KR100740341B1 - Motion traceable radiation therapy system - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 일반적으로 환자의 치료부위에 방사선을 조사할 영역을 결정하는 법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a method of determining the area to be irradiated to the treatment area of the patient in general.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 추적 방사선 치료장치의 개략적 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram of a motion tracking radiation treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도3은 도2에 도시된 움직임 추적 방사선 치료장치에서 제1방사선 조사장치와 가시광선 발생수단과 제1카메라 및 제2카메라의 배치를 보여주는 도면이다.3 is a view showing the arrangement of the first radiation irradiation device, the visible light generating means, the first camera and the second camera in the motion tracking radiation treatment apparatus shown in FIG.
도4는 도2에 도시된 움직임 추적 방사선 치료장치에서 제2방사선 조사장치와 방사선 개폐장치와 제3카메라의 배치를 보여주는 도면이다.4 is a view showing the arrangement of the second radiation irradiation device, the radiation switching device and the third camera in the motion tracking radiation treatment apparatus shown in FIG.
도5는 도2에 도시된 장기 움직임 재현장치의 개략적 구성도이다.FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the long-term motion reproducing apparatus shown in FIG. 2.
도6은 도5에 도시된 장기 움직임 재현장치에서 프레임조립체 부위의 개략적 사시도이다.FIG. 6 is a schematic perspective view of a frame assembly portion in the long-term motion reproducing apparatus shown in FIG. 5.
도7은 도6에 도시된 부위의 평면도이다.FIG. 7 is a plan view of the part shown in FIG.
도8은 도7에 도시된 Ⅸ-Ⅸ 선의 단면도이다.FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII shown in FIG.
도9 및 도10은 도5에 도시된 장기 움직임 재현장치를 이용해 움직임 추적 방사선 치료장치의 방사선 조사정도를 검증하기 위한 개념도이다.9 and 10 are conceptual views for verifying the irradiation degree of the motion tracking radiation treatment apparatus using the long-term motion reproducing apparatus shown in FIG.
도11은 도2에 도시된 움직임 추적 방사선 치료장치에서 방사선 개폐장치의 개략적 구성도이다.FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a radiation switching device in the motion tracking radiation treatment apparatus shown in FIG. 2.
도12는 도3에 도시된 "A"부위에 설치된 방사선 개폐장치의 확대도이다.FIG. 12 is an enlarged view of the radiation switching device installed at the portion "A" shown in FIG.
도13은 도12에 도시된 Z방향에서 본 도면이다.FIG. 13 is a view seen from the Z direction shown in FIG.
도14는 도12에서 게이트가 개방위치로 이동된 상태의 도면이다.FIG. 14 is a view of the state in which the gate is moved to the open position in FIG.
도15는 도13에서 게이트가 개방위치로 이동된 상태의 도면이다.FIG. 15 is a view of the state in which the gate is moved to the open position in FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10...움직임 추적 방사선 치료장치10 ... Motion Tracking Radiation Therapy
11...제1방사선 조사장치11.First radiation irradiation device
12...제2방사선 조사장치12 ... 2nd radiation irradiation device
13...장기위치 추적장치13.Long-term position tracking device
14...장기 움직임 재현장치14.Long-term motion reproducing device
15...방사선 개폐장치 30...가시광선 발생수단 15
31...감지스크린 32...인광판 31.Sensing screen 32.Phosphor plate
33...반사거울 35...제1카메라 33.
36...제2카메라 40...제1신호변환부 36.2
50...진단용 컴퓨터처리장치 51...제1디스플레이부 Diagnosis
52...제1입력부 53...제1제어부 52 ...
54...저장부 50a...치료용 컴퓨터처리장치 54
51a...제2디스플레이부 52a...제2입력부 51a ...
53a...제2제어부 54a...제2저장부53a ...
55...모터제어부 56...프레임 55
57...슬라이딩부재 58...이동부재 57
60...제1서보모터 62...제2서보모터 60 ...
70...개폐구동부 72...지지부재 70 ... opening and closing
74...제1게이트 75...제2게이트 74 ...
76...제3서보모터 77...제4서보모터 76 ... 3rd Servo Motor 77 ... 4th Servo Motor
80...게이팅 제어부 500...프레임조립체 80 ...
540...제1제어신호발생부 540a...제2제어신호발생부 540 ... first
550,551...레일 601,602...볼스크류 550,551 ... rail 601,602 ... ballscrew
650,651...볼너트 721,722...가이드레일 650,651 Ball nuts 721,722 Guide rails
X...제1방향 Y...제2방향 X ... first direction Y ... second direction
본 발명은 위암, 폐암 등의 방사선 치료시 장기의 연속적인 움직임을 고려하여 정확하고 효과적으로 환자의 치료부위에 방사선을 조사하기 위한 움직임 추적 방사선 치료장치에 관한 것으로서, 특히 호흡에 의한 복부의 움직임으로부터 장기의 특정부분의 시간에 따른 위치변화를 추적하여 원하는 부위에 정확히 방사선이 조사될 수 있도록 된 움직임 추적 방사선 치료장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motion tracking radiation therapy device for accurately and effectively radiating radiation to a patient's treatment site in consideration of continuous movement of organs during radiation therapy such as gastric cancer and lung cancer. The present invention relates to a motion tracking radiation therapy apparatus capable of precisely irradiating radiation to a desired portion by tracking a change in position of a specific part of the circuit over time.
복잡해진 사회를 살아가는 현대인들은 많은 스트레스와 불규칙한 식사 등으 로 건강을 유지하기 힘들어졌다. 특히, 이런 현대인들은 악성종양 즉, 암에 의한 사망원인 확률이 가장 높다. 사회적으로 암의 발병률 또한 증가하는 추세에 있으며, 국가적인 대책이 시급히 요구되고 있다. 이에 따라, 암 등의 치료방법도 주요한 관심의 대상이 되며, 특히 방사선 치료법의 중요성이 강조되고 있다.Modern people living in a complicated society have been unable to maintain their health due to many stresses and irregular meals. In particular, these modern people are most likely to be malignant tumors, or cancer deaths. The incidence of cancer is also increasing socially, and national measures are urgently needed. Accordingly, treatment methods such as cancer are also of major interest, and in particular, the importance of radiation therapy is emphasized.
암 부위의 종양에 대한 성공적 방사선 치료를 위해서는 두 가지 중요한 요소가 필요하다. 첫째, 종양에 조사되는 방사선의 위치가 정확해야 하며, 둘째, 계획된 방사선량과 실제 투여된 방사선량이 일치하여야 한다.Successful radiation therapy for tumors in cancerous areas requires two important factors. First, the location of the radiation to be irradiated to the tumor must be accurate, and second, the planned dose and the actual dose should be consistent.
일반적으로 방사선치료 계획을 세우는데 있어서, 도1에 도시된 바와 같이, 여러 가지 오차를 고려하여 PTV(1, planning target volume)를 얻게 된다. 상기 PTV(1)는 환자의 치료부위에 실제로 방사선을 조사하는 영역을 의미한다. 도1에 도시된 바와 같이 PTV(1)를 정하기 위해서는 먼저 암 등과 같은 종양의 위치 및 그 크기를 고려하여 GTV(2, gross tumor volume)를 결정한다. 그런 다음, 그 GTV(2)주변에 종양으로 의심되는 부분을 고려하여 실제 치료하고자 하는 영역인 CTV(3, clinical target volume)를 결정한다. 이론적으로는 상기 CTV(3)에만 방사선이 조사되는 것이 이상적이다. 그러나 현실적으로는 환자의 호흡에 따라 CTV(3)가 움직이게 되는 문제점이 있다. 따라서 이러한 점을 고려하여 PTV(1)를 결정하게 된다. 가장 이상적인 치료는 상기 CTV(3)와 PTV(1)가 동일하게 되도록 하는 것이다.In general, in making a radiotherapy plan, as shown in FIG. 1, a planning target volume (PTV) is obtained in consideration of various errors. The
그러나, 현실적으로 환자의 호흡에 따라 내부 장기의 위치가 시간에 따라 변하기 때문에 치료하고자 하는 위치에 정확히 방사선을 조사하는 것은 쉽지 않다. However, in reality, since the position of the internal organs changes with time according to the breathing of the patient, it is not easy to irradiate exactly the position to be treated.
따라서, 종양에 대한 정확한 방사선 치료를 위해서는 여러 가지 변위 오차를 줄여야 한다. 환자의 인체와 관련하여 생기는 변위 오차에는 크게 3가지로 분류할 수 있으며 그 종류는 자세관련 장기움직임 오차, 사이분획 장기움직임 오차, 내부분획 장기움직임 오차로 분류된다.Therefore, various displacement errors must be reduced for accurate radiotherapy of tumors. Displacement errors related to the patient's body can be classified into three types. The types are classified into posture-related long-term movement errors, interfraction long-term movement errors, and internal fractional long-term movement errors.
자세관련 장기움직임 오차는 환자가 치료받을 때 서있거나 누워있거나 하는 자세에 따라 내부 장기들의 위치가 변하게 되는 것이다. 자세관련 장기움직임 오차는 치료위치를 계획할 때, 치료할 때와 같은 환자의 자세를 만들어 촬영하고 그에 따라 계획함으로써 그 오차를 제거할 수 있다.Posture-related organ movement errors change the position of internal organs according to the position of the person standing or lying down when the patient is treated. Posture-related long-term movement errors can be eliminated by planning and taking care of the patient's posture, such as when planning a treatment position, and then planning the position.
사이분획 장기움직임 오차는 내부 장기의 상태에 따른 움직임들로, 방광의 채워짐 정도라든가 직장의 채워짐 정도, 혹은 위의 채워짐 정도에 따라 해당 장기 및 주변 장기들의 위치가 변하게 되어 생기는 것이다. 이와 같은 사이분획 장기움직임 오차는 치료계획 할 때와 치료할 때 환자의 상태를 같게 만들어 줌으로써 제거할 수 있다.Inter-fractional long-term movement error is caused by the movement of internal organs, and the position of the organs and surrounding organs changes according to the degree of filling of the bladder, the filling of the rectum, or the degree of filling of the stomach. Such interfraction long-term movement errors can be eliminated by making the patient's condition the same during treatment planning and treatment.
내부분획 장기움직임 오차는 호흡이나 심장의 박동에 의해 해당 장기 및 주변 장기들의 위치 변화가 발생하는 것이다. 특히 호흡에 의한 해당장기들의 위치 변화가 문제된다. 이와 같은 내부분획 장기움직임 오차를 제거하기 위해서는 호흡에 따른 내부 장기 움직임을 추적하여 치료를 할 필요가 있다.Internal fractional organ movement error is the change in the position of the organ and its surrounding organs due to breathing or heartbeat. In particular, the change of position of the corresponding organs by breathing is a problem. In order to eliminate such internal fractional long-term movement error, it is necessary to track and treat the internal organ movement following the breathing.
지금까지의 방사선 치료위치 검증은 시스템 불일치에서 오는 오차나, 환자의 치료위치 셋업(setup)에서 오는 오차, 그리고 치료중 환자의 움직임과 같은 오차에 대해서 뼈의 상대적 위치를 이용하여 이루어졌고 내부분획 장기움직임 오차는 치료마진으로 처리하여 왔다. 그 이유는 치료방사선의 에너지는 매우 강하기 때문에 장 기조직과 같은 밀도가 높지 않은 신체 부분을 치료방사선을 이용하여 영상화하는 것은 불가능하기 때문이다. 따라서 치료중 장기의 상태를 치료방사선 영상으로 실시간 검증하는 것은 거의 불가능하다.Until now, radiation location verification has been done using the relative position of bones for errors such as system mismatches, errors in patient location settings, and patient movement during treatment. Movement errors have been treated with treatment margins. The reason is that the energy of therapeutic radiation is so strong that it is impossible to image non-dense body parts such as organs using therapeutic radiation. Therefore, it is almost impossible to verify the state of the organ during treatment in real time using therapeutic radiographic images.
이와 같은 이유로 인해, 주요장기 등의 종양에 방사선 치료를 수행하는데 있어서 한계가 있거나, 불필요한 방사선의 조사에 의한 부작용 등으로 치료효율이 높지 않았다. 이와같이 호흡에 의한 내부분획 장기움직임 오차에 대한 치료마진을 줄이기 위한 노력으로 환자의 호흡에 따라 치료용 방사선의 조사를 동기화시켜 호흡 움직임에 의해 발생되는 변위오차를 줄이려는 노력이 있었다. 특히, 실시간 위치제어법(Real-time positioning management method : RPM)이 있다. 이 방법은 치료하고자 하는 종양의 움직임과 방사선 조사영역을 일치시키는 방법이다. 이 방법은 실시간으로 환자의 종양이나 장기의 표적 위치를 검출하면서 동시에 이와 연관있는 환자의 외부 움직임을 감지하여 그 상관관계를 분석함으로써 내부 장기의 위치를 추정하여 그 위치에 방사선 치료를 하는 것이다. 이 방법의 성공 여부는 호흡에 의한 내부 장기의 움직임을 얼마나 정확한 타이밍에 얼마나 정확한 위치를 추적할 수 있느냐에 달려 있다. 또한 추적된 위치에 정확히 방사선을 조사하기 위한 장치가 필요하다. 그러나, 종래에는 이와 관련하여 효과적인 움직임 추적 방사선 치료장치가 개발되어 있지 않은 문제점이 있었다.For this reason, there is a limit in performing radiation treatment on tumors such as major organs, or treatment efficiency is not high due to side effects due to unnecessary irradiation. As such, efforts were made to reduce the displacement margin caused by respiratory movements by synchronizing the irradiation of therapeutic radiation according to the patient's respiration in an effort to reduce the treatment margin for internal fractional long-term movement errors caused by respiration. In particular, there is a real-time positioning management method (RPM). This method matches the radiation area with the movement of the tumor to be treated. This method detects the target location of a patient's tumor or organ in real time, and simultaneously detects the external movement of the patient and analyzes the correlation, and estimates the location of the internal organ and performs radiation therapy at that location. The success of this method depends on how accurate the timing of the movement of internal organs by breathing can be tracked. There is also a need for a device for accurately radiating radiation to tracked locations. However, in the related art, there has been a problem that an effective motion tracking radiation therapy apparatus has not been developed in this regard.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 환자의 호흡에 따른 복부의 움직임으로부터 내부 장기의 특정부분의 움직임을 추적하고, 그 특 정부분에 효과적으로 치료용 방사선이 조사될 수 있도록 된 움직임 추적 방사선 치료장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a problem, the movement of the specific part of the internal organs from the movement of the abdomen according to the breathing of the patient, the movement tracking to be able to effectively irradiate the therapeutic radiation to the specific part It is an object to provide a radiation therapy apparatus.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 움직임 추적 방사선 치료장치는, 진단용 방사선을 조사하는 제1방사선 조사장치;In order to achieve the above object, a motion tracking radiation therapy apparatus according to the present invention comprises: a first radiation irradiation device for radiating diagnostic radiation;
치료용 방사선을 조사하는 제2방사선 조사장치;A second radiation irradiation device for irradiating therapeutic radiation;
진단중의 환자의 호흡에 따라 복부의 특정부분의 위치변위로부터 그 환자의 호흡에 따른 내부 장기의 특정부분의 위치변위를 추적하는 장기위치 추적장치;A long-term position tracking device for tracking the positional displacement of a specific part of the internal organs according to the patient's breathing from the positional displacement of a specific part of the abdomen according to the breathing of the patient under diagnosis;
상기 제2방사선 조사장치 주위에 설치되어 환자의 복부를 촬영하는 제3카메라;A third camera installed around the second radiation irradiation device to photograph the abdomen of the patient;
상기 제3카메라에 의해 촬영된 영상을 각각 디지털 영상신호로 변환시키며, 그 변환된 디지털 영상신호에 의해 형성된 디지털 영상을 화면으로 표시하며, 그 영상으로부터 선택된 특정부분의 시간변화에 따른 위치변위데이터를 작성하며, 그 작성된 위치변위데이터 및 상기 디지털 영상을 저장하는 치료용 컴퓨터처리장치; 및 Converts the image photographed by the third camera into a digital image signal, displays a digital image formed by the converted digital image signal on a screen, and displays position displacement data according to a time change of a specific part selected from the image. A treatment computer processing device for generating and storing the created position displacement data and the digital image; And
상기 장기위치 추적장치로부터 얻어진 데이터와 치료중의 상기 환자의 복부의 특정부분의 위치변위를 상기 제3카메라와 상기 치료용 컴퓨터처리장치를 통해 얻은 후 그 데이터에 기초하여, 상기 환자의 복부의 특정부분이 설정된 위치에 있을 때에만, 상기 제2방사선 조사장치로부터 조사된 방사선이 상기 환자의 내부 장기의 특정부분에 조사되도록, 상기 제2방사선 조사장치로부터 상기 환자의 특정부 분으로 향하는 방사선의 진행경로를 선택적으로 차단하는 방사선 개폐장치; 를 포함하는 점에 특징이 있다.On the basis of the data obtained from the long-term position tracking device and the positional displacement of the specific part of the abdomen of the patient under treatment through the third camera and the therapeutic computer processing device, the data of the abdomen of the patient is determined. Only when the portion is in the set position, the radiation from the second radiation irradiation apparatus toward the specific portion of the patient so that the radiation irradiated from the second radiation irradiation apparatus is irradiated to the specific portion of the internal organ of the patient. A radiation switching device for selectively blocking a path; There is a feature in that it includes.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 추적 방사선 치료장치의 개략적 구성도이며, 도3은 도2에 도시된 움직임 추적 방사선 치료장치에서 제1방사선 조사장치와 가시광선 발생수단과 제1카메라 및 제2카메라의 배치를 보여주는 도면이며, 도4는 도2에 도시된 움직임 추적 방사선 치료장치에서 제2방사선 조사장치와 방사선 개폐장치와 제3카메라의 배치를 보여주는 도면이며, 도5는 도2에 도시된 장기 움직임 재현 장치의 개략적 구성도이며, 도6은 도5에 도시된 장기 움직임 재현장치에서 프레임조립체 부위의 개략적 사시도이며, 도7은 도6에 도시된 부위의 평면도이며, 도8은 도7에 도시된 Ⅸ-Ⅸ 선의 단면도이며, 도9 및 도10은 도5에 도시된 장기 움직임 재현장치를 이용해 움직임 추적 방사선 치료장치의 방사선 조사정도를 검증하기 위해 측정한 개념도이며, 도11은 도2에 도시된 움직임 추적 방사선 치료장치에서 방사선 개폐장치의 개략적 구성도이며, 도12는 도3에 도시된 "A"부위에 설치된 방사선 개폐장치의 확대도이며, 도13은 도12에 도시된 Z방향에서 본 도면이며, 도14는 도12에서 게이트가 개방위치로 이동된 상태의 도면이며, 도15는 도13에서 게이트가 개방위치로 이동된 상태의 도면이다.FIG. 2 is a schematic block diagram of a motion tracking radiation treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a first radiation irradiation apparatus, visible light generating means, and first camera in the motion tracking radiation treatment apparatus shown in FIG. And FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement of a second camera, and FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement of a second radiation irradiation device, a radiation switching device, and a third camera in the motion tracking radiation treatment apparatus shown in FIG. 2, and FIG. 5 is FIG. Figure 6 is a schematic configuration diagram of the long-term motion reproducing apparatus shown in Figure 6, Figure 6 is a schematic perspective view of the frame assembly portion in the long-term motion reproducing apparatus shown in Figure 5, Figure 7 is a plan view of the portion shown in Figure 6, Figure 8 7 is a cross-sectional view of the VIII-VIII line, and FIGS. 9 and 10 are dogs measured to verify the irradiation degree of the motion tracking radiation treatment apparatus using the long-term motion reproducing apparatus shown in FIG. FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a radiation switchgear in the motion tracking radiation treatment apparatus shown in FIG. 2, and FIG. 12 is an enlarged view of the radiation switchgear installed at the portion “A” shown in FIG. 12 is a view seen in the Z direction shown in FIG. 12, FIG. 14 is a view of the state in which the gate is moved to the open position in FIG. 12, and FIG.
도2 내지 도15를 참조하면 본 실시예의 움직임 추적 방사선 치료장치(10)는 제1방사선 조사장치(11)와, 제2방사선 조사장치(12)와, 장기위치 추적장치(13)와, 방사선 개폐장치(15)와, 제3카메라(37)와, 치료용 컴퓨터처리장치(50a)를 포함하고 있다.2 to 15, the motion tracking radiation treatment apparatus 10 of the present embodiment includes a first
상기 제1방사선 조사장치(11)는 환자의 치료 예정 부위에 진단용 방사선을 조사하는 장치이다. 상기 제1방사선 조사장치(11)는 필라멘트에서 나온 열전자를 이용해 진단용 방사선을 발생시켜 환자의 치료 예정 부위에 조사하는 장치로서, 물리학이나 의학분야에서 주로 사용되는 것으로서 그 구조 및 원리는 공지된 것이므로 상세한 서술은 생략하기로 한다. The first
상기 제2방사선 조사장치(12)는 환자의 치료부위에 치료용 방사선을 조사하는 장치이다. 상기 제2방사선 조사장치(12)는 전자총에서 나온 전자를 마그네트론에서 발생된 초고주파를 이용해 가속관에서 직선상으로 주행시켜 높은 에너지를 얻는 선형가속기를 포함하여, 그 높은 에너지를 가진 전자를 이용해 방사선을 발생시켜 환자의 치료 예정 부위에 조사하는 장치로서, 물리학이나 의학분야에서 주로 사용되는 것으로서 그 구조 및 원리는 공지된 것이므로 상세한 서술은 생략하기로 한다.The second
상기 장기위치 추적장치(13)는 가시광선 발생수단(30)과, 제1카메라(35)와, 제2카메라(36)와 제1신호변환부(40)와, 진단용 컴퓨터처리장치(50)와, 장기 움직임 재현장치(14)를 포함하고 있다.The long-term
상기 가시광선 발생수단(30)은 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 입사스크린(31)과, 가시광선발생부(32)와, 반사거울(33)을 포함하고 있다. 상기 입사스크린(31)은 상기 제1방사선 조사장치(11)로부터 조사된 진단용 방사선이 인체를 통과하 여 지나가는 부분이다. 상기 가시광선발생부(32)는 상기 입사스크린(31)의 하부에 배치되어 있다. 상기 가시광선발생부(32)는 상기 입사스크린(31)에 입사된 방사선에 의해 가시광선이 발생되는 부분이다. 상기 반사거울(33)은 상기 가시광선발생부(32)에 의해 발생된 빛을 제1카메라(35)에 입사하도록 방향을 바꾸어 주기 위해 마련된 것이다. 상기 반사거울(33)은 상기 가시광선발생부(32)에 대해 기울어지도록 배치되어 있다. 상기 제1카메라(35)는 상기 반사거울(33)을 통해 방향이 바뀐 가시광선에 의해 형성된 영상을 촬영하기 위해 마련된 것이며, 그 자세한 구조는 공지된 비디오카메라와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the visible light generating means 30 includes an
상기 제2카메라(36)는 환자의 복부의 특정부분이 호흡에 따라 변하는 영상을 촬영하기 위해 마련된 것이다. 상기 제2카메라(36)는 도3에 도시된 바와 같이 제1방사선 조사장치(11)의 주위에 적절하게 배치되어 환자의 복부의 특정부분을 촬영할 수 있다. 상기 제2카메라(36)에 환자의 복부의 특정부분이 잘 구별될 수 있도록 싸인펜이나 별도의 마커 등으로 촬영하고자 하는 부분에 표시를 할 수 있다.The
상기 제1카메라(35)와 상기 제2카메라(36)에 의해 촬영된 아날로그 영상은 필요에 따라 사용하기 위해 별도의 기록매체(미도시)에 저장될 수도 있다.The analog image photographed by the
상기 제3카메라(37)는 상기 제2카메라(36)과 동일한 역할을 하도록 상기 제2방사선 조사장치(12)의 주위에 적절하게 배치되어 환자의 복부의 특정부분을 촬영할 수 있다.The
상기 제1신호변환부(40)는 상기 제1카메라(35)와 상기 제2카메라(36)에 의해 촬영된 아날로그 영상을 각각 디지털 영상신호로 변환시키기 위해 마련된 것이다. 상기 제1신호변환부(40)는 널리 알려진 A/D컨버터의 일종이므로 그 구조나 기능에 대한 상세한 서술은 생략하기로 한다. 상기 제1신호변환부(40)는 상기 제1카메라(35)에 의한 영상과 상기 제2카메라(36)에 의한 영상을 하나의 변환보드에 의해 처리할 수도 있으며, 필요에 따라 상기 제1카메라(35)에 의한 영상과 상기 제2카메라(36)에 의한 영상을 각각 디지털 영상신호로 변환시키도록 별개의 변환보드를 조합하여 구성할 수도 있다.The
상기 진단용 컴퓨터처리장치(50)는 제1디스플레이부(51)와, 제1입력부(52)와, 제1제어부(53)와, 제1저장부(54)를 포함하고 있다. The diagnostic
상기 제1디스플레이부(51)는 상기 제1신호변환부(40)에서 변환된 각각의 상기 디지털 영상신호에 의해 형성된 디지털 영상을 화면으로 표시하는 역할을 하기 위해 마련된 것이다.The
상기 제1입력부(52)는 상기 제1디스플레이부(51)에 표시된 디지털 영상의 특정부분의 위치를 선택하기 위해 마련된 것으로서 본 실시예에서는 마우스가 사용되었다. The
상기 제1제어부(53)는 상기 마우스에 의해 선택된 환자의 복부 또는 내부 장기의 상기 디지털 영상의 특정부분의 위치의 시간변화에 따른 위치변위데이터를 시간에 따라 추적하도록 하여 그 위치변위데이터를 작성하도록 마련된 것이다. 그 위치변위데이터를 작성하는 과정을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.The
상기 제1제어부(53)는 상기 마우스에 의해 선택될 상기 제1디스플레이부(51)상에 표시된 영상의 스케일을 설정한 후, 입력된 디지털 영상으로부터 상기 마우스 에 의해 선택된 특정부분을 포함하는 일정 크기의 기준형판을 획득한다. 그런 다음 일정시간 즉, 본 실시예에서는 1/30초 경과 후 입력된 새로운 디지털 영상에서 그 기준형판의 위치와 동일한 위치에서 상기 기준형판을 이동하면서 이미지를 비교하여 그 기준형판과 최적으로 일치하는 위치를 검색하여 찾아낸다. 그 일치하는 위치를 후술하는 제1저장부(54)에 저장한 다음, 그 위치를 기준으로 기준형판과 동일한 크기의 이동형판을 획득한다. 그런 후에, 상기 이동형판을 상기 기준형판으로 설정한다. 그리고 다시 그 새롭게 설정된 기준형판에 대해 다시 일정시간 즉, 1/30초 경과 후 그 새로운 기준형판과 일치하는 위치에서 다시 새로운 이동형판을 획득하는 과정을 반복하도록 하여 상기 마우스에 의해 선택된 특정부분의 위치를 1/30초 단위로 반복하여 작성하도록 하는 알고리즘(algorithm)을 포함하고 있다. 이와 같은 알고리즘에 의해 상기 마우스에 의해 선택된 특정부분의 위치변위데이터를 추적할 수 있게 된다. The
한편, 상기 제1카메라(35)로부터 얻은 환자의 내부 장기의 특정부분의 위치변위데이터와 상기 제2카메라(36)로부터 얻은 환자의 복부의 특정부분의 위치변위데이터는 환자의 호흡과 밀접한 상관관계를 가지고 있다. 즉, 호흡에 따른 환자의 복부의 움직임과 내부 장기의 움직임은 그 경향이 매우 유사하다는 것은 경험에 의해 널리 알려진 사실이다. 즉, 환자의 호흡에 의해 공기가 환자의 폐로 흡입되거나 환자의 폐로부터 배출됨에 따라서 생기는 폐의 부피변화에 따라 복부 및 장기가 움직이기 때문에 복부의 위치변위와 장기의 위치변위는 밀접한 상관관계를 가지게 되는 것이다. 따라서, 복부의 특정부분의 위치변위데이터 및 장기의 특정부분 위치변 위데이터는 시간을 매개로 하는 함수관계를 가지게 된다. 그 결과 환자의 복부의 움직임과 내부 장기의 움직임의 함수관계를 파악하게 되면, 환자의 복부의 움직임만을 추적하더라도 환자의 내부 장기의 움직임을 추정해 낼 수 있게 되는 것이다. 이와 같은 상관관계와 상기 제3카메라(37)로부터 얻은 환자의 복부의 특정부분의 위치변위 데이터는 후술하는 치료용 방사선 조사장치인 제2방사선 조사장치(12)의 작동에 직접적인 영향을 미치게 된다. 상기 제1제어부(53)는 상술한 바와 같은 복부와 내부 장기의 움직임간의 상관관계를 추정해 낼 수 있는 알고리즘을 포함하고 있다. 이와 같은 위치변위데이터들은 환자의 치료계획을 세우는데 유용하게 사용될 수 있다.On the other hand, the position displacement data of the specific part of the patient's internal organs obtained from the
상기 제1저장부(54)는 상기 신호변환기(40)에 의해 변환된 디지털 영상을 저장하는 기능을 수행하는 한편 상기 제1제어부(53)에서 작성된 특정부분의 위치변위데이터및 분석된 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 상기 제1저장부(54)에 저장된 디지털 영상 또는 데이터는 필요에 따라 제1디스플레이부(51)에 표시할 수도 있으며, 다음 단계의 사용을 위하여 적당한 전송수단을 통해 전송될 수도 있다. The
상기 제1제어부(53)와 상기 제1저장부(54)는 후술하는 장기 움직임 재현장치(14)의 구동을 위한 제어신호 발생 또는 후술하는 방사선 개폐장치(15)의 구동을 위한 제어신호 발생의 기초데이터를 제공하므로 이들(53, 54)을 통합하여 제1제어신호발생부(540)라 칭한다. The
상기 장기 움직임 재현장치(14)는 프레임프레임(56)과, 슬라이딩부재(57)와, 이동부재(58)와, 제1서보모터(60)와, 제2서보모터(62)로 이루어진 프레임조립체 (500)와, 모터제어부(55)를 포함하고 있다.The long-term
상기 프레임(56)은 후술하는 슬라이딩부재(57)를 설치하기 위해서 마련된 것이다. 상기 프레임(56)은 알루미늄 합금 등의 금속재질로 이루어져 있다. 그러나 그 재질이 금속으로 한정되는 것은 아니며, CT(computer tomography)와 같은 기기에 사용되는 경우에는 전자파에 영향을 받지 않는 아크릴 등의 재료가 사용된다. 상기 프레임(56)에는 제1서보모터(60)가 고정되어 설치되어 있다.The
상기 슬라이딩부재(57)는 상기 프레임(56)에 대해 일방향으로 이동가능하도록 설치되어 있다. 상기 슬라이딩 부재(57)는 도6에 도시된 바와 같이 상기 프레임(56)상의 레일(550)을 따라 제1방향(X)으로 그 프레임(56)에 대해 슬라이딩이 가능하도록 설치되어 있다. 이 슬라이딩부재(57)는, 본 실시예에 있어서는 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 주기 위한 용도로 널리 사용되고 있는 볼스크류(601)와 볼너트(650) 기구에 의해 상기 제1서보모터(60)와 동력적으로 연결되어 있다. 즉, 상기 제1서보모터(60)의 회전축에 볼스크류(601)가 고정되고 상기 슬라이딩부재(57)에는 상기 볼스크류(601)에 나사결합되는 볼너트(650)가 고정되어, 제1서보모터(60)의 회전시에 그 볼스크류(601)가 회전함으로써 상기 볼너트(650)와 고정되어 있는 슬라이딩부재(57)가 상기 제1방향(X)으로 슬라이딩되도록 되어 있다. 한편, 볼스크류(601)와 볼너트(650) 기구 대신 공지의 랙과 피니언 기구 등이 채용될 수도 있다.The sliding
상기 제2서보모터(62)는 상기 제1서보모터(60)에 대해 수직인 방향으로 배치되어 상기 슬라이딩부재(57)에 고정되어 있다.The
상기 이동부재(58)는 상기 슬라이딩부재(57)에 대해 도6에 도시된 바와 같이 레일(551)을 따라 제2방향(Y)으로 슬라이딩 가능하게 결합되어 있다. 상기 이동부재(58)는 방사선 조사장치에서 조사되는 방사선이 조사되어 투과할 수 있도록 중앙부가 비어 있는 형태이다. 상기 중앙부에는 필름(film)과 같은 센서(sensor)를 올려 놓을 수 있도록 아크릴판 등이 장착 가능하다. 상기 제1방향(X)과 상기 제2방향(Y)은 서로 수직을 이루고 있다. 따라서, 상기 이동부재(58)는 상기 슬라이딩부재(57)를 매개로 하여 상기 프레임(56)에 대해 2차원 이동이 가능하도록 배치되어 있다. 상기 이동부재(58)의 중앙부 빈 공간에는 상기 방사선 조사장치에서 조사된 방사선이 투과되는 영역 및 그 영역에서의 방사선 투과정도를 측정할 수 있는 예컨대, 방사선필름(P) 등의 방사선 측정수단이 배치될 수 있다. 상기 이동부재(58)는 상기 제2서보모터(62)와 동력적으로 연결되어 있는데, 본 실시예에 있어서는 상기 이동부재와 제2서보모터의 동력적 연결수단도, 상기 슬라이딩부재와 제1서보모터 간의 동력적 연결수단과 마찬가지로, 볼스크류(601)와 볼너트(650)이다.The
상기 모터제어부(55)는 상기 제1서보모터(60)와 상기 제2서보모터(62)를 제어하기 위한 구동신호를 발생시키기기 위해 마련된 것이다. 즉, 상기 모터제어부(55)는 도2에 도시된 장기위치 추적장치에 의해 작성된 장기의 특정부분의 위치변위데이터, 즉 상기 제1제어신호발생부(540)로부터 입력받은 환자의 내부 장기의 특정부분의 위치변위데이터, 를 입력받아 그 위치변위데이터에 기초하여, 상기 이동부재(58)가 상기 장기의 특정부분의 위치변위를 재현하여 상기 방사선 조사장치에서 조사되는 방사선이 상기 이동부재(58)상의 원하는 위치로 조사되는지 확인할 수 있도록, 상기 서보모터의 구동을 위한 신호를 발생시키는 기능을 하게 된다.The
상기 치료용 컴퓨터처리장치(50a)는 제2신호변환부(40a)와, 제2디스플레이부(51a)와, 제2입력부(52a)와, 제2제어부(53a)와, 제2저장부(54a)를 포함하고 있다. The therapeutic
상기 제2신호변환부(40a)는 상기 제3카메라(37)에 의해 촬영된 아날로그 영상을 각각 디지털 영상신호로 변환시키기 위해 마련된 것이다. 상기 제2신호변환부(40a)는 널리 알려진 A/D컨버터의 일종이므로 상기 제1신호변환부(40)와 같이 그 구조나 기능에 대한 상세한 서술은 생략하기로 한다.The second signal converter 40a is provided to convert the analog image photographed by the
상기 제2디스플레이부(51a)는 상기 제2신호변환부(40a)에서 변환된 디지털 영상신호에 의해 형성된 디지털 영상을 화면으로 표시하는 역할을 하기 위해 마련된 것이다.The
상기 제2입력부(52a)는 상기 제2디스플레이부(51a)에 표시된 디지털 영상의 특정부분의 위치를 선택하기 위해 마련된 것으로서 본 실시예에서는 마우스가 사용되었다. The
상기 제2제어부(53a)는 상기 마우스에 의해 선택된 환자의 복부의 상기 디지털 영상의 특정부분의 위치의 시간변화에 따른 위치변위데이터를 시간에 따라 추적하도록 하여 그 위치변위데이터를 작성하도록 마련된 것이다. 그 위치변위데이터를 작성하는 과정을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.The
상기 제2제어부(53a)는 상기 마우스에 의해 선택될 상기 제2디스플레이부(51a)상에 표시된 영상의 스케일을 설정한 후, 입력된 디지털 영상으로부터 상기 마우스에 의해 선택된 특정부분을 포함하는 일정 크기의 기준형판을 획득한다. 그 런 다음 일정시간 즉, 본 실시예에서는 1/30초 경과 후 입력된 새로운 디지털 영상에서 그 기준형판의 위치와 동일한 위치에서 상기 기준형판을 이동하면서 이미지를 비교하여 그 기준형판과 최적으로 일치하는 위치를 검색하여 찾아낸다. 그 일치하는 위치를 후술하는 제2저장부(54a)에 저장한 다음, 그 위치를 기준으로 기준형판과 동일한 크기의 이동형판을 획득한다. 그런 후에, 상기 이동형판을 상기 기준형판으로 설정한다. 그리고 다시 그 새롭게 설정된 기준형판에 대해 다시 일정시간 즉, 1/30초 경과 후 그 새로운 기준형판과 일치하는 위치에서 다시 새로운 이동형판을 획득하는 과정을 반복하도록 하여 상기 마우스에 의해 선택된 특정부분의 위치를 1/30초 단위로 반복하여 작성하도록 하는 알고리즘(algorithm)을 포함하고 있다. 이와 같은 알고리즘에 의해 상기 마우스에 의해 선택된 특정부분의 위치변위데이터를 추적할 수 있게 된다. 이와 같이 상기 제2제어부(53a)는 치료할 환자의 복부의 특정부분의 위치변화를 추적하여, 상기 장기위치 추적장치(13)의해 획득된 복부의 움직임과 내부 장기의 움직임과의 상관관계로부터 환자의 내부 장기의 특정부분의 위치변화를 추적할 수 있게 한다. The
상기 제2저장부(54a)는 상기 제2신호변환기(40a)에 의해 변환된 디지털 영상을 저장하는 기능을 수행하는 한편 상기 제2제어부(53a)에서 작성된 특정부분의 위치변위데이터및 분석된 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 상기 제2저장부(54a)에 저장된 디지털 영상 또는 데이터는 필요에 따라 제2디스플레이부(51a)에 표시할 수도 있으며, 다음 단계의 사용을 위하여 적당한 전송수단을 통해 전송될 수도 있다. The
상기 제2제어부(53a)와 상기 제2저장부(54a)는 후술하는 방사선 개폐장치(15)의 구동을 위한 제어신호 발생의 기초데이터를 제공하므로 이들(53a, 54a)을 통합하여 제2제어신호발생부(540a)라 칭한다. Since the
상기 방사선 개폐장치(15)는 개폐구동부(70)와 게이팅 제어부(80)을 포함하고 있다.The radiation opening and
상기 개폐구동부(70)는 지지부재(72)와 한 쌍의 게이트(74,75)와 한 쌍의 서보모터(76,77)를 포함하고 있다. The opening and
상기 지지부재(72)는 치료용 방사선을 조사하는 상기 제2방사선 조사장치(12)에 설치되어 있다. 상기 지지부재(72)에는 한 쌍의 가이드레일(721,722)이 고정되어 있다. 상기 지지부재(72)에는 상기 제2방사선 조사장치(12)로 부터 조사된 방사선이 통과하는 방사선통과부(725)가 마련되어 있다.The
상기 한 쌍의 게이트(74,75)는 상기 지지부재(72)에 대해 이동가능하게 설치되어 있다. 상기 한 쌍의 게이트(74,75)는 상기 제2방사선 조사장치(12)로부터 조사되는 방사선의 진행경로를 차단하는 차단위치와 상기 방사선의 진행경로로부터 벗어난 개방위치 사이에서 왕복이동 가능하게 상기 지지부재(72)에 설치되어 있다. 상기 차단위치는 도12 및 도13에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 게이트(74,75)들이 서로 마주하여 접촉하고 있는 위치를 말한다. 즉, 상기 제2방사선 조사장치(12)에서 조사된 방사선이 상기 지지부재(72)에 마련된 방사선통과부(725)를 통과한 후 상기 한 쌍의 게이트(74,75)에 의해 더이상 진행되지 못하도록 된 위치를 말한다. 상기 개방위치는 도14 및 도15에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 게이트(74,75)가 최대로 이격된 위치를 말한다. 즉, 상기 방사선 조사장치(12)로부터 조사된 방사선이 상기 지지부재(72)에 마련된 방사선통과부(725)를 통과하여 상기 한 쌍의 게이트(74,75)사이를 지날 수 있도록 상기 한 쌍의 게이트(74,75)가 이격되어 있는 상태의 위치를 말한다. 상기 한 쌍의 게이트(74,75)는 방사선 차단성능이 우수한 텅스텐 소재로 이루어져 있다. 상기 한 쌍의 게이트(74,75)는 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1게이트(74)와 제2게이트(75)로 이루어져 있다. 상기 제1게이트(74)는 상기 지지부재(72)에 고정되어 설치된 가이드레일(721)을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다. 상기 제2게이트(75)는 상기 지지부재(72)에 고정되어 설치된 가이드레일(722)을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다.The pair of
상기 한 쌍의 서보모터(76,77)는 제3서보모터(76)와 제4서보모터(77)를 포함하고 있다. 상기 제3서보모터(76)는 상기 지지부재(72)에 고정되어 있다. 상기 제3서보모터(76)는 상기 제1게이트(74)를 상기 지지부재(72)에 대해 왕복이동 시키기 위해 마련된 것이며, 상기 제4서보모터(77)는 상기 제2게이트(75)를 상기 지지부재(72)에 대해 왕복이동시키기 위해 마련된 것이다. 상기 제3서보모터(76)와 상기 제1게이트(74)는 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 기능을 수행하는 여러 수단 중의 하나로 널리 알려진 볼스크류(602)와 볼너트(651)에 의해 연결되어 있다. 따라서 상기 제3서보모터(76)의 회전에 따라 상기 제1게이트(74)는 가이드레일(721)을 따라 상기 지지부재(72)에 대해 왕복이동 하게 된다. 상기 제4서보모터(77)는 상기 지지부재(72)에 고정되어 있다. 상기 제4서보모터(77)와 상기 제2게이트(75)는 상기 제3서보모터(76)와 제1게이트(74)와 같이 볼스크류(602)와 볼너트(651)에 의해 동력적으로 연결되어 있다.The pair of
상기 게이팅 제어부(80)는 상기 제2제어신호발생부(540a)로부터 입력받은 데이터를 기초로 하여 상기 제3서보모터(76) 및 상기 제4서보모터(77)의 구동신호를 발생시키는 역할을 하기 위해 마련된 것이다. 예컨대, 상기 게이팅 제어부(80)는 장기위치 추적장치(13)에 의해 얻어진 내부 장기의 위치변위데이터를 상기 제2제어신호발생부(540a)로부터 입력 받아 치료하고자 하는 내부 장기의 특정부분이 원하는 위치에 위치하는 동안에만 상기 제3서보모터(76)와 상기 제4서보모터(77)를 구동시켜 상기 한 쌍의 게이트(74,75)를 개방위치에 위치하도록 제어한다. 한편, 환자의 내부 장기의 위치가 원하는 위치에서 벗어나게 되면, 상기 제3서보모터(76)와 상기 제4서보모터(77)를 역으로 구동시켜 상기 한 쌍의 게이트(74,75)를 차단위치에 위치하도록 제어한다. The
이하, 이러한 구조를 가지는 본 발명에 따른 움직임 추적 방사선 치료장치(10)의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the motion tracking radiation treatment apparatus 10 according to the present invention having such a structure will be described.
환자의 복부의 특정부분의 움직임과 치료하고자 하는 내부 장기의 특정부분의 움직임의 상관관계를 얻은 다음, 실제 치료시에는 상기 환자의 복부의 특정부분을 추적하면서 환자의 내부장기의 특정부분에 방사선을 조사하는 경우를 순차적으로 설명하기로 한다.Correlate the movement of a specific part of the patient's abdomen with the movement of a particular part of the internal organ to be treated, and then, in actual treatment, follow a specific part of the patient's abdomen while radiating a specific part of the patient's internal organs The case of investigation will be described sequentially.
먼저, 상기 장기위치 추적장치(13)를 이용하여 치료를 위한 환자의 내부 장기의 특정부분의 호흡에 따른 위치변위데이터를 그 환자의 복부의 특정부분의 움직임으로부터 추적하는 경우를 설명하기로 한다. 환자가 도3에 도시된 바와 같이 장 기위치 추적장치(13)의 입사스크린(31) 상방에 누워 있는 상태에서 상기 제1방사선 조사장치(11)를 통해 진단용 방사선을 조사시킨다. 이 때, 상기 제1방사선 조사장치(11)에서 조사되는 방사선의 강도는 상기 제2방사선 조사장치(12)에서 조사되는 치료용 방사선보다 강도가 약한 진단용 방사선을 사용하였다. 상기 제1방사선 조사장치(11)에서 조사된 진단용 방사선은 환자의 인체를 통과하면서 투과 정도에 차이가 생기게 되며, 상기 입사스크린(31)를 통과하여 상기 가시광선발생부(32)에 입사되어 가시광선을 발생시키게 된다. 상기 가시광선발생부(32)에서 발생된 가시광선은 상기 입사스크린(31)에 대해 경사지게 배치되어 있는 반사거울(33)에 의해 방향이 바뀐다. 상기 반사거울(33)에 의해 방향이 바뀐 가시광선에 의해 형성된 영상은 상기 제1카메라(35)의 렌즈에 입사되어 그 영상이 촬영된다. 한편, 환자의 복부의 특정부분은 상기 제2카메라(36)에 의해 촬영된다. 상기 제1카메라(35)에 의해 촬영된 아날로그 영상과 상기 제2카메라(36)에 의해 촬영된 아날로그 영상은 실시간으로 상기 제1신호변환부(40)에 의해 초당 30프레임씩 즉, 1/30초 간격으로 각각 디지털 영상으로 변환되어 상기 진단용 컴퓨터처리장치(50)에 입력된다. 상기 진단용 컴퓨터처리장치(50)에 마련된 제1디스플레이부(51)는 상기 제1신호변환부(40)에 의해 디지털 영상신호로 변환된 영상을 표시하는 역할을 하며, 상기 제1입력부(52)로서 마련된 마우스를 통하여 상기 제1디스플레이부(51)에 표시된 특정부부분을 클릭하고, 상술한 알고리즘에 의해 상기 특정부분의 위치변위데이터를 상기 제1제어부(53)가 추적하여 작성하게 되며, 시간에 따른 위치변위데이터를 얻을 수 있다. 이와 같이 상기 제1카메라(35)에 의해 환자의 내부 장기의 움직임을 입력받고, 상기 제2카메라(36)에 의해 환자의 복부의 움직임을 입력받아, 시간에 따른 위치변위를 추적하여, 그 위치변위데이터들 간의 상관관계를 구할 수 있다. 이렇게 얻어진 위치변위데이터 및 디지털 영상은 상기 제1디스플레이부(51)를 통해 표시될 수 있으며, 적절한 기록매체에 저장 되거나 네트워크 등을 통해 필요한 장소로 전송이 가능하다. First, a case in which position displacement data according to respiration of a specific part of a patient's internal organs for treatment is tracked from the movement of a specific part of the abdomen of the patient using the organ
이와 같은 장기위치 추적장치(13)는 환자의 호흡에 따른 복부의 움직임만을 추적하면서 환자의 내부 장기의 특정부분의 위치를 파악할 수 있다. 즉, 환자의 복부의 특정부분의 위치를 알면, 위치 및 시간함수로 연관된 내부 장기의 특정부분의 위치를 알 수 있게 되는 것이다.Such a long-term
한편, 상기 장기위치 추적장치로부터 얻은 데이터를 기초로 하여 상기 장기 움직임 재현장치(14)는 환자의 내부 장기의 특정부분의 움직임을 재현하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 장기 움직임 재현장치(14)는 필요에 따라 환자에 대한 치료계획을 세우는데 있어서 장비의 셋팅이나 방사선의 치료정도를 검증하는데 다음과 같이 유용하게 사용될 수 있다.On the other hand, based on the data obtained from the organ position tracking device, the organ
상기 장기 움직임 재현 장치(14)를 이용하여 치료를 위한 환자 내부 장기의 특정 부분의 호흡에 따른 위치변위데이터에 기초하여 환자의 상기 특정 부위의 위치변위를 재현시켜 원하는 위치에 치료용 방사선이 조사되는지에 대해 검증하는 과정을 설명하기로 한다. By using the long-term
상기 장기 움직임 재현장치(14)에 방사선필름(P)을 장착하여 환자 대신 치료용 방사선이 조사되는 상기 제2방사선 조사장치(12)에 배치한다. 그런 다음, 상기 장기위치 추적장치(13)으로 부터 얻어진 환자의 내부 장기의 특정부분의 위치변위데이터가 상기 제1제어신호발생부(540)로부터 상기 모터제어부(55)에 입력된다. 상기 위치변위데이터를 입력받은 모터제어부(55)는 이를 기초로 하여 상기 제1서보모터(60) 및 상기 제2서보모터(62)의 구동을 위한 신호를 발생시키게 되고, 상기 제1서보모터(60) 및 제2서보모터(62)가 구동된다. 상기 제1서보모터(60)의 구동에 의해 상기 슬라이딩부재(57)는 상기 프레임(56)에 대해 도6에 도시된 바와 같은 제1방향(X)으로 직선운동을 하게 된다. 이에 따라 상기 이동부재(58)는 상기 슬라이딩부재(57)에 대해 상기 제1방향(X)으로는 상대 이동이 불가능하도록 설치되어 있으므로 상기 슬라이딩부재(57)와 동일한 거리만큼 상기 제1방향(X)으로 이동하게 된다. 한편, 상기 제2서보모터(62)의 구동에 의해 상기 이동부재(58)는 상기 슬라이딩부재(57)에 대해 도6에 도시된 바와 같은 제2방향(Y)으로 직선운동을 하게 된다. 이에 따라 상기 이동부재(58)는 상기 슬라이딩부재(57)에 대해 상기 제2방향(Y)으로는 상대 이동이 가능하도록 설치되어 있으므로 상기 슬라이딩부재(57)에 대해 상기 제2방향(Y)으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 슬라이딩부재(57)에 의해 제1방향(X)의 위치가 결정되고, 상기 이동부재(58)에 의해 제2방향(Y)의 위치가 결정된다. 결과적으로 상기 이동부재(58)는 상기 프레임(56)에 대해 2차원 평면상에서 위치가 변하게 된다. 상기 이동부재(58)에 방사선이 조사될 위치를 식별할 수 있도록 적절한 수단으로 표시를 하고 그 위치에 방사선을 조사하는 경우를 살펴본다. 만약, 상기 이동부재(58)의 움직임을 고려하여 그 이동부재(58)가 특정위치에 있는 경우에만 방사선을 조사하면 상기 방사선필름(P)에는 그 방사선의 흔적이 마치 상기 이동 부재(58)가 정지 상태에 있는 경우에 방사선이 조사된 것과 마찬가지로 도9에 빗금으로 도시된 영역과 같이 선명한 경계선을 가지는 방사선 조사영역이 표시될 것이다. 그러나, 상기 이동부재(58)가 특정위치에 있지 않는 경우에 방사선을 조사하면 상기 이동부재(58)에 장착된 방사선필름(P)에 상기 이동부재(58)가 도10에 도시된 X 및 Y 방향으로의 이동에 따른 흔적이 남게 되며, 그 흔적은 방사선 조사영역으로 표시되는 흑색부분의 경계선이 도10에 도시된 가상선과 실선 사이로 불명확해지는 결과를 얻게 될 것이다. 이와 같은 방법에 의해 호흡에 따른 내부 장기의 움직임을 고려하여 특정부분에만 방사선을 조사하여 치료부위에만 명확히 방사선을 조사할 수 있도록 상기 제2방사선 조사장치(12)의 빔을 제어하기 위한 방사선 개폐장치(15)의 구동제어를 결정할 수 있는 효과가 있다. The radiation film P is mounted on the long-term
이와 같이 상기 움직임 추적 방사선 치료장치(10)가 원하는 부위에 방사선이 조사되는지에 대해 검증한 다음, 실제 환자의 치료에 들어가게 되며, 상기 검증과정에서 얻어진 치료정보와 같게 실제 환자의 치료에서도 방사선 조사영역과 조사량을 적용할 수 있게 된다. 그 과정을 설명하면 다음과 같다.As such, the motion tracking radiation treatment apparatus 10 verifies whether radiation is irradiated to a desired portion, and then enters the treatment of the actual patient, and in the treatment of the actual patient as in the treatment information obtained in the verification process. And dose can be applied. The process is as follows.
환자가 도3에 도시된 바와 같이 제2방사선 조사장치(12)의 방사선 조사경로 상에 누워 있는 상태에서 상기 제2방사선 조사장치(12)를 통해 방사선을 조사시킨다. 이때, 상기 제2방사선 조사장치(12)와 환자 사이에 상기 방사선 개폐장치(15)가 설치되어 있다. 치료가 시작되면 상기 제3카메라(37)은 환자의 복부의 특정부분의 움직임을 촬영하고 여기에서 얻는 영상데이터는 상기 장기위치 추적장치(13)에 입력되며, 그 장기위치 추적장치(13)에 의해 내부 장기의 특정부분의 위치가 추정 되며, 제2어신호발생부(540a)를 거쳐 방사선 개폐장치(15)의 개폐구동부(70)에 그 데이터가 입력된다. 상기 제2방사선 조사장치(12)에서는 계속하여 치료용 방사선이 환자의 치료부위에 조사된다. 이 동안에 환자의 치료부위는 그 환자의 호흡에 의해 위치가 변하게 되며, 일정 변위구간에서 왕복운동을 하게 된다. 상기 제2방사선 조사장치(12)에서 방사선이 계속하여 조사되고 있더라도 상기 한 쌍의 게이트(74,75)가 도12 및 도13에 도시된 바와 같이 상기 차단위치에 있는 경우에는 상기 제2방사선 조사장치(12)에서 조사된 방사선은 상기 한 쌍의 게이트(74,75)에 의해 차단되어 환자의 치료부위에 도달하지 못한다. 한편, 상기 게이팅 제어부(80)로부터 구동신호가 발생되어 상기 한 쌍의 게이트(74,75)가 도14 및 도15에 도시된 바와 같은 상기 개방위치에 위치하게 되면 상기 제2방사선 조사장치(12)에서 조사된 방사선이 상기 지지부재(72)에 마련된 방사선통과부(725)를 통과하여 이격된 상태에 있는 상기 한 쌍의 게이트들(74,75) 사이를 지나 환자에게 도달하게 된다. 3, the patient is irradiated with the radiation through the second
위 경우에 있어서, 상기 게이팅 제어부(80)는 실시간으로 상기 제2제어신호발생부(540a)로부터 복부움직임에 대한 데이터 및 그 복부움직임과 내부 장기 움직임과의 상관관계 데이터를 입력 받는다. 상기 게이팅 제어부(80)는 이렇게 입력 받은 복부 움직임 정보와 복부 움직임과 내부 장기 움직임간의 상관관계 데이터를 이용하여 상기 치료부위가 특정위치 즉 상기 제2방사선 조사장치(12)로부터 조사되는 방사선이 상기 치료부위에 정확히 조사될 수 있는 위치에 위치하게 되는 순간에 상기 제3서보모터(76)와 상기 제4서보모터(77)를 구동시켜 그 서보모터들(76,77)에 동력적으로 연결된 상기 한 쌍의 게이트(74,75)를 상기 개방위치에 위치하도록 한 다. 한편, 상기 게이팅 제어부(80)는 실시간으로 상기 제2제어신호발생부(540a)로부터 복부움직임에 대한 데이터 및 그 복부움직임과 내부 장기 움직임과의 상관관계 데이터를 입력 받는다. 상기 게이팅 제어부(80)는 이렇게 입력 받은 복부 움직임 정보와 복부 움직임과 내부 장기 움직임간의 상관관계 데이터를 이용하여 상기 치료부위가 특정위치 즉 상기 제2방사선 조사장치(12)로부터 조사되는 방사선이 상기 치료부위에 정확히 조사될 수 있는 위치에 위치에서 벗어난 위치 즉 상기 제2방사선 조사장치(12)로부터 조사되는 방사선이 상기 치료부위에 조사될 수 있는 위치에서 벗어난 위치에 위치하게 되면 상기 제3서보모터(76)와 상기 제4서보모터(77)에 구동신호를 보내 그 서보모터들(76,77)에 동력적으로 연결된 상기 한 쌍의 게이트(74,75)를 상기 차단위치에 위치하도록 함으로써 원하는 부위가 아닌 곳에 방사선이 조사되는 것을 방지하게 된다. In the above case, the
이와 같이 상기 방사선 개폐 장치(15)는, 치료가 필요한 부위에만 정확히 방사선을 조사할 수 있도록 함으로써, 앞서 도1을 참조하여 서술한 PTV(1)와 CTV간(3)의 오차를 획기적으로 줄일 수 있어서 더욱 정밀하고 효율높은 방사선 치료를 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the
지금까지 상술한 바와 같이 상기 움직임 추적 방사선 치료장치(10)는 환자의 호흡에 따른 복부의 특정부분의 움직임으로부터 내부 장기의 특정부분의 움직임을 추적하여 그 부위에 원하는 만큼의 치료용 방사선을 조사할 수 있는 효과가 있다.As described above, the motion tracking radiation treatment apparatus 10 may track the movement of a specific part of the internal organs from the movement of a specific part of the abdomen according to the breathing of the patient and irradiate the therapeutic radiation to the desired amount of the area. It can be effective.
본 실시예에 있어서는, 장기 움직임 재현장치(14)가 포함되어 있는 것으로 도시하고 서술하였으나, 상기 장기 움직임 재현장치(14)가 포함되어 있지 않더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the present embodiment, although the long-term
본 실시예에 있어서는, 상기 형판들의 획득 간격은 초당 30프레임인 것으로 서술하였으나, 상기 형판들의 획득간격은 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다.In the present embodiment, the acquisition interval of the templates is described as 30 frames per second, but the acquisition interval of the templates can be appropriately changed as necessary.
본 실시예에 있어서는, 상기 제어신호발생부에 저장된 복부 움직임에 대한 위치변위데이터와 내부 장기의 움직임에 대한 위치변위데이터의 시간에 대한 차이를 분석하여 두 위치변위데이터간의 상관관계를 작성하는 것으로 서술하였으나, 상기 위치변위데이터의 상관관계를 작성하지 않더라도, 사용자에 의해 그 데이터의 분석이 가능하다면, 상기 상관관계를 작성하지 않더라도 본 발명의 범위에서 벗어나는 것은 아니다. In the present embodiment, a correlation between two positional displacement data is prepared by analyzing a difference in time between the positional displacement data of the abdominal movement stored in the control signal generator and the positional displacement data of the internal organ movement. However, even if the correlation of the positional displacement data is not prepared, if the data can be analyzed by the user, even if the correlation is not created, it does not depart from the scope of the present invention.
본 실시예에 있어서는, 상기 한 쌍의 게이트(74,75)는 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 배치된 제3게이트(74)와 제4게이트(75)를 포함하며, 상기 한 쌍의 서보모터(76,77)는, 상기 지지부재(72)에 고정되며 상기 제3게이트(74)에 동력적으로 연결된 제3서보모터(76)와, 상기 지지부재(72)에 고정되며 상기 제4게이트(75)에 동력적으로 연결된 제4서보모터(77)를 포함하는 것으로 도시하고 서술하였으나, 상기 게이트 및 상기 서보모터는 하나씩 구비하는 것으로도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the present embodiment, the pair of
본 실시예에 있어서는, 상기 한 쌍의 게이트(74,75)는 텅스텐 소재로 이루어진 것으로 서술하였으나, 상기 한 쌍의 게이트(74,75)는 상기 방사선 조사장치(12)로부터 조사되는 방사선을 효과적으로 개방 또는 차단할 수 있는 것이라면 텅스텐 소재로 한정하지 않더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the present embodiment, the pair of
본 실시예에 있어서는, 상기 제3서보모터(76)와 상기 제3게이트(74) 및 상기 제4서보모터(77)와 상기 제4게이트간(75)의 동력적 연결수단은 볼스크류(602)와 볼너트(651)로 구성되는 것으로 서술하였으나, 그 밖에 랙과 피니언 등의 다양한 기계요소로도 구성이 가능하다.In the present embodiment, the
이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시예가 구체화될 수 있을 것이다.The present invention has been described above with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above examples, and various forms of embodiments may be embodied without departing from the technical spirit of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 움직임 추적 방사선 치료장치에 있어서는, 호흡에 의한 환자의 복부의 움직임만을 추적하여 그 환자의 내부 장기의 움직임을 추정해 낼 수 있어서, 원하는 부위에 정확히 방사선 치료가 행해질 수 있으므로 치료 받는 환자에게 부담을 주지 않고, 치료효율을 현저히 향상시키는 효과가 있다.As described above, in the motion tracking radiation treatment apparatus according to the present invention, by tracking only the abdominal movement of the patient by respiration, the movement of the internal organs of the patient can be estimated, so that the radiation treatment can be precisely performed at the desired area. Since it can be a burden on the patient to be treated, there is an effect to significantly improve the treatment efficiency.
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