기 각 단위플레이트의 사용 개수가 달라질 경우 플레이트적층체(31)의 전체적인 높이가 달라지게 됨은 물론이다. 상기 플레이트적층체(31)를 구성하는 단위플레이트의 적층순서는 필요에 따라 얼마든지 변경 가능하다. 상기와 같은 플레이트적층체(31)의 높이변화에 대응하기 위하여 상기 연결구를 구성하는 연결로드(27)의 외주면에 수나사산(27a)을 형성하여 연결로드(27)가 상부프레임(23)을 상향 관통한 상태로 고정너트(29)에 결합하도록 하였다.

도 3은 상기 도 2에 도시한 비균질팬텀의 분해 사시도이다.

도시한 바와같이, 하부프레임(25)은 플레이트적층체(31)의 하단 테두리와 접하며 지지력을 제공할 수 있도록 중앙부가 관통되어 있는 사각판의 형태를 갖는다. 상기 하부프레임(25)의 상면에는 하부프레임(25)에 대해 플레이트적층체(31)가 전후좌우로 상대 이동하지 못하도록 최하측 단위플레이트의 에지부를 수용하는 지지홈(37)과 상기 지지브라켓(73)의 하단부를 지지하는 브라켓지지홈(75)과 고정구(35)가 형성되어 있다.

상기 브라켓지지홈(75)은 하부프레임(25)의 네 귀퉁이에 형성되어 있는 홈으로서 하부프레임(25)에 플레이트적층체(31)가 안착되었을 때 플레이트적층체(31)의 모서리부 하단 외측면과 자신의 내측벽 사이에 홈을 형성하여 지지브라켓(73)의 하단부를 그 내부에 삽입 고정한다.

상기 지지브라켓(73)은 ㄱ자의 단면형태를 가지는 하나의 지지기둥이다. 상기 지지브라켓(73)은 플레이트적층체(31)를 사이에 두고 대각선 방향에 위치한다. 상기 지지브라켓(73)은 그 내측면으로 플레이트적층체(31)를 지지하여 플레이트적층체(31)가 항상 가지런하게 위치하도록 지지한다. 상기 지지브라켓(73)은 그 하단부가 상기 브라켓지지홈(75)에 지지된 상태로 상부로 연장되어 상부프레임(23)의 브라켓관통구(77)에 삽입 고정된다.

상기 고정구(35)는 일정깊이를 갖는 원통형 홈으로서 브라켓지지홈(75)과 마찬가지로 하부프레임(25)의 네 귀퉁이부에 위치하며 연결로드(27)의 하단부를 그 내부에 수용 고정시킨다.

상기 연결구를 이루는 연결로드(27)는 일정직경을 갖는 봉형 부재로서 길이방향으로 대략 절반정도의 외주면에는 수나사산(27a)이 형성되어 있다. 상기 연결로드(27)는 그 하단부가 상기 고정구(35)의 내부에 고정된 상태로 수직으로 연장되어 수나사산(27a)이 형성되어 있는 상단부가 상부프레임(23)의 관통구멍(33)을 상향 통과한다. 상기 관통구멍(33)을 통과한 연결로드(27)에는 고정너트(29)가 나사 결합한다.

상기 상부프레임(23)은 상기 하부프레임(25)과 같이 중앙부가 비어있는 사각 프레임으로서 그 저면에 플레이트적층체(31)의 상단 에지부를 수용 지지하는 지지홈(미도시)이 형성되어 있고 네 귀퉁이부에는 브라켓관통구(77) 및 관통구멍(33)이 마련되어 있다. 상기 관통구멍(33)은 고정구(35)의 연직 상부에 위치하며 브라켓관통구(77)는 브라켓지지홈(75)의 연직 상부에 위치함은 물론이다.

상기 관통구멍(33)은 연결로드(27)의 상단부를 통과시키는 구멍이며, 브라켓관통구(77)는 상기 지지브라켓(73)의 상단부를 수용하여 지지하는 구멍이다. 상기 브라켓관통구(77)는 지지브라켓(73)의 단면과 대응하여 ㄱ자의 형상을 취한다.

상기 상부프레임(23)은 플레이트적층체(31)의 상단부에 올려진 상태로 상기 연결구, 즉 네 개의 연결로드(27) 및 고정너트(27)를 통해 하부프레임(25)에 대해 고정된다. 상기 관통구멍(33)을 상향 통과한 연결로드(27)의 수나사산(27a)에 고정너트(29)를 나사 결합시킴으로써 플레이트적층체(31)를 사이에 위치시킨 상태의 상부프레임(23)과 하부프레임(25)의 결합이 이루어지는 것이다. 상기 수나사산(27a)에 대해 고정너트(29)를 보다 강하게 죄면 플레이트적층체(31)가 그만큼 강하게 압착됨은 물론이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 플레이트적층체의 일 예를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 플레이트적층체(31)에 적용할 수 있는 단위플레이트는, 제 1플레이트(39)와, 제 2플레이트(41)와, 제 3플레이트(43)와, 제 4플레이트(45) 및 제 5플레이트(도 5의 47)와, 중간플레이트(42)로 이루어진다. 상기 제 1플레이트(39) 내지 제 5플레이트(47) 및 중간플레이트(42)는 모두 아크릴로 제작된다.

아울러 상기한 바와같이 동일사이즈의 단위플레이트의 개수를 필요에 따라 적절히 가감 할 수 있는 바, 본 도면에서는 제 1플레이트(39)를 두 개 적용하였지만 예컨대 3개나 5개 적용할 수 도 있고, 제 2플레이트(41)도 이를테면 한 개만 사용하거나 아니면 10개를 사용할 수 도 있는 것이다. 다른 단위플레이트에서도 마찬가지이다.

상기 제 3플레이트(43)의 일측부의 일정 위치에는 관통구멍(43a)이 형성되어 있다. 상기 관통구멍(43a)은 사각 관통구멍으로서 필요에 따라 비워둘 수 도 있고 후술할 코르크판(55)이나 테프론판(57) 또는 티타늄판(59)을 수용할 수 도 있다. 상기 코르크판(55)과 테프론판(57) 및 티타늄판(59)에 대해서는 후술된다.

상기 중간플레이트(42)는 상기 제 3플레이트(43)와 동일한 크기의 플레이트이지만 상기 관통구멍(43a)이 형성되어 있지 않다. 따라서 상기 제 3플레이트(43)의 하부에 위치하여 제 3플레이트(43)의 관통구멍(43a)에 수용된 코르크판(55)이나 테프론판(57)이나 티타늄판(59)을 지지할 수 있다. 하지만 상기 제 4플레이트(45)가 중간플레이트(42) 두께의 절반이므로 중간플레이트(42)를 사용하지 않고 제 4플레이트(45)를 두 장 겹쳐서 사용할 수 도 있다.

상기 제 4플레이트(45)는 플레이트적층체(31)의 필요한 위치 예컨대 플레이트적층체(31)의 최상층이나 아니면 중간의 어느 부분에라도 끼워 사용할 수 있는 사각 아크릴판이다.

도 5는 상기 도 2에 도시한 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용 할 수 있는 제 5플레이트를 도시한 사시도이다.

상기 제 5플레이트(47)는 제 3플레이트(43)와 동일한 사이즈를 가지며 다만 두 개의 관통구멍(47a)을 갖는다. 상기 관통구멍(47a)은 제 3플레이트(43)에서와 마찬가지로 비워둘 수 도 있고 코르크판(55)이나 테프론판(57)이나 티타늄판(59)을 수용할 수 도 있다.

한편, 상기 코르크판(55)을 이루는 코르크(cork)의 조직밀도는 인체의 폐(肺)의 조직밀도에 대응하는 것으로 예컨대 제 5플레이트(47)를 소정 높이만큼 쌓고 각 관통구멍(47a)에 코르크판(55)을 채운 상태로 상부에서 방사선을 가하면 다수의 코르크판(55)을 두께 방향으로 통과한 방사선의 원하는 깊이에서의 에너지 준위를 알 수 있으므로 이를 통해 실제 인체내 폐의 동일 깊이에 가해지는 방사선의 세기를 알 수 있게 되어 방사선치료계획을 정확히 수립할 수 있게 해준다.

또한 상기 테프론판(57)을 이루는 테프론재질은 인체내의 뼈의 조직밀도와 대응하고 티타늄판(59)을 이루는 티타늄재질은 각종 보철물의 조직밀도와 대응한다. 상기 보철물이라 함은 외과적 수술을 통해 인체내에 삽입되어 있는 각종 금속성 부재를 가리킨다.

상기 플레이트적층체(31)의 내부에 테프론플레이트(도 6의 49)를 설치하는 것은 테프론플레이트를 통과한 방사선의 선량을 알기 위한 것이다. 이를테면, 암환자의 종양이 뼈의 하부에 숨어있을 경우 필요한 크기의 방사선량이 뼈를 통과하여 종양에 도달하여야 하므로 테프론플레이트를 뼈의 두께에 해당하는 두께만큼 적층한 상태로 방사선을 조사하여 테프론플레이트를 통과한 후의 방사선량을 알아냄으로써 실제 시술시 뼈를 통과해 종양에 가해질 방사선량을 알아낼 수 있어 선형가속기의 파워를 치료계획에 맞추어 정확히 세팅 할 수 있는 것이다.

상기 티타늄판(도 11의 59)도 테프론판(57)과 동일한 기능을 하는 것임은 물론이다. 즉, 티타늄판(도 11의 59)도 플레이트적층체(31)의 필요 위치에 설치된 상태로 방사선을 통과시켜 그 하부의 방사선량을 알 수 있도록 한다. 상기 티타늄판(59)은 체내의 보철물과 대응하는 밀도를 가지므로 환자의 몸속에 보철물이 있고 종양이 상기 보철물의 하부에 위치하였을 경우 상기 티타늄판(59)을 사용하여 보철물의 하부에 위치한 종양에 가해질 방사선량을 미리 알 수 있게 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 테프론플레이트의 사시도이다.

상기 테프론플레이트(49)는 테프론으로 제작된 사각판으로서 그 사이즈는 제 3플레이트(43)와 같게 할 수 있다. 상기 테프론플레이트(49)는 필요시 플레이트적층체(31)의 원하는 위치에 개재되어 방사선을 통과시킨다. 상기 테프론플레이트(49)의 기본 기능은 상기한 테프론판(57)과 같다.

아울러, 상기 테프론플레이트의 두께는 다양하게 변형할 수 있으며 서로 다른 두께를 갖거나 같은 두께를 갖는 다수의 테프론플레이트를 적절히 조합하여 사용한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 코르크플레이트(51)의 사시도이다.

상기 코르크플레이트(51)도 테프론플레이트(49)와 동일한 사이즈를 갖는다. 또한 필요에 따라 서로 다른 두께를 갖거나 같은 두께를 갖는 다수의 코르크플레이트를 필요에 따라 적절히 조합하여 사용할 수 있음은 물론이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 공간플레이트(53)의 사시도이다.

도시한 바와같이, 공간플레이트(53)는 그 테두리를 제외한 중앙부가 관통되어 공간부(53a)를 제공하는 플레이트이다. 상기 공간플레이트(53)는 그 위아래 적층된 플레이트를 자신의 두께만큼 이격시켜 신체내의 빈 공간을 모사하는 플레이트로서 아크릴로 제작한다.

상기 공간플레이트(53)의 사이즈는 제 3플레이트(43)와 같게 할 수 있다. 아울러 상기한 테프론플레이트와 마찬가지로 상이하거나 또는 동일한 두께를 갖는 다수의 공간플레이트를 필요에 따라 적절히 조합 적층하여 사용할 수 있다.

한편 상기한 테프론플레이트(49)나 코르크플레이트(51) 또는 공간플레이트(53)는 하나씩 사용되지 않고 적어도 두 개 이상을 조합하여 사용한다. 이는 인체의 내부 구조가 비균질하기 때문이다. 상기 플레이트적층체(31)에 대한 상기 플레이트(49,51,53)의 위치 및 각 플레이트의 조합예는 무수히 많으며 그 일예를 도 14에 도시하였다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 코르크판과 테프론판과 티타늄판을 차례로 도시한 사시도이다.

도시한 바와같이, 코르크판(55)과 테프론판(57) 및 티타늄판(59)은 직사각판의 형태를 취하며 상기 제 3플레이트(43)나 제 5플레이트(47)의 관통구멍(43a,47a)에 끼워진다. 상기 코르크판(55)과 테프론판(57) 및 티타늄판(59)의 두께는 제 3 및 제 5플레이트(43,47)의 두께와 동일하게 제작할 수 있으며 다르게 제작할 수 도 있다.

상기 코르크판과 테프론판 및 티타늄판의 기본 기능은 상기한 바와 같으며 대부분의 경우 단독으로 사용되지 않고 상호 조합하여 사용된다.

한편, 상기한 플레이트적층체(31)의 내부에는 플레이트적층체(31)의 내부로 입사한 방사선의 선량을 계측하기 위한 계측장치가 설치된다. 본 실시예에서 상기 계측장치로 열형광선량계(TLD)나 이온챔버(ion chamber)를 적용하였다. 상기 열형광선량계나 이온챔버를 플레이트적층체(31)내의 소정 위치에 설치하기 위하여 기구고정플레이트가 구비된다.

상기 기구고정플레이트로는 TLD지지플레이트(61)이나 이온챔버설치플레이트(도 13의 63)가 사용된다. 상기 기구고정플레이트는 소정두께를 가지며 상기 플레이트적층체(31)의 원하는 위치에 개재되는 것으로서 각 단위플레이트나 테프론, 코르크, 티타늄층을 통과한 방사선의 에너지준위를 측정하는 계측기구를 고정 지지하는 것이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 사용할 수 있는 TLD지지플레이트를 도시한 사시도이다.

도 12를 참조하면, TLD지지플레이트(61)는 다른 플레이트와 마찬가지로 사각판의 형태를 취하며 그 상면에는 다수의 수용홈(61a)을 갖는다. 상기 수용홈(61a)은 원통형 홈으로서 그 내부에 열형광디텍터(A)를 수용한다. 상기 수용홈(61a)은 TLD지지플레이트(61)의 중심을 기준으로 열십자의 패턴 형태로 배열된다.

열형광디텍터(67)를 상기와 같이 열십자로 배열함으로써 넓은 범위에 걸쳐 방사선의 선량을 알 수 있음은 물론 플레이트적층체(31)를 통과한 방사선의 동일평면에서의 상대적 에너지 준위분포까지 파악할 수 있다.

상기 TLD지지플레이트(61)의 두께는 가급적 얇게 하여 비균질의 영향을 최소화한다. 상기 TLD지지플레이트(61)의 두께는 대략 0.1cm보다 얇게 함이 좋다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 사용할 수 있는 이온챔버설치플레이트를 도시한 사시도이다.

도시한 바와같이, 이온챔버설치플레이트(63)는 아크릴로 제작된 사각판으로서 그 중앙에는 설치구(63a)가 형성되어 있다. 상기 설치구(63a)는 공지의 이온챔버를 삽입하는 원형단면을 갖는 튜브형 공간이다. 상기 설치구(63a)는 이온챔버설치플레이트(63)의 일측 두께면으로부터 이온챔버설치플레이트(63)의 내부로 수평 연장되어 있다.

도 14a,14b,14c 및 도 15a,15b,15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀의 여러 사용예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 14a를 참조하면, 제 1플레이트(39)와, 제 2플레이트(41)와, 이온챔버설치플레이트(63)와, 제 2플레이트(41)와, 코르크플레이트(51)와, 공간플레이트(53)와, 제 2플레이트(41)와, 테프론플레이트(49)와, 제 4플레이트(45)가 차례로 적층되어 플레이트적층체(31)를 구성하고 있다.

상기 플레이트적층체(31)의 적층순서나 적용된 플레이트의 종류는 요구되는 조건에 따라서 변경되는 것임은 상기한 바와같다. 아울러 상기 이온챔버설치플레이트(63)의 설치구(63a)의 내부에는 이온챔버(69)가 설치되어 있다.

상기와 같이 적층 구성된 플레이트적층체(31)에 방사선이 조사되면 방사선은 상기 순서의 역순으로 하향 이동한다. 즉 제 4플레이트(45)를 통과한 방사선은 테프론플레이트(49)를 지나 제 2플레이트(41)를 통과한 후 공간부(53a)와 코르크플레이트(51)를 거쳐 다른 제 2플레이트(41)를 지난 후 비로소 이온챔버(69)에 도달한다.

상기 이온챔버(69)는 조사된 방사선의 선량을 감지하고 그 내용을 외부의 작업자에게 알려준다. 본 도면상 상기 이온챔버(69)에 의해 감지된 방사선량은 인체의 일반조직과 뼈와 폐조직을 차례로 통과한 후의 방사선의 선량에 대응하는 에너지를 갖는 방사선이다.

마찬가지로 도 14b를 참조하면, 방사선이 제 4플레이트(45)를 통과한 후 코르크플레이트(51)와 테프론플레이트(49) 및 공간플레이트(53)를 차례로 거쳐 제 2플레이트(41)를 통과하여 TLD지지플레이트(61)에 도달하고 있음을 알 수 있다. 상기 TLD지지플레이트(61)의 전체면에 분포되어 있는 열형광디텍터(67)는 해당위치에서의 방사선의 선량을 기억하며 공지의 방법을 통해 사용자에게 알려준다.

상기와 같은 적층패턴은 방사선을 조사할 타켓 부위를 둘러싸는 체내의 비균질조직의 구성에 대응하여 설계되는 것임은 물론이다.

계속하여 도 14c를 참조하면, 제 1플레이트(39)와 제 2플레이트(41)의 사이에 필름(71)이 개재되어 있음을 알 수 있다. 따라서 상기 필름(71)에는 제 4플레이트(45)와 코르크플레이트(51)와 제 4플레이트(45)와 테프론플레이트(49)와 공간플레이트(53)와 두 장의 제 2플레이트(41)를 차례로 통과한 방사선이 도달하게 된다.

상기 필름(71)은 추후 현상되어 필름이 위치한 깊이에서의 방사선 에너지의 평면적 준위를 표시한다.

도 15a,15b,15c에 도시한 플레이트적층체(31)에는 상기한 제 3플레이트(43) 및 코르크판(55)과 테프론판(57)과 티타늄판(59)을 적용하였고 또한 방사선량 계측기구로서 이온챔버(69)와 열형광디텍터(67)와 필름(71)을 각각 설치하였다.

도 15a,15b,15c에 도시한 각 플레이트적층체(31)의 적층 구조는 상기 도 14를 통해 설명한 바와같이 방사선을 조사할 부위를 둘러싸고 있는 조직구조에 대응하도록 조합된 것이다. 따라서 상기 플레이트적층체(31)의 적층구조의 패턴조합은 무수할 만큼 다양할 수 있다.

특히 도 15a,15b,15c에 도시한 플레이트적층체(31)에는 코르크판(55)이나 테프론판(57)이나 티타늄판(59)이 플레이트적층체(31)의 전체면을 커버하지 않고 부분적으로 커버하므로 방사선의 일부는 제 4플레이트(45)와 제 3플레이트(43) 등을 거쳐 바로 방사선량 측정기구에 도달하여 해당 평면에서의 평면적인 에너지 분포를 파악할 수 있게 한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 방사선량 측정용 비균질팬텀은, 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 특히 인체내의 소정부위의 조직의 밀도와 대응하는 조직 밀도를 갖는 다수의 플레이트부재를 적용함으로써 체내의 모든 깊이 및 부위에서의 방사선량을 정확히 예측할 수 있으며 이러한 결과를 이용하여 방사선치료장치 등의 정도관리의 용도로도 사용할 수 있음은 물론 인체 비균질 영향을 평가하는 다른 실험에도 응용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀의 사용예를 설명하기 위해 나타내 보인 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀의 사시도.

도 3은 상기 도 2에 도시한 비균질팬텀의 분해 사시도.

도 4는 상기 도 2에 도시한 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용되는 플레이트적층체의 일 예를 도시한 사시도.

도 5는 상기 도 2에 도시한 방사선량 측정용 비균질 팬텀에 적용할 수 있는 플레이트적층체의 사시도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 테프론플레이트의 사시도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 코르크플레이트의 사시도.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 공간플레이트의 사시도.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 적용할 수 있는 코르크판과 테프론판과 티타늄판을 차례로 도시한 사시도.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 사용할 수 있는 TLD지지플레이트를 도시한 사시도.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀에 사용할 수 있는 이온챔버설치플레이트를 도시한 사시도.

도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 비균질팬텀의 여러 사용예를 설명하기 위하여 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11:선형가속기 13:본체

15:회전갠트리 16:방사선방출부

19:테이블 21:비균질팬텀

23:상부프레임 25:하부프레임

27:연결로드 27a:수나사산

29:고정너트 31:플레이트적층체

33:관통구멍 35:고정구

37:지지홈 39:제 1플레이트

41:제 2플레이트 42:중간플레이트

43:제 3플레이트 43a,47a:관통구멍

45:제 4플레이트 47:제 5플레이트

49:테프론플레이트 51:코르크플레이트

53:공간플레이트 53a:공간부

55:코르크판 57:테프론판

59:티타늄판 61:TLD지지플레이트

61a:수용홈 63:이온챔버설치플레이트

63a:설치구 67:열형광디텍터(TLD)

69:이온챔버(ion chamber) 71:필름

73:지지브라켓 75:브라켓지지홈

77:브라켓관통구

Claims (7)

1. 방사선 방출부로부터 조사되는 방사선을 받아들여 그 선량(線量)을 측정하는 것으로,

   소정두께를 가지며 외부로부터 조사된 방사선을 통과시키되 신체의 소정부위의 조직밀도에 상응하는 전자밀도를 가져 방사선이 신체조직의 소정부위를 통과한 후의 에너지준위와 같아지도록 하는 다수의 단위플레이트를 적층하여 구성한 플레이트적층체와;

   상기 플레이트적층체의 원하는 위치에 설치되어 단위플레이트를 통과한 방사선의 에너지준위를 측정하는 측정수단과;

   상기 플레이트적층체를 지지하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선량 측정용 비균질팬텀.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 단위플레이트는 동일한 넓이의 사각판으로서, 아크릴로 제작된 아크릴플레이트와, 테프론으로 제작된 테프론플레이트와, 코르크(cork)로 제작된 코르크플레이트와, 아크릴로 제작되되 그 테두리부를 제외한 중앙부가 관통되어 중앙에 공간부를 제공하는 공간플레이트를 포함하고, 상기 플레이트적층체에 있어서 단위플레이트는 적어도 한 종류 이상이 선택적으로 사용되며 사용되는 종류의 단위플레이트는 적어도 한 개 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 방사선량 측정용 비균질팬텀.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 단위플레이트는 사각의 아크릴플레이트이며,

   적어도 하나의 아크릴플레이트에는 그 내부에 공간부를 제공하는 하나 이상의 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 방사선량 측정용 비균질팬텀.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 아크릴플레이트의 관통구멍에는 일정두께의 코르크판, 테프론판, 티타늄판 중 선택된 하나가 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 방사선량 측정용 비균질팬텀.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 선택된 하나의 항에 있어서,

   상기 측정수단은 일정두께의 아크릴판으로서 그 일측면에 다수의 수용홈이 형성되어 있는 TLD지지플레이트와, 상기 각 수용홈에 삽입 설치되는 열형광선량계(TLD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선량 측정용 비균질팬텀.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 선택된 하나의 항에 있어서,

   상기 측정수단은 일정두께의 아크릴판으로서 그 내부에 튜브형 이온챔버를 삽입 설치할 수 있는 설치구가 형성되어 있는 이온챔버설치플레이트와, 상기 설치구에 삽입 장착되는 이온챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선량 측정용 비균질팬텀.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 프레임은;

   플레이트적층체의 상부에 위치하며 플레이트적층체의 상단 에지부를 커버하는 상부프레임과,

   상기 플레이트적층체의 하부에 위치하며 플레이트적층체의 하단 에지부를 지지하는 하부프레임과,

   상기 상부프레임과 하부프레임을 연결하며 상부프레임과 하부프레임을 서로에 대해 근접하는 방향으로 가압 하는 연결구를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선량 측정용 비균질팬텀.