KR100732533B1 - 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한세포주용 정위기구 - Google Patents

감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한세포주용 정위기구 Download PDF

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임용석
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Abstract

본 발명에 따른 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구는, 하나 이상의 세포웰들(cell wells)로 구성된 세포주(cell line) 용기(50)를 감마나이프 방사선 수술 장치에 넣어 상기 세포웰들 안에 담긴 실험용 세포들에 방사선을 조사할 수 있도록 하는 세포주용 정위기구에 있어서, 2차원 좌표 눈금이 표시된 바닥판(101), 상기 바닥판(101)에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 세포주 용기(50)를 상기 바닥판(101) 위의 소정의 위치에 고정시키는 세포주 용기 고정수단, 및 상기 바닥판(101) 위에 설치되고 하나 이상의 슬라이드 홈을 구비하여 감마나이프 방사선 수술장치용 렉셀프레임(Leksell Frame, 40)과 탈착가능하게 결합될 수 있는 정위기구 결합수단을 구비한다. 본 발명에 따른 세포주용 정위기구는 감마나이프 방사선 장비의 모든 타입(수동 및 자동)에 사용이 가능하고, 세포주의 3차원 좌표 측정이 용이하여 세포 방사선 조사 실험의 정확도를 높일 수 있으며, 자동타입에 의해 세포주를 이동시키면서 방사선을 조사할 수 있으므로 연속적인 방사선 조사 위치 이동이 가능하여 일 효율과 용기 활용율을 높일 수 있는 장점이 있다.
감마나이프, 방사선 조사, 정위기구, 렉셀프레임, 세포, 세포주, 세포주 용 기, 웰 플레이트

Description

감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구{Stereotactic device for cell line plate, which is adaptable for use in the gamma knife radiotherapy surgery equipment}
도1a는 감마나이프 방사선 수술 장치(1)의 개략적 사시도이다.
도1b는 도1a의 감마나이프 방사선 수술 장치(1)의 측단면 구조도이다.
도2는 도1a의 감마나이프 방사선 수술 장치의 콜리메이터 헬멧(10) 및 정위기구 자동위치 조절장치(33)를 도시한 것이다.
도3은 정위기구(40)의 좌표계를 도시한 것이다.
도4는 감마나이프 방사선 수술장치의 방사선 조사에 따라 세포가 받는 영향을 실험하기 위한 실험용 세포들을 넣을 수 있는 세포주 용기(50)의 사시도이다.
도5a는 도4의 세포주 용기(50)를 감마나이프 방사선 수술장치에 넣을 수 있는 종래의 세포주 용기 홀더(70)의 사용상태를 도시한 것이고, 도5b는 상기 세포주 용기 홀더(70)의 구조도이며, 도5c는 종래의 세포주 용기 홀더의 또 다른 구조를 보인 분리사시도이다.
도6a 내지 도6d는 각각 본 발명에 따른 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구(100)의 사시도, 평면도, 측면도 및 저면도이다.
도7은 본 발명에 따른 세포주용 정위기구(100)에 세포주 용기(50)가 고정된 상태를 도시한다.
도8은 본 발명에 따른 세포주용 정위기구(100)에 회전식 가변 고정지지대(130)가 추가로 설치된 상태를 도시한다.
도9a는 본 발명의 세포주용 정위기구(100)가 렉셀프레임(40)에 결합된 상태를 도시하고, 도9b는 수평지지대(123)의 배면도이며, 도9c는 수평지지대(123)와 프레임 부재(401)를 고정시키는 데 사용하는 잠금볼트(123b) 및 잠금너트(123c)의 사시도이고, 도9d는 렉셀프레임(40)에 결합된 세포주용 정위기구(100)가 감마나이프 방사선 수술장치에 장착되는 것을 보인다.
도10a 및 도10b는 본 발명의 세포주용 정위기구(100)가 x-z축 슬라이드(46)를 매개로 렉셀프레임(40)과 결합되는 상태를 도시한다.
도10c는 도10a 및 도10b에 도시된 z축 슬라이드 스틱(47)의 배면도이다.
도11은 감마나이프 방사선 수술장치의 방사선 조사량을 측정할 수 있는 센서가 설치된 전리함(ionization chamber, 200)이 본 발명의 세포주용 정위기구(100)에 장착된 상태를 도시한다.
*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 감마나이프 장치 10: 콜리메이터 헬멧
10a 헬멧뚜껑 11: 결합지지대
12: 릴리스 핸들 20: 차폐방사유닛
21: 차폐문 22: 방사선 경고등
23: 플라스틱 커버 24: 코발트-60 선원(source)
24a: 방사선 빔 채널 25: 차폐물
26: 헬멧장착위치 30: 시술용 침대
30a: 침대 프레임 31: 침대해제핸들
32: 보호판넬 33: 자동위치조절장치
33': 수동위치조절장치 33a: 각도조절 곡선형 바(bar)
40: 정위기구(렉셀프레임) 41, 42: 고정포스트
41b: 결합나사 43: 구멍
45: 좌표공간 46: x-z축 슬라이드
47: z축 슬라이드 스틱 50: 세포주(cell line) 용기
51: 용기본체 51a: 세포 웰(cell well)
52: 용기뚜껑 61a, 61b: 감마앵글편
70, 70': 세포주 용기 홀더 71: 세포주 용기 수용공간
100: 세포주용 정위기구 101: 바닥판
101a: 결합구멍 101b: 밑면 안쪽부분
102: 격자눈금 103: 중심좌표
110, 120: 가변고정지지대 111,121: 조작나사
111a,121a: 볼트 111b,121b: 밀착헤드
111c,121c: 논슬립 부재 112: 측면지지블록
113: 지지블록 122: 수직지지대
123: 수평지지대 124: z축 방향 가변형 슬라이드 홈
125: x축 방향 가변형 슬라이드 홈 130: 회전식 가변고정지지대
131: 수직기둥 132: 조임나사
133: 회전부재 134: 연결팔
134a: 조임나사 135: 조작나사
135a: 볼트 135b: 밀착헤드
135c: 논슬립부재 200: 전리함 홀더
201: 고정볼트 202: 센서커버
203: 연결선 331: x축 자동위치조절부
332: y축 자동위치조절부 333: z축 자동위치조절부
400: 4각형 프레임 401, 402, 403, 404: 프레임
401a: 슬라이드 홈 700: 세포주 용기 카트리지
본 발명은 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구에 관한 것으로서, 특히 감마나이프 장비의 방사선 조사량에 따른 세포주(cell line)들의 변화과정 등을 정확하고 간편하게 실험할 수 있도록 감마나이프 장비에 적합하게 제작된 세포주용 정위기구에 관한 것이다.
감마나이프(Gamma Knife)란 사람의 두개(頭蓋)내 병변에 대하여 환자의 머리 를 절개하지 않고 방사선 수술을 행하는 무혈 뇌수술 장비의 일종으로서, 1967년 스웨덴의 신경외과 의사 렉셀(Leksell)이 개발하였으며, 이 감마나이프를 이용하면 사람의 두개 내에 존재하는 뇌의 동정맥 기형과 각종 뇌종양 등의 뇌질환 병변을 감마선에 의하여 비침습적으로 정밀하게 방사선 수술할 수 있다.
감마나이프는 현존하는 방사선 수술장비 중 최고의 정확도와 안전성을 갖는 장비로 인정되어 1990년대 이후 방사선 수술의 대명사로 확립되었으며, 현재 우리나라를 포함한 전 세계 30여개 국에 약 220 여대가 설치되어 연간 약 50,000건 정도의 방사선 수술이 시행되고 있다.
이하, 도1a 내지 도3을 참고하여 감마나이프 방사선 수술장치(1)의 구조를 설명한다.
도1a는 현재 사용되고 있는 감마나이프 방사선 수술 장치(1)의 사시도이고, 도1b는 도1a의 감마나이프 방사선 수술 장치(1)의 측단면 구조도이다.
도1a 및 도1b를 참고하면, 감마나이프 방사선 수술장치(1)는 차폐방사유닛(20)의 차폐문(21)으로 가려진 안쪽 공간에 방사성 동위원소인 코발트-60 선원들(cobalt-60 radiation source, 24)이 201개가 설치되어 있으며, 각각의 코발트-60 선원들(24)로부터 항시 방출되는 감마선은 내부 시준기와 빔채널(24a) 및 헬멧(helmet, 10)에 형성된 시준공들(collimating holes)을 통과하여 한 점(초점)에 모인다. 이때, 방사선의 초점은 항상 헬멧(10)의 원구 중심에 위치하며 불변이다.
시술용 침대(30)위의 환자가 머리를 놓는 곳에는 정위기구 자동위치조절장치(33)가 설치되며 이 자동위치조절장치(33)에 인접하여 헬멧(10)이 장착된다.
상기 헬멧(10)은 그 주위에 골고루 201개의 시준공들(collimator holes)이 뚫려있는 반구 형상으로서, 방사선 시준기(collimator)라고도 하며, 감마나이프 장비(1)의 내부에 장착된 차폐방사 유닛(shielded radiation unit, 20)과 연결된다.
시술용 침대(30)는 전후로 슬라이딩 가능하며, 시술용 침대(30)가 차폐방사유닛(20)의 안쪽으로 슬라이딩되어 들어가면 헬멧(10)은 도1b에 도시된 헬멧장착 위치(26)로 이동하게 되고, 이때 헬멧(10)의 시준공들은 각각 상기 빔채널들(24a)에 맞춰진다. 상기 감마나이프 방사선 수술장치(1)의 코발트-60 선원들(24)은 항상 감마선을 방출하고 있으므로, 상기 헬멧(10)이 헬멧장착 위치(26)로 이동하여 헬멧(10)의 시준공들이 빔채널들(24a)과 맞춰지면 헬멧(10)안에 위치한 환자의 머리에는 감마선이 조사되게 된다.
시술용 침대(30)의 좌우측에는 보호판넬들(32)이 설치되며, 침대(30)의 후단에는 침대해제핸들(31)이 설치된다.
도2는 도1a의 감마나이프 방사선 수술 장치의 콜리메이터 헬멧(10) 및 정위기구 자동위치 조절장치(33)를 도시한 것이다.
정위기구 자동위치 조절장치(33)는 환자의 머리에 고정된 정위기구(40)를 상하좌우 및 헬멧의 깊이방향 안쪽과 바깥쪽으로 자동으로 이동시킬 수 있는 장치이다. 상기 자동위치 조절장치(33)는 x축(헬멧의 횡단면에서 수평방향), y축(헬멧의 횡단면에서 수직방향) 및 z축(헬멧의 안쪽을 향한 방향)의 3방향으로 정위기구를 이동시킬 수 있도록 x축 자동위치조절부(331), y축 자동위치조절부(332) 및 z축 자동위치조절부(333)로 구성된다. y축 자동위치조절부(332)에 부착된 각도조절 곡선 형 바(33a)는 환자가 위를 향하여 똑바로 누운 상태에서 머리를 앞뒤로 젖히도록 할 때에 이용된다.
시술용 침대(30)의 환자 머리방향 끝에는 헬멧(10)이 결합된다. 헬멧(10)의 양측 가장자리에는 한 쌍의 결합지지대(11)가 형성되어 있으며, 이 결합지지대(11)는 결합공(11b)에 볼트(11a)가 채워짐으로써 각각 시술용 침대(30)와 결합된다. 도2의 도면부호 12는 정위기구(40, 도3 참조)를 정위기구 자동위치조절장치(33)로부터 해제할 수 있는 릴리스 핸들(release handle)이며, 34는 환자용 마이크 및 연결선이다.
도3은 렉셀프레임(정위기구, 40)에 4개의 앞 뒤 고정포스트들(41,42)이 끼워진 상태를 도시한다.
현재 사용되고 있는 감마나이프 방사선 수술 장치(도1a 내지 도2 참조)는 도3에 도시된 바와 같이 정위기구(40)의 4각형 프레임(400)에 수직한 방향, 즉 정위기구(40)가 헬멧(10)에 장착되었을 때에 헬멧(10)의 안쪽을 향한 방향을 z축으로 설정하고, 정위기구(40)의 4각형 프레임(400)으로 이루어진 평면, 즉 상기 z축에 대한 법평면(法平面)을 구성하는 2개의 좌표축을 각각 x축과 y축으로 설정한다.
정위기구(40)의 영점(0,0,0)은 환자가 정위기구(40)를 머리에 썼을 때에 머리 뒤쪽의 오른쪽 모서리가 되는 지점으로 설정되어 있으며, 장비 시운전 또는 장비 점검시 헬멧(10)의 시준공들을 통해 조사되는 방사선 빔들이 한 곳에 모이는 초점은 좌표 중심점 x,y,z=(100,100,100)으로 설정되어 있다. 그리고, 방사선 수술시 방사선 빔의 초점은 도2의 임의의 좌표 중 종양의 위치와 일치한다.
감마나이프 장비를 이용한 방사선 수술의 치료효과를 극대화하기 위해서는, 방사선에 따른 합병증을 최소화하기 위한 방사선량과 조사 방법에 대한 생물학적 이해도를 명확하게 확립할 필요가 있는데, 이를 위해서는 쥐와 같은 작은 동물들을 이용한 동물실험과 세포주 실험이 필요하다. 세포주(cell line) 실험이란, 인체 세포 또는 동물 세포를 격자형의 작은 세포웰(cell wells)들이 있는 세포주 용기(도4 참조)에 넣고 방사선을 조사하여 방사선 조사 초점과 그 부근 지점들에 위치한 각 세포들의 변화상태를 측정하는 실험으로서, 특히 방사선이 병변 위치(초점) 이외의 지점에 위치한 정상세포들에 미치는 영향을 규명하는데 도움이 된다.
도4를 참고하면, 세포주 용기(50)는 용기본체(51)와 용기뚜껑(52)으로 구성되며, 용기본체(51)에는 복수 개의 세포 웰(51a)들이 형성되어 있다. 이 세포 웰들(51a)에 세포를 넣고 감마나이프 장비에 장착한 다음 방사선 조사 실험을 하면 된다.
그러나 감마나이프 방사선 수술장비는 원래 사람의 머리에만 적용할 수 있도록 고안된 장비로서, 동물실험에 관해서는 전 세계 몇몇 병원에서 동물용 정위기구를 만들어 사용하고 있다는 보고서(논문)가 있으나, 세포주 실험을 위한 정위기구에 관해서는 아직 보고된 바가 없다. 다만, 도5a 내지 도5c에 도시된 바와 같은 팬텀(phantom, 70)이라는 구형(球形) 물체 안에 임의적으로 세포주 용기를 놓을 수 있는 공간을 만들고 이 팬텀(70)을 감마나이프 장치에 장착하여 방사선 조사 실험을 하는 방법이 국내의 대학병원에 의해서 제안된 바는 있다.
도5a 내지 도5b를 참고하면, 감마나이프 장비의 수동위치 조절장치(33')에 좌우측 감마앵글편(61a,61b)을 끼운 다음 좌우측 결합구(72a,72b)를 매개로 하여 팬텀(또는 세포주 용기 홀더,70)을 설치할 수 있으며, 이 팬텀(70)의 중앙에는 직사각형 공간(71)이 마련되어 세포주 용기(50)를 삽입할 수 있다. 도5b에서 도면부호 73은 좌우측 결합구(72a,72b; 도5c 참조)가 각각 결합되는 결합홈이며, 75는 수평중심선, 76은 수직중심선이다. 도5b의 팬텀(70)은 좌우측 2개의 반구(70a,70b)로 분리되며, 좌측 반구(70a)의 결합면에는 체결돌기들(74)이, 그리고 우측반구(70b)의 결합면에는 그에 대응되는 체결구멍들이 형성된다.
도5c에는 도5a 및 도5b에 도시된 것과 약간 다른 구조의 세포주 용기 홀더(70')가 도시되어 있는데, 구형 홀더(70')의 일측에 삽입구(77)가 형성되며, 그 삽입구(77)안으로 세포주 용기 카트리지(700)가 삽입된다. 세포주 용기 카트리지(700)의 안쪽면에는 공간이 형성되어 세포주 용기(50)가 안착될 수 있다. 도5c에 도시된 좌우측 결합구(72a,72b)의 삼각판(78)에는 2개의 결합공들(78a)이 형성되며, 홀더(70')의 측면에 닿는 부분에는 체결돌기들(79)이 형성된다.
도5a 내지 도5c에 도시된 팬텀은 감마나이프 장비 제조사인 스웨덴의 엘렉타(Elekta)에서 기본적으로 제공하는 기구로서 직경 160mm의 구(球)안에 세포주 용기가 들어갈 수 있는 공간(가로x세로x높이=127x85x23mm)을 판 것이었다.
일단 도5a 내지 도5c에 도시된 기구들을 이용해서 감마나이프 장비에 대해 세포주 실험을 하는 것이 가능하다고는 하더라도, 이 기구들은 기구 자체에 좌표가 없으므로 정위기구라고 할 수가 없으며, 세포주가 들어있는 세포주 용기의 세포웰 공간들(즉, 6개, 12개, 24개, 48개, 96개 웰 등) 중 하나의 중심 영역에만 사용할 수 있을 뿐이고, 특히 자동화된 감마나이프 모델 C에는 전혀 사용할 수 없다는 단점이 있었다. 따라서, 팬텀을 이용한 종래의 세포주용 고정 기구는 정확성 및 활용성이 현저히 떨어져 감마나이프 장비에 대한 실험용도로 사용하기 힘들다는 문제점이 있었다.
본 발명은 감마나이프 방사선 수술 장비의 3차원적 공간에서 세포주 용기를 쉽게 고정하고 정확하게 방사선을 조사할 수 있도록 한 세포주용 정위기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구는, 하나 이상의 세포웰들(cell wells)로 구성된 세포주 용기(50)를 감마나이프 방사선 수술 장치에 넣어 상기 세포웰들 안에 담긴 실험용 세포들에 방사선을 조사할 수 있도록 하는 세포주용 정위기구에 있어서, 2차원 좌표 눈금이 표시된 바닥판(101); 상기 바닥판(101)에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 세포주 용기(50)를 상기 바닥판(101) 위의 소정의 위치에 고정시키는 세포주 용기 고정수단; 및 상기 바닥판(101) 위에 설치되고 하나 이상의 슬라이드 홈을 구비하여 감마나이프 방사선 수술장치용 렉셀프레임(Leksell Frame, 40)과 탈착가능하게 결합될 수 있는 정위기구 결합수단;을 구비한 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 세포주용 정위기구의 구조 및 작용효과를 상세히 설명한다.
도6a 내지 도6d는 각각 본 발명에 따른 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구(100)의 사시도, 평면도, 측면도 및 저면도이다.
먼저 도6a 및 도6b를 참조하면, 본 발명의 세포주용 정위기구(100)는 바닥판(101)과 상기 바닥판(101)위에 설치된 가변 고정지지대들(110,120)을 구비하며, 이에 더하여 x축 방향 가변형 슬라이드 홈(125)과 z축 방향 가변형 슬라이드 홈(124)이 형성된 수평지지대(123) 및 상기 수평지지대(123)를 상기 바닥판(101) 위에서 지지하는 수직지지대(122)를 포함한다.
상기 바닥판(101)의 표면에는 격자형 눈금(102)이 그려져 있어서 정확한 위치에 세포주 용기를 위치시키는 것을 도와준다. 그리고, 상기 수평지지대(123)에 형성된 2개의 홈들, 즉 z축 방향 가변형 슬라이드 홈(124)과 x축 방향 가변형 슬라이드 홈(125)은 렉셀프레임(40)의 프레임 부재(401) 또는 z축 슬라이드 스틱(47)과 결합하기 위한 것으로서 사다리꼴 모양의 단면으로 되어 있다(도9a 내지 도10b 참조).
상기 가변 고정지지대들(110)은 바닥판(101)에서 수직지지대(122)가 설치된 쪽을 제외한 나머지 3측면들에 각각 설치되는데, 각 가변 고정지지대(110)는 바닥판(101)의 측면에 결합된 지지블록(113), 상기 지지블록(113)에 관통 형성된 볼트공에 나사식으로 체결되어 수평방향으로 전후진 이동이 가능한 볼트(111a), 상기 볼트(111a)의 후단부에 형성된 조작노브(knob, 111), 상기 볼트(111a)의 전단부에 형성된 밀착헤드(111b)와 논슬립(non-slip) 부재(111c)로 구성된다. 측면지지블록(112)은 지지블록(113)의 일부로서 바닥판(101)의 측면에 결합되는 부분이며, 지지블록(113)과 일체로 형성할 수도 있고, 이와 달리 별개의 부재로 만들어 지지블록(113)과 결합시킬 수도 있다.
또한, 수직지지대(122)의 아래 부분에도 이와 마찬가지 방식으로 볼트(121a)가 설치되며, 볼트(121a)의 양 단부에는 각각 조작노브(121)와 밀착헤드(121b) 및 논슬립부재(121c)가 설치된다.
도6a 및 도6b에서 도면부호 123a는 수평지지대(123)를 수직지지대(122)에 결합하기 위한 체결볼트이며, 101a는 도8에 도시된 바와 같이 회전식 가변 고정지지대(130)를 설치하기 위한 결합구멍이고, 110a 및 110a'은 가변 고정지지대(110)의 측면지지블록(112)을 바닥판(101)에 고정하기 위한 체결볼트이다. 그리고, 도면번호 103은 중심점으로서 감마나이프 장비의 좌표계를 기준으로 할 때 x,y,z=(100,100,100)가 되도록 설정된다.
도6c는 세포주용 정위기구(100)의 측면도로서, 도면부호 122a는 수직지지대(122)를 바닥판(101)에 고정하기 위한 체결볼트이다.
도6d에 도시된 바와 같이 본 발명의 세포주용 정위기구(100)는 바닥판(101)의 밑면의 안쪽 부분(101b)을 가장자리 보다 얇은 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 바닥판(101)을 디자인하는 것은 감마나이프 장비에서 조사되는 방사선의 진행 경로에 장애가 될 수 있는 요인을 가능한 한 최소화하기 위함이다.
본 발명의 세포주용 정위기구(100)는 바닥판(101)을 포함한 모든 부재들을 방사선 차폐의 효과가 적은 재질, 즉 알루미늄 등의 재료를 이용하여 제작하는 것이 바람직하다.
도7은 본 발명에 따른 세포주용 정위기구(100)에 세포주 용기(50)가 고정된 상태를 도시한다. 바닥판(101)위에 그려진 격자형 눈금(102)을 참고하여 세포주 용기(50)를 바닥판(101)위의 원하는 위치에 놓고 4면에 각각 설치된 가변 고정지지대들(110,120)의 조작노브들(111,121)을 돌려서 볼트들(111a,121a)을 세포주 용기(50)에 닿도록 전진시키면 세포주 용기(50)가 정확한 좌표위치에 고정될 수 있다.
본 발명의 세포주용 정위기구(100)의 바닥판(101)에 눈금(102)으로 표시된 좌표는 감마나이프 방사선 장비의 방사선 조사 좌표와 관계되도록 설정되며, 이때 방사선이 조사되는 위치는 감마나이프 방사선 장비에서 반구형태인 헬멧의 원구 중심과 일치한다.
본 발명의 세포주용 정위기구(100)를 이용하여 세포주에 방사선을 조사할 때에는, 세포주용 정위기구(100)의 바닥판(101)에 표시한 2차원 좌표 눈금계(102)를 사용하여 방사선이 조사되는 위치와 세포주 용기(50) 사이의 관계를 눈으로 읽고 방사선 조사 지점의 위치좌표를 파악하여 이를 감마나이프 방사선 수술장비에 입력한다. 이때 조사되는 방사선량은 도11에서 후술하는 바와 같은 전리함(Ionization Chamber)을 설치하여 측정한다.
도8은 본 발명에 따른 세포주용 정위기구(100)에 회전식 가변 고정지지대(130)가 추가로 설치된 상태를 도시한다.
도6a 내지 도7에 도시된 가변고정지지대들(110,120)은 세포주 용기(50)를 수 평방향으로 고정하는 것이었는데, 이에 더하여 도8에 도시된 바와 같이 회전식 가변 고정지지대(130)를 설치하면 세포주 용기(50)를 상하 방향으로도 고정시킬 수 있다.
회전식 가변 고정지지대(130)는 바닥판(101)의 4 귀퉁이에 입설된 수직기둥(131), 상기 수직기둥에 결합되어 상하방향 및 회전방향으로 위치변경이 가능한 회전부재(133), 상기 회전부재(133)에 형성된 슬라이딩 홈에 끼워지며 수평방향으로 전후진 이동이 가능한 연결팔(134), 상기 연결팔(134)의 단부를 관통하여 설치되며 상기 연결팔(134)에 대하여 나사식으로 상하방향 이동을 할 수 있는 볼트(135a), 및 상기 볼트(135a)의 상측 단부에 설치된 조작노브(135)와 하측 단부에 설치된 밀착헤드(135b) 및 논슬립 부재(135c)로 구성된다. 이외에 도8의 도면부호 132는 회전부재(133)를 수직기둥(131)에 고정하는 조임나사이며, 134a는 연결팔(134)을 회전부재(133)에 고정하는 조임나사이다.
도9a는 본 발명의 세포주용 정위기구(100)가 렉셀프레임(40)에 결합된 상태를 도시하고, 도9b는 수평지지대(123)의 배면도이며, 도9c는 수평지지대(123)와 프레임 부재(401)를 고정시키는 데 사용하는 잠금볼트(123b) 및 잠금너트(123c)의 사시도이고, 도9d는 렉셀프레임(40)에 결합된 세포주용 정위기구(100)가 감마나이프 방사선 수술장치에 장착되는 것을 보인다.
렉셀프레임(40)의 앞쪽 프레임 부재(401), 즉 사람이 머리에 쓴다고 가정할 경우 얼굴 앞면에 위치하는 부재에 형성된 슬라이드 홈(401a)은 수평지지대(123)의 x축 방향 가변형 슬라이드 홈(125)과 결합되며, 이러한 결합구조에 의해서 세포주 용 정위기구(100)는 x축 방향으로, 즉 감마나이프 장비에 대해서 횡방향으로 이동가능하다. 또한 잠금볼트(123b) 및 잠금너트(123c; 도9c 참조)에 의해 수평지지대(123)는 프레임 부재(401)에 고정된다.
도9a에서 도면부호 402는 뒤 프레임 부재이고, 403 및 404는 측면 프레임 부재들이다. 그리고, 도면부호 43은 측면프레임부재(403,404)에 형성된 구멍들을 나타내는데, 이 구멍들은 도2에 도시된 감마나이프 장비의 자동위치조절장치(33)의 돌출부분들(33b)과 결합된다.
도9b에 도시된 수평지지대(123)의 배면도에 의하면, 수평지지대(123)의 체결구멍(123d)에는 체결볼트(123a)가 삽입되어 수직지지대(122)의 상단과 결합되며, 렉셀프레임의 앞쪽 프레임 부재(401)는 수평지지대(123)의 x축 방향 가변형 슬라이드홈(125)안에 끼워진 후 잠금볼트(123b)와 잠금너트(123c)의 조임동작에 의하여 고정된다.
도9d에서 도면부호 10a는 콜리메이터 헬멧(10)의 뚜껑이며, 24b는 시준공들이다.
도9d에 도시된 바와 같은 자동타입의 감마나이프 방사선 장비는 헬멧에 3차원(x,y,z) 좌표 스테이지가 부착되어 있으므로, 컴퓨터에 의해 자동으로 위치를 조정할 수 있다.
한편, 감마나이프 방사선 장비를 수동타입으로 사용할 경우에는 헬멧에 x축 좌표 트루니언(trunnion)만 부착되어 있기 때문에, 렉셀프레임(40)을 수동타입 감마나이프 방사선 수술장비에 장착하기 위해서는 렉셀프레임(40)의 측면 프레임들(403,404)에 별도의 가변형 Y-Z축 슬라이드(미도시)를 부착해야 한다.
도10a 및 도10b는 본 발명의 세포주용 정위기구(100)가 렉셀프레임(40)과 또 다른 방식으로 결합되는 것을 보여주는데, 이때는 x-z축 슬라이드(46) 및 z축 슬라이드 스틱(47)이 필요하다.
도10a 및 도10b에 도시된 바와 같이 상기 렉셀프레임(40)의 앞 프레임 부재(401)에는 x-z축 슬라이드(46)를 끼울 수 있으며, 이 x-z축 슬라이드(46)는 감마나이프 장비의 좌표계를 기준으로 상기 렉셀프레임(40)을 x축 및 z축 방향으로 위치조정할 수 있도록 하는 기능을 한다. 상기 x-z축 슬라이드(46)의 표면에 그 길이방향으로 형성된 홈에는 슬라이드 스틱(47)이 삽입되며, 이 슬라이드 스틱(47)은 세포주용 정위기구(100)의 수평지지대(123)의 위쪽에 형성된 z축 방향 가변형 슬라이드 홈(124)안에 끼워질 수 있다. 또한 잠금볼트(47b) 및 잠금너트(47c; 도10c 참조)에 의해 슬라이드 스틱(47)은 수평지지대(123)와 x-z축 슬라이드(46)에 고정된다.
도10c는 상기 z축 슬라이드 스틱(47)의 배면도인데, 잠금볼트(47b)가 z축 슬라이드 스틱(47)상에 형성된 구멍을 통해 반대편에서 삽입되며 오목한 구멍에는 잠금너트(47c)가 위치하여 잠금볼트(47b)를 조이게 된다.
잠금너트(47b)와 잠금너트(47c)의 형상은 도9c에 도시된 잠금볼트(123b) 및 잠금너트(123c)와 동일하게 만들 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 x-z축 슬라이드(46)와 z축 슬라이드 스틱(47)을 이용하여 렉셀프레임(40)에 세포주용 정위기구(100)를 결합시킨 경우에도, 앞서 도9b에서처럼, 감마나이프 장비의 자동위치조절장치에 장착하는 것이 가능하다.
도11은 감마나이프 방사선 수술장치의 방사선 조사량을 측정할 수 있는 센서가 설치된 전리함(Ionization Chamber)이 본 발명의 세포주용 정위기구(100)에 장착된 상태를 도시한다.
감마나이프 좌표계의 특정 위치에서의 방사선 조사량을 측정하기 위해서는 도11에 도시된 바와 같이 전리함은 방사선량 측정검출기 고정지그(200)를 이용하는데, 상기 전리함은 센서커버(202)안에 내장된 방사선량 측정센서(미도시)를 포함하여 상기 센서 끝에서 연결선(203)까지 금속으로 된 봉 형태로 구성된다. 본 발명의 실시예에서 채택한 전리함의 크기는 길이 약 50mm, 직경 약 6mm 정도인데, 실제로 그 구체적인 형태와 사이즈는 다양하게 제작될 수 있다. 상기 방사선량 측정센서에서 측정된 값은 연결선(203)을 통해 계측기(Dosemeter) 장비 본체(미도시)로 전송된다. 도11에서 도면번호 201은 연결선(203)을 전리함 홀더(200)안에 고정하는 고정볼트이다. 상기 전리함 홀더(200)는 세포주용 정위기구(100)의 회전식 가변 고정지지대(130)를 이용하여 바닥판(101)위의 소정의 위치에 정확히 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따른 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구(100)는 다음과 같은 많은 장점을 가진다.
(1) 정확도가 높은 감마나이프 방사선 장비의 모든 타입(수동 및 자동)에 사용이 가능하다.
(2) 세포주의 3차원 좌표 측정이 용이하다.
(3) 자동타입에 의해 세포주를 이동시키면서 방사선을 조사할 수 있으므로 연속적인 방사선 조사 위치 이동이 가능하여 일 효율과 용기 활용율을 높일 수 있다.
(4) 세포주를 담는 용기(well plate)는 보통 5종류가 있는데, 우물모양의 작은 공간(웰)의 크기와 배열수에 따라 6-, 12-, 24-, 48-, 96-개의 웰 용기로 나누어진다. 본 발명에 따른 세포주용 정위기구(100)는 세포주 용기의 종류에 따라서 여러 개의 세포주를 연속적으로 방사선 조사할 수 있는 장점이 있다.
(5) 세포주용 정위기구(100)에 세포주 용기(50)를 탈부착하는 것이 매우 쉬워서 실험의 일효율을 높일 수 있다.
(6) 감마나이프 방사선 장비상의 X, Y, Z 축 좌표이동에서 미세 이동 및 점프 이동이 가능하다.
(7) 본 발명의 세포주용 정위기구(100)는 감마나이프 방사선 장비의 좌표계를 그대로 사용하여 실험자의 일 효율을 높일 수 있다.
(8) 본 발명의 세포주용 정위기구(100)의 바닥판(101)에는 영점(X=100, Y=100, Z=100)이 표시되어 있다.
(9) 감마나이프 방사선 장비의 좌표계 영점(X=100, Y=100, Z=100)과 본 발명의 세포주용 정위기구의 좌표계 영점을 동일하게 설정하여 사용자의 좌표 혼돈을 제거하였다.
(10) 본 발명의 세포주용 정위기구(100)의 바닥판(101)에 표시한 2차원 좌표 눈금계(격자 타입)를 사용하여 방사선이 조사되는 위치와 세포주 용기(50) 사이의 관계를 눈으로 쉽게 확인할 수 있으며, 방사선 조사 좌표 중심에서 다른 곳의 세포 웰(51a)에 있는 세포주의 좌표 파악이 용이하다.
(11) 방사선량 측정 검출기 고정 지그(전리함 홀더)는 방사선 선량계측기의 검출부분(센서)이 방사선 조사 중심에 위치하도록 설계되어 있어서 정확한 방사선량 값을 측정하는데 용이하다.

Claims (6)

  1. 하나 이상의 세포웰들(cell wells)로 구성된 세포주(cell line) 용기(50)를 감마나이프 방사선 수술 장치에 넣어 상기 세포웰들 안에 담긴 실험용 세포들에 방사선을 조사할 수 있도록 하는 세포주용 정위기구에 있어서,
    2차원 좌표 눈금이 표시된 바닥판(101);
    상기 바닥판(101)에 적어도 하나 이상 설치되어 상기 세포주 용기(50)를 상기 바닥판(101) 위의 소정의 위치에 고정시키는 세포주 용기 고정수단; 및
    상기 바닥판(101) 위에 설치되고 하나 이상의 슬라이드 홈을 구비하여 감마나이프 방사선 수술장치용 렉셀프레임(Leksell Frame, 40)과 탈착가능하게 결합될 수 있는 정위기구 결합수단;을 구비한 것을 특징으로 하는, 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세포주 용기 고정수단은 상기 바닥판(101)의 가장자리 부분에 설치된 가변 고정지지대(110)를 포함하며;
    상기 가변 고정지지대(110)는, 상기 바닥판(101)에 결합된 지지블록(113), 상기 지지블록(113)을 관통하여 설치되고 상기 지지블록(113)에 대하여 나사식으로 전후진 이동을 할 수 있는 볼트(111a), 및 상기 바닥판(101)을 기준으로 상기 볼트(111a)의 외측 단부에 설치된 조작노브(knob,111)를 포함한 것을 특징으로 하는, 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세포주 용기 고정수단은 상기 바닥판(101)의 가장자리 부분에 설치된 회전식 가변 고정지지대(130)를 포함하며;
    상기 회전식 가변 고정지지대(130)는 상기 바닥판(101)에 입설(立設)된 수직기둥(131), 상기 수직기둥(131)에 결합되어 상하방향 및 회전방향으로 위치변경이 가능한 회전부재(133), 상기 회전부재(133)에 형성된 슬라이딩 홈에 끼워지며 수평방향으로 전후진 이동이 가능한 연결팔(134), 상기 연결팔(134)의 단부를 관통하여 설치되며 상기 연결팔(134)에 대하여 나사식으로 상하방향 이동을 할 수 있는 볼트(135a), 및 상기 바닥판(101)을 기준으로 상기 볼트(135a)의 외측 단부에 설치된 조작 노브(135)를 포함한 것을 특징으로 하는, 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정위기구 결합수단은, 상기 바닥판(101) 위에 설치된 수직지지대(122) 및 상기 수직지지대와 결합된 수평지지대(123)를 포함하며;
    상기 수평지지대(123)에는 상기 렉셀프레임(40)을 구성하는 프레임 부재와 슬라이딩 방식으로 탈착가능하게 결합될 수 있는 슬라이드 홈(125)이 형성된 것을 특징으로 하는, 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정위기구 결합수단의 수평지지대(123)에는, 감마나이프 장치의 좌표계를 기준으로 상기 렉셀프레임(40)을 x축 및 z축 방향으로 위치조정할 수 있는 x-z축 슬라이드(46)를 상기 렉셀프레임(40)의 프레임 부재에 끼우고 상기 x-z축 슬라이드(46)의 표면에 길이방향으로 형성된 홈에 슬라이드 스틱(47)을 끼운 상태에서, 상기 슬라이드 스틱(47)과 슬라이딩 방식으로 탈착가능하게 결합될 수 있는 z축 방향 가변형 슬라이드 홈(124)이 형성된 것을 특징으로 하는, 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구.
  6. 제1항에 있어서, 상기 감마나이프 수술장치에서 조사(照射)되는 방사선량을 측정하기 위한 방사선량 측정수단을 더 구비하며, 상기 방사선량 측정수단은 상기 바닥판(101) 위의 소정의 위치에 놓여지고 상기 세포주 용기 고정수단에 의해 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한 세포주용 정위기구.
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