KR100990553B1 - 근접 방사선 치료를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유방암 수술시의 방사선 치료와 관련된 방법 및 장치에 관한 것이다. 유방암 환자는 종양적출후 방사선 치료를 받게 된다. 조직의 병리학은 짧은 순간에 이루어지는 방법이며 필요하다면 추가적인 적출을 하게 되고 환자가 마취 상태이며 움직이지 못하는 상태일 때 방사선 치료를 하게 된다. 보다 바람직한 실시예는 어플리케이터가 적출캐비티로 삽입될 때 상기 캐비티는 방사선 및 센서를 이용하여 삼차원 맵핑되며 방사선 치료계획은 방사선 처방 및 상기 캐비티의 형상 및 위치를 이용하여 수행된다. 모든 과정은 환자가 마취상태하에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

유방암, 엑스레이, 방사선, 캐비티, 센서, 맵핑

Description

근접 방사선 치료를 위한 장치{APPARATUS FOR BRACHYTHERAPY RADIATION TREATMENT}

본 발명은 유방암 또는 다른 암의 치료와 관련된 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 각성 또는 환자를 이동 또는 외부화상기술 없이 적출된 조직의 병리학을 포함한 외과적 종양적출에 따라 방사선치료를 하기 위한 효율적인 수술에 관한 것이다.

유방암뿐 아니라 다른 신체 부위에서 발견된 암을 치료하는 데 있어서, 마취된 상태하에서 상기 종양이 적출되며(조직에 둘러 싸여있는) 상기 외과적 상처부위를 닫고 상기 환자는 상기 적출된 종양 주변에 병리학적 조치가 이루어지지 않은 채로 퇴원하고, 방사선치료계획이 이루어진 이후에 병원을 방문하여 적출된 종양을 둘러싸고 있었던 조직부위에 방사선 치료를 받게 된다. 상기의 과정은 종종 이온화방사선(예를 들면 방사성동위원소)을 이용하기 위한 어플리케이터(applicator)의 방사를 위해 재적출할 수 있다. 이러한 환경하에서 방사선 치료를 처방하는 것은 보통 적출캐비티(excision cavity)의 영상을 필요로 하는 몇 시간의 과정에서 이루어지며 신체에서 형상 및 위치를 판단하는 것은 자기공명영상(MRI) 또는 전산화단층촬영술(CT scanning) 기구같은 외부 장치를 이용한다. 데이타의 전달은 상기 영상장치 및 방사선조사를 실시 하기 위한 상기 치료계획 소프트웨어가 필요하며 전달된 데이타의 에러를 확인하는 것이 필요하다.

상기한 수술단계는 시간 및 비용이 드는 문제가 따르며 불가능하다면 방사선 치료는 논리적으로 어렵다. 유방종양의 영상을 얻으려 할 때 유방의 신축성 때문에 적출캐비티가 이동할 수 있기 때문 환자의 움직임은 문제가 된다. 유방암 및 다른 암의 방사선 치료가 가능하기 위한 방법은 환자의 움직임이 없고, 외부 영상장치를 필요로 하지 않으며 환자를 마취로부터 깨우지 않아도 되는 것이 필요하다.

의사지시에 따라 수술시 조직에 정확히 방사선을 적용하는 것이 필요하다. 예를 들면, 유방조직의 방사선 치료시 피부가 손상되는 것을 방지하며 적량의 방사선을 가할 때 심장, 폐, 및 뼈의 손상을 방지하기 위해 고도의 정확성이 필요하다. 가능한 적량 이상의 방사선을 가하지 않도록 주의해야한다.

근래 암진행은 종양 또는 조직을 에워싸는 병리학을 판단함에서 일어나거나 거의 갑작스레 이루어진다. 예를 들면 2003년 4/5월 산업의사 에릭 제이 러너의 '테라헤르쯔의 이십와트(Twenty Watts of Terahertz)' 9쪽, 2001년 5월 29일 '생체내 화상을 위한 신기술개발' nih.gov 웹사이트 02-102, 2001년 2월 7일 과학자 튜더 토마의 '옵티컬 코헤런스 토모그래피(Optical Coherance Tomography)를 이용한 생체내 내시경 광학 생체검사' imrr.org 웹사이트, 배리 알 마스터 및 피터의 '생체내 피부의 적출현미경 멀티광자: 광학 생체검사의 이른 개발' optics.sgu.ru 웹사이트에 자세히 기재되어 있다.

적출부위에 조직의 병리학을 판단하는 것은 의사가 조직의 적출이 필요한지 또는 다음 단계로 방사선을 이용할지에 대한 판단 하는 데 이용된다.

상기 치료계획의 판단은 적출캐비티의 형상 및 위치의 정보를 얻는데 달려있으며 다른 영역(피부, 흉벽, 폐 및 심장)의 손상을 방지하는 것이 필요하다. 방사선 치료는 몇 가지 제약이 있다: 화상 장치의 위치로 환자를 이동시킬 경우 방사선조사를 수행하기 위한 어플리케이터 장치에서 사용될 수 있는 치료계획을 수행하기 전에 적출된 조직의 병리학 데이타를 얻거나 상기 적출캐비티에 남아있는 조직 형상에 화상데이타를 얻고 전송한다. 상기 데이타를 얻기 위해선 많은 시간이 필요하며 암을 적출하려는 환자는 한 시간이 넘지않도록 약 30분, 내에 방사선 치료준비를 완료해야하지만 종래의 방법 및 장치로는 불가능하다.

프록시마(Proxima) 치료법은 종양적출에 따른 방사선 치료를 위해 개발되었다. 상기 단계로 유방종양이 적출되고 어플리케이터는 적출캐비티에 삽입된다(종종 종양적출시간에서 수주후에 추가적인 적출을 실시 하거나 ). 상기 어플리케이터는 팽창하며 상기 적출은 피그테일(pigtail) 또는 스피곳(spigot)을 제외하고 닫혀지며 나중에 사용하기 위해 유방의 팽창을 가져온다. 후일에 병리학적 판단에 따라 더 적출하지 않을 것이라면 환자는 상기 어플리케이터에 의해 방사선치료로 돌아오게 된다. 상기 프록시마 어플리케이터는 구형이며 불규칙한 형상의 어플리케이터에 수용되게 형상을 바꿀수는 없다. 상기 어플리케이터는 캐비티 크기에 맞게 채워질 수 있는 기구를 포함하지만 크기의 다양한 조정은 불가능하다. 상기 수술은 장치의 적합한 사용이 가능하게 원형에 가깝게 잘라 적출하는 것이 필요하다. 상기 적출캐비티 내에 어플리케이터가 채워지고 환자의 유방은 외부화상장치에 의해 영상화된다. 화상은 유방적출캐비티내에 팽창된 어플리케이터의 크기를 판단하는 것만은 아니지만 상기 적출캐비티의 경계에서 상기 어플리케이터 및 상기 조직의 간격을 의사가 눈으로 확인할 수 있게 해준다. 상처로부터의 장액종은 상기 어플리케이터와 캐비티벽 사이에 위치할 수 있다. 90% 내지 95%는 상기 어플리케이터 및 상기 적출캐비티에 접촉하며 적당한 방사량을 필요로 한다. 상기 어플리케이터/조직의 접촉은 충분하며 의사는 특히 상기 어플리케이터의 지름 및 방사선 동위원소의 활동을 위한 드웰시간을 필요로 하는 것이 공지되어 있다. 이온화 방사선, 예를 들면 스테인레스스틸가이드전선의 말단의 이리듐(¹⁹²Ir)전선을 처방되는 동안 상기 어플리케이터의 중앙에 방사된다. 상기 장치는 불규칙한 형상의 적출캐비티에 적합하지 않다. 또한 상기 어플리케이터 및 처방은 보다 작은 종양에는 유용하지 않다. 방사선의 범위 근처에서 방사량의 표면깊이 비율이 적합하지 않기 때문이다.

상기한 발명은 유럽특허 EP1050321에 기재되어있다.

본 발명에 의한 수술법에 의해 현실적인 방사선치료가 가능하다. 이를테면 (a) 상기 적출후에 병리학 실시간 데이타를 제공한다. (b) 환자를 깨우거나 이동하지 않고 즉시 적출캐비티(excision cavity)의 형상과 위치를 맵핑할 수 있다. 병리학 판단에 따라 의사가 적출이 더 필요하다면 맵핑하기 전에 이루어진다. 치료계획은 삼차원 맵핑데이타에 의해 짧은 시간 내에 이루어지며 상기 치료계획은 동일한 어플리케이터, 상기 동일한 어플리케이터 위치 및 맵핑에 사용된 동일한 전리 방사선 소스(ionizing radiation sources)를 이용함으로써 수행된다. 감각에 의해 상기 독창적인 처방의 맵핑하는 단계는 '시험치료'를 포함하며 상기 어플리케이터 내에 복수의 전리 방사선 소스 각각의 효과의 검증을 통한 정확하고 유용한 데이타를 제공하며 방사선이 필요하지 않은 곳에서의 효과를 포함하고 상기 치료계획의 수행 후에 정확성을 가능하게 한다.

본 발명에 의한 상기 수술방법은 방사선치료에서의 정확성을 크게 향상시키는 것 뿐만 아니라, 환자의 불안을 떨치게 해주며 종래의 수술법에 비해 외상을 경감시켜준다. 수술실에서 마취된 환자를 수술하는 것에 의해 종양을 제거하는 수술이 이루어지며 상기 종양은 매우 빠른 처리에 의해 병리학적으로 조사되며 추가적인 적출(필요시에)에 관한 결정이 이루어지게 되며 상기 적출캐비티를 에워싸는 조직의 부위(volume)에 의사가 처방한 방사선량을 적용하며 적출에 의해 형성된 캐비티(cavity: 空洞)의 형상은 맵핑 되고 내부측정에 의해 기록되고 상기 캐비티의 다양한 위치에 적용된 방사선의 측정은 처리계획을 실시하기 위한 맵핑데이타를 이용함으로 이루어지며 환자를 깨우거나 이동하는 일 없이 모든 과정이 적당한 시간 내에 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 처방은 유방암의 치료에 적용된다. 상기 종양은 유방으로부터 적출되며 적출캐비티를 생성한다. 환자가 마취상태일 때 병리학 판단이 결정되며 필요시에 유방캐비티에서 추가적인 적출이 이루어지며 적출캐비티는 전리 방사선 소스 및 동위원소 또는 스위칭 가능한 엑스레이(X-ray) 소스 또한 이용하여 맵핑된다. 이는 팽창할 수 있는 어플리케이터를 이용하여 이루어지며 상기 전리 방사선 소스는 외주가이드들에 삽입된다. 방사선 센서는 중앙가이드에 위치하게 된다. 상기 어플리케이터는 적출캐비티를 채우도록 팽창되며 상기 외주가이드들은 방사선 치료되는 유방조직의 제거된 종양에 인접한 부위에 인접하는 캐비티벽에 위치된다. 상기 캐비티의 벽모양을 형성하는 효율적인 복수의 위치에 순서대로 각각의 전리 방사선 소스를 위한 상기 방사선 센서에서의 상기 가이드들 및 처방된 방사선량을 통한 움직임에 따라 상기 유방의 상기 적출캐비티는 상기 소스 및 방사선 센서를 이동시키는 것에 의해 맵핑된다. 각각의 위치에서 상기 소스 각각을 위한 방사선 센서에서 수신된 방사선량은 상기 소스로부터 상기 센서까지의 거리가 측정되며 삼차원 와이어프레임형맵이 형성된다.

바람직한 실시예에서 방사선 센서는 치료되는 유방 부위의 외부에 위치하며 유방표면 및 흉캐비티벽(chest cavity wall)(바늘에 의한)에서 상기 유방 내에서 상기 캐비티 위치를 맵핑하는 동안 모니터링을 된다.

상기 적출된 종양을 에워싸는 유방 부위를 의사의 처방에 의해 방사선 치료하고 상기 처방 및 상기 적출캐비티의 가이드된 삼차원 맵으로부터 방사선 치료계획은 적출캐비티로 에워싸인 치료된 부위를 측정한다. 상기 캐비티의 위치는 중요하며 상기 위치데이타는 피부 및 흉벽에서의 방사선에 의한 손상을 방지하는데 이용된다. 컴퓨터 프로그램은 상기한 모든 형상에 기반한 치료계획을 결정한다.

다음으로 상기 캐비티에 남으며 상기 맵핑단계에서 팽창하며 위치하는 상기 어플리케이터, 상기 방사선치료계획은 움직임 및 상기 어플리케이터 가이드 내의 전리 방사선 소스의 재위치화를 실시한다. 드웰시간은 다양한 위치에서 사용되며 방사선의 처방 방사선량은 치료되는 부위의 모든 영역에서 수신되며 피부 및 흉벽 같은 민감한 부위에서의 손상을 방지한다. 상기 방사선 센서는 상기 유방의 외부를 상기 부위에서 처방하는 동안 수신되는 방사선을 모니터링하는데 사용하며 및/또는 만일 적정량의 방사선량을 초과하게 되면 피드백을 통해 멈추게 되며 처방된 방사량이 초과 되는 것을 예측할 수 있다.

바람직한 수술법에 있어서 상기 전리 방사선 소스는 스위칭할 수 있는 엑스레이를 포함하며 치료가 이루어지는 동안 스위치를 조절함에 따라 다양한 전압 및 전류를 흘려주며 민감한 부위에 손상을 주지 않으면서 처방된 부위를 보다 정확하게 치료하는 치료계획을 가능하게 한다. 상기 방사선 센서는 치료되는 유방 부위의 외부를 수술하는데 정확성을 검토하도록 모니터링하며, 얻어진 정보를 능동적으로 프로세서에 피드백하여 상기 프로세서를 통해 상기 치료의 전반을 컨트롤하도록 하는 것이 가능하다. 상기 조절할 수 있는 엑스레이 소스는 필요시에 엑스레이가 침투하는 깊이를 피드백에 의해 감소하는데 사용될 수 있다.

따라서 유방암 또는 다른 암의 방사선치료를 향상시키는 본 발명의 목적은 수술시에 방사선치료를 함으로써 이루어지며 환자를 깨우거나 이동시킬 필요가 없으며 삼차원 맵핑하는 것에 의해 전리 방사선 소스 및 적어도 하나의 방사선 센서 또는 병리학 판단의 즉각적인 방법을 이용하며 상기 치료는 조절이 가능한 엑스레이 소스를 이용하며 바람직하게는 외부캐비티센서를 가지고 실시간 모니터링 하는 것이다. 상기 설명한 본 발명의 목적은 첨부된 도면에 의해 보다 자세히 설명될 것이다.

도 1은 종래의 종양 적출시 방사선 치료에 관한 것이며 병리학적 판단을 내기까지의 플로우차트이다.

도 2는 본 발명에 의한 수술법의 플로우차트이다.

도 3은 삼차원 맵핑 과정을 포함한 바람직한 실시예를 상세히 나타내는 플로우차트이다.

도 4는 맵핑하고 치료하기 전에 방사선을 측정하기 위한 단계를 나타내는 개략도이다.

도 5는 치료되는 부위에 의해 에워싸지며 치료되는 부위에서 처방된 방사선의 깊이를 측정하고 피부 및 흉벽을 가진 처방 방사선 부위의 교차 및 방사선 센서를 이용하여 유방 및 다른 캐비티의 외부를 피드백을 위한 캐비티를 위치시키는 유방에서 적출캐비티의 측정될 수 있는 지점들을 나타내는 단면의 개략도이다.

도 5A는 도 5의 일부분 및 실시하기 전의 피부에서 방사선량을 한정하는 것을 보여주는 개략도이다.

도 5B는 도 5A와 흡사하며 본 발명에 의해 이루어질 수 있는 방사선 침투의 한정을 보여준다.

도 6은 방사선량과 방사선으로부터의 거리를 나타내는 그래프이다.

도 7, 7A 및 7B는 처방된 방사선량을 수신하는데 필요한 시간 및 거리의 관계를 나타내는 그래프, 개략도 및 표이다.

도 8은 적출캐비티의 와이어프레임 모델을 보여주는 투시개략도 이다.

도 9는 와이어프레임 맵 또는 도 8의 모델을 형성하는 적출캐비티를 측정하는 유방의 투시개략도 이다.

도 1은 종래기술로서 특히 유방의 종양을 적출하기 위한 전형적인 방법을 도시하고 있다. 환자는 마취상태(10)단계에서 종양적출(12)단계가 이루어진다. 적출후에 상기 외과적 상처를 봉합(14)하고 환자는 퇴원조치(16)된다.

한편 상기 적출된 조직은 병리학(18)으로 보내지며, 상기 적출된 조직의 주변 가장자리(margin)가 깨끗한지, 즉 종양이 남아있지 않은지의 여부(20)에 대한 병리학적 결정이 이루어진다. 상술한 과정은 일정시간을 필요로 한다. 다른 외과의들은 상기 조직의 주변 가장자리가 깨끗한지의 여부(20)에 대해 다른 기준을 적용하여 방사선 치료가 모든 남아있는 마이크로포시(microfoci) 질병을 제거하기에 충분한지를 결정한다. 만일 조직의 주변 가장자리가 깨끗하지 않다고 의사가 조직병리학적 판단을 낸다면, 단계 '21'과 같이 추가적인 적출이 필요하다고 판단하게 된다. 따라서, 상기의 경우 상기 치료 후 환자는 다시 마취상태(22)하에 놓이게 되고 추가적인 조직적출을 수행(24)하며 동일하거나 다른 외과상처를 내게 되며 다시 단계 '18'로 돌아가게 된다. 상기 외과적상처는 봉합(24)되며 환자는 다시 수술로부터 회복단계(28)에 들어가게 된다. 모든 과정을 마취면 다시 환자는 퇴원조치 받게 된다.

재적출 결정단계(20)에서 적출된 조직의 주변 가장자리가 깨끗하다고 판단(30)되면 방사선치료계획이 처방(32)된다. 환자는 회복단계(16 또는 28)에서 치료계획에 따라 방사선 치료(34)를 받게 된다. '36'은 모든 수술단계를 마친 단계이다. 상기와 같은 종래의 수술방법은 (a) 환자의 적출캐비티를 에워싸는 조직에서 처방된 깊이로 표준 방사선량을 포함하여 처방하도록 유도되며, (b) 엑스레이, 초음파, CT 장치 같은 화상장치로 유방 내에 캐비티의 크기 및 위치를 결정하기 위해 적출캐비티를 영상화하며, (c) 화상장치와 프로그램 사이에 정확한 데이타의 전송에 의해 치료계획프로그램에서 화상데이타를 사용한다. 상술한 유방수술의 경우 정확도라는 것은 어려우며 유방조직은 상당히 신축적이므로 유동이 생길 수 있어 그로 인한 적출캐비티의 위치나 모양이 변할 수 있다.

도 2에 도시된 플로우 차트는 본 발명에 의한 종양의 적출에 관련한 방사선 치료방법을 도시한 것이다. 마취상태인 환자(40)는 종양의 적출(42)단계를 거치게 된다. 상기 적출조직은 병리학단계(44)를 거치며 재적출에 대한 결정단계(46)는 조직의 주변 가장자리가 깨끗한지 여부에 따라 다음 단계가 결정된다. 상술한 단계들은 환자를 깨우거나 이동시킬 필요없이 실시간적 병리학 방법에 의해 이루어진다.

실시간 적인 병리학방법에 의해 적출된 조직(또는 적출캐비티의 벽)의 주변 가장자리가 깨끗하지 않다고 판단되면, 재적출 단계(48)를 실시하며 동일하거나 다른 외과적 수술을 거칠 수 있다. 상기 재적출 단계(48)가 끝나면 상기 조직은 다시 실시간적인 병리학방법을 통해 검사되며, 그 결과는 상기 조직의 주변 가장자리가 깨끗한지 여부를 판단하는데 이용된다.

조직의 주변 가장자리가 깨끗하다고 판단되면, 치료계획에 의해 방사선치료(IORT)단계(50)를 수행하게 된다. 방사선 치료후에 수술후에 생긴 상처를 봉합(52)하게 되며 환자는 회복단계(54)후 모든 수술단계가 종료(56)되게 된다.

도 3에 도시된 플로우차트는 상술한 본 발명에 의한 수술방법에 보다 바람직한 수술단계들을 추가한 것이다.

도 3에 도시된 단계들(40, 42, 44, 46, 48)은 도 2와 동일하다. 조직의 주변 가장자리가 깨끗하다고 판단되면, 마취상태하에서 조직의 재적출 후에 어플리케이터를 적출캐비티에 위치(60)시킨다. 상기 어플리케이터는 풍선형장치 또는 다른 엑스레이를 수용할 수 있는 가이드들을 가진 팽창가능한 어플리케이터이며, 상기 가이드는 중앙에 엑스레이센서를 수용할 수 있다. 상기 어플리케이터가 적출캐비티에 위치하면, 바람직한 실시예에서 캐비티벽에 대해 최대로 팽창하는 가이드들에 엑스레이 소스가 침투되며 방사선 센서는 중앙가이드에 위치(62)하게 된다. 상기 어플리케이터가 허탈되고 중앙센서에 인접함으로써 방사선은 측정(68)된다. 도 4에 도시된 바에 의하면 상기 가이드들은 전리 방사선 소스(65) 및 상기 방사선 센서를 가진 중앙가이드(66)를 가진다. 상기 가이드들(66)의 팽창된 위치(65a)는 상기 적출캐비티의 상기 벽(67)과 마주보게 된다.

방사선 센서에서 측정된 방사선의 발산에 의해 상기 측정데이타는 허탈상태에서 이루어지며 각각 다른 방사선량에 따라 어플리케이터가 팽창되며 중앙센서에 의해 측정된 방사선량에 따라 정확한 거리를 측정하게 된다.

방사선이 측정되는 것으로 상기 어플리케이터는 어플리케이터를 팽창하는 단계(68) 및 도 4에 도시된 도면부호 '65a'를 지칭한다.

어플리케이터의 팽창은 엑스레이 가이드를 적출캐비티(도 4 참조)의 벽과 마주보게 위치하며 상기 센서가이드는 중앙위치(66)에 위치하게 된다. 보다 바람직하게 추가적인 방사선 센서는 상술한 다른 전략적 위치(바늘을 통해 유방의 경우 유방의 외부표면 및 바람직하게 흉벽에서도)에 위치하게 된다. 상기 방사선 센서는 하기에 서술할 맵핑단계 동안 적출캐비티를 위치를 결정하는데 사용하며 x선의 침투력을 조절하는데 제공되며 방사선 치료시 신속한 차단이 가능하다. 도 5에 도시된 바와 같이 유방(B)의 경우 방사선 센서(s)는 유방의 외부표면에 위치하고 바람직하게는 수직분리에서 측면에 정렬되며 방사선 센서(s')는 흉벽에서 바늘을 통해 삽입된다. 상술한 내용은 하기에 더 자세히 기술하겠다.

상기 팽창된 어플리케이터 및 방사선 센서를 이용하여 도 3에 도시된 삼차원 맵핑단계(69)를 수행한다. 마취상태 하에서 환자는 엑스레이가 작은 엑스레이 튜브로 스위칭 가능하거나 동위원소가 상기 어플리케이터의 가이드에 위치할 수 있다. 중앙가이드에 위치한 엑스레이센서는 가이드 내에서 상기 전리 방사선 소스 및 방사선 센서는 근위단에 적출캐비티의 원위단으로부터 대략 5 내지 10의 다른 상기 캐비티의 다른 횡위치로 후퇴하게 된다(예를 들면 상기 어플리케이터 가이드의 길이에 따른 위치). 스위칭 가능한 엑스레이의 경우 짧은 시간 내에 중앙센서에 의해 측정된 방사선량에 의해 방사선이 변환될 수 있다. 또한 각각의 전리 방사선 소스는 최대 침투를 위해 최대 전압으로 전환될 수 있으며 방사선 센서에서 미리 처방한 방사선량이 감지될 때 자동적으로 전원이 꺼진다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기한 과정에서 거리가 측정된다. 상기 캐비티벽 주변에 복수의 전리 방사선 소스(예를 들면 2 내지 10의 다른 수치가 이용될 수 있음)를 위한 상승이 이루어진다. 상기와 같은 방법으로 단일한 측정이 각각의 방사선 위치를 위해 얻어지면 상기한 캐비티내의 복수의 횡위치에서 반복된다. 각각의 방사선량 수치(또는 시간)는 거리로 해석되며 적출캐비티 내부의 삼차원 맵핑을 얻을 수 있다.

동위원소의 경우 한번에 하나의 동위원소만이 이용되며 먼저 모든 판독이 이루어지는 하나의 가이드에 위치하고 다음으로 다음 가이드에 위치하게 된다. 다른 동위원소가 이용될 수 있지만 바람직하게는 동시에 삽입되지는 않는다.

도 6, 도 7, 도7A 및 도 7B는 상술한 방법에 의해 상기 캐비티벽의 형상을 측정하는 것을 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 방사선량은 상기 방사선 센서로부터 거리에 따라 변화함을 알 수 있다. 수직 또는 y축은 대수눈금으로 되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 방사선량은 거리에 따라 급격히 감소하는 것을 알 수 있으며 역제곱법칙(1/r²)에 따를 뿐 아니라 조직흡수를 통해 방사선의 감쇠 효과를 가져온다는 것을 알 수 있다. 예를 들면 도 6에 도시된 바와 같이 상기 방사선 센서로부터 5cm 에서 1.0cm로 이격되게 되면 방사선량이 9를 나타내며 1cm 에서 2cm로 이격 되게 되면 약 10을 나타내게 된다. 도 6의 표는 45kV^p에서 엑스레이를 가동시킨 것이다.

도 7A에 도시된 바와 같이 D₁ 내지 D₆의 서로 다른 엑스레이 소스들이 여섯 군데에 위치할 수 있으며 상기 적출캐비티의 벽(도시되지 않음)에 마주보게 위치할 수 있다. 방사선 센서(s)는 중앙에 위치하게 된다. 도시된 바와 같이 각각의 엑스레이 소스는 상기 방사선 센서(s)로부터 다른 위치에 위치할 수 있다. 도 7B는 D₁ 내지 D₆의 서로 다른 거리에서의 방사선량을 표로 나타내었다. 거리 및 방사선량은 도 6의 데이타를 기초로 하였다.도 7B는 도 7과 일치하지만 시간을 나타내는데 있어서 예를 들면 0.1Gy(1Gy=100rad)의 특별한 양을 수신하는 시간을 뜻한다. 도 7은 거리를 맵핑을 형성하는 것에 대한 그래프이며 수칙축 은 밀리초를 수평축은 거리를 나타낸다. 상술한 것과 같이 맵핑하는 동안 환자에게 최소한의 방사선만을 쪼이게 되며 스위칭 가능한 방사선 소스를 고전압으로 세팅하고 세팅된 방사선 소스의 위치를 유지하기 위해 0.1Gy같은 처방된 방사선량에 도달할 때 방사선을 끄게 된다. 0.1Gy는 10rad이며 이는 중앙센서을 이용하여 탐지하기 충분한 방사선량 수치이며 방사선 센서는 도 5에 도시된 바와 같이 유방의 외부에 위치하게 된다. 도 7의 그래프는 알고리즘에 의해 어떻게 거리를 결정하는지에 대해 도시되어 있다.

도 5에 기재된 바와 같이 상기 방사선 센서(s, s')는 유방 표면 및 흉벽에 위치하며 방사선을 모니터링하며 상기 위치에 상대적인 삼차원캐비티맵을 위치시킨다. 도 5에 도시된 상기 표면마운트 센서(s)는 치료되는 처방된 부위 내에서 떨어질 수 있다. 상기의 경우에는 상부캐비티(c₁)의 경우이고 상기 하부캐비티(c₂)는 처방된 방사선량 내에 위치한 흉벽센서(s')를 가진다. 맵핑과정을 수행할 때 방사선 센서는 처방된 방사 영역내에 피부 또는 흉벽에 위치하게 되며 상기 피부 또는 흉벽은 의사가 처방한 방사선량을 초과한 양이 수신될 수 있다. 상기한 구조에서 처방된 방사선량을 초과하면 피부의 손상을 가져와 화장품이 잘 흡수되지 않게 되거나 흉벽을 손상시켜 폐, 심장, 혈관 및 뼈에 손상을 가져 온다. 따라서, 처방된 방사선량을 유지할 것인지 여부 또는 치료계획보다 전술한 다른 신체 조직에 대한 손상을 우선시할 것인지 여부에 대한 결정이 의사 또는 방사선 종양학자 또는 컴퓨터프로그램에 의해 결정된다. 스위칭 가능한 엑스레이는 본 발명에 의해 바람직하게 보다 쉽고 보다 정확하게 처리할 수 있다. 상기 엑스레이는 전원을 조절할 수 있으며 표면에 접근시 전압을 다양하게 조절할 수 있으며 침투를 감소시킨다. 또한 상기 방사선 센서(s, s')는 모니터링함으로써 치료 동안 구조에 실제로 수신되는 방사선량을 측정함으로써 치료계획의 정확성 및 효율성을 가져온다. 상술한 바와 같이 전압은 측정된 데이타에 의해 치료 동안 실시간으로 다양하게 조절이 가능하다.

또한 중요한 것은 상기 방사선 센서(s, s')는 모든 영역에서 수신되는 총방사선량을 프로그램을 이용하여 정확하게 측정하는데 사용된다. 상기 방사선 센서는 도 5에 도시된 처방된 부위에 직접 접촉할 필요는 없다.

도 5A 및 도 5B는 스위칭 가능하고 다양한 전리 방사선 소스(예를 들면 엑스레이 튜브)를 사용하며 특별한 처방에 의한 부위를 보다 신축적으로 치료할 수 있도록 하는 것을 도시하고 있다. 도 5A에서는 도 5에 도시된 유방의 예를 이용하여 외부 유방표면(B)와 교차하는 치료되는 부위를 도시하고 있다. 서술한 대로 피부에 심각한 영향을 끼칠 잠재성을 가진 것은 받아들여질 수 없다. 점선(v₁)은 치료되는 부위의 등선량 곡선을 형성하며 기본적으로 삼차원표면이다. 치료계획은 모든 드웰영역에서 각각의 많은 방사선의 방사선량을 통합해야만 하며 치료되는 부위 내 모든 지점에서 방사선량을 조정하며 유방표면 같은 곳에서 방사선에 의한 잠재손상을 방지해야 한다. 상기한 과정은 복잡한 알고리즘을 가지지만 가장 바람직하게 고정된 TG-43프로파일을 가진 동위원소로 이루어진다. 상기 알고리즘은 각각의 전리 방사선 소스에 상대적으로 각도가 측정되며 깊이 및 각도에 따라 방사선량이 감소한다. 도 5A에 도시된 바와 같이 상기 수정된 곡선(v₂)는 치료계획에서 드웰시간의 한정을 이용하여 이루어질 수 있는 등선량 곡선이다. 이는 피부에서 방사선량이 처방된 양을 초과하지 않는다면 등선량 곡선이 어떻게 변하는지 나타낸다. 도 5A에 도시된 바와 같이 피부는 상기 곡선(v₂)에 의해 처방된 방사선량이 겹쳐지게 된다. 하지만 동시에 처방된 부위 내의 다른 영역은 처방된 방사선량을 받지 않는다. 예를 들면 상기 영역은 낮은 방사선량을 가진다.

도 5A와 유사한 도 5B에 도시된 도면은 본 발명에 의한 바람직한 스위칭할 수 있으며 다양한 엑스레이를 이용함으로써 이루어질 수 있다. 또한 상기 등선량곡선(v₁)은 유방표면(B)에 겹쳐지게 교차하게 된다. 하지만 상기 엑스레이는 적어도 전압을 스위칭할 수 있고 다양하게 할 수 있으며 바람직하게는 전류에도 그러하다. 상기 치료계획 알고리즘은 치료되는 부위(V)의 모든 영역의 측정 및 조정을 위해 침투깊이에 다른 다양한 전압 및 전류 또는 드웰시간(전류 및 드웰시간은 동일하다)상기 방사선량이 수신된다. 상기 드웰시간은 전류의 감소가 방사선량을 감소시킬 때 이와 같은 전리 방사선 소스의 온/오프(on/off)를 스위칭함으로써 다양하게 조정된다. 도 5B에 도시된 수정된 곡선(V₃)는 피부에 매우 밀접하며 유방 내에 치료되는 부위의 전체 범위를 가상적으로 나타내는 것이다. 치료계획을 수행하는 복잡한 알고리즘에 의해 이루어지며 이는 다양한 드웰시간(또는 전류) 및 전압(침투깊이)에 기인한다.

상술한 바와 같이 복잡하게 처방된 등선량을 이루기 위한 알고리즘은 모든 위치의 효과를 통합하는 것을 포함해야만 한다. 전리 방사선 소스의 모든 드웰지점은 치료되는 부위 내에 모든 지점에 영향을 주며 지점을 에워싼다. 예를 들어 여섯 개의 전리 방사선 소스(예를 들면 가이드들)는 어플리케이터 내에서 이용되며 열 개의 다른 드웰지점이 각각의 가이드에서 이용되며 60개의 다른 드웰지점을 생성하며 상기 각각의 영향은 방사선이 수신되는 모든 지점에 영향을 주는 치료계획에 집적되어야 한다. 상술한 문제는 어려운 것이지만 다양한 전압에서의 방사선(방사선량의 깊이)을 이용한 알고리즘을 통해 해결될 수 있다.

상술한 치료는 전리 방사선 소스 및 방사선 센서의 연속적인 이동 및 치료계획의 일부분의 이동 비율에 의한 알고리즘에 의해 이루어진다. 전리 방사선 소스의 이동을 통해 삼차원 맵핑을 제작하는 것이 가능하지만 방사선이 연속적으로 발산되면 맵핑하는 동안 방사선의 방사선량을 초과함으로 인해 치료방사선이 축적되므로 바람직하지 않을 수 있다. 청구의 범위에서 상기 전리 방사선 소스 및 방사선 센서를 이동하는 것으로 위치를 참조하고 연속적인 이동을 포함하는 것으로 다양한 위치를 판독할 수 있다.

치료되는 부위를 맵핑하는 동안 이미 수신된 방사선량을 측정함으로써 방사선 치료계획을 수행할 수 있다. 캐비티의 형상 및 위치가 결정되면 맵핑하는 동안 수신된 각각의 위치의 상기 방사선량을 측정할 수 있다. 맵핑 방사선의 양이 비교적 낮은 수준으로 한정되면 무시될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 와이어프레임형 삼차원맵(70)은 본 발명에 의한 맵핑을 수행함으로써 얻어진다. 와이어프레임형의 외부 횡선(72, 74, 76, 78등)은 상기 캐비티에서 가이드의 대략적인 위치를 나타낸다. 각각의 선(72, 74, 76등)의 노드는 예를 들면 드웰지점 같은 위치의 전리 방사선 소스를 수신하여 판독하게 된다. 위치시리즈는 방사선 센서(82, 84, 86, 88, 90, 92)를 가리킨다. 상기 드웰지점 또는 노드(80)는 센서위치지점(82, 84, 86, 88, 90, 92)중 하나와 동일한 평면에 위치한다. 모든 측정은 중앙의 측정센서 및 엑스레이를 이용하여 한번에 한 평면에서 이루어지며 측정하는 동안 같은 평면에 위치하게 된다. 상술한 바와 같이 방사선 동위원소의 경우 하나의 동위원소만이 이용되며 각각의 가이드에서 연속으로 위치하며 각각의 평면 드웰지점은 평면에서 모든 판독이 끝난 후 같은 평면 내에 위치하게 된다. 반면 각각의 측정 평면에서 상기 전리 방사선 소스는 동일한 지점에 도달하게 되고 상기 방사선 센서와 동일한 평면에 위치한다. 판독은 동시라기 보단 연속적으로 이루어지면 각각의 평면(다음 단계를 수행하기 전에 하나의 평면을 이룰 필요가 없는 드웰지점에 따라서)내에서 서로 다른 드웰지점을 재위치 시키는 것을 포함한다. 스위칭할 수 있는 전리 방사선 소스를 위해 바람직하게는 적절하게 동일한 위치에서 일련의 전리 방사선 소스가 위치하지만 순서대로 전원이 켜진다. 하지만 필요에 따라 스위칭할 수 있는 전리 방사선 소스가 이용되며 동위원소 다중 방사선 소스가 이용되며 바람직하지는 않지만 동시에 적출캐비티에 삽입될 수 있다.

각각의 센서지점(82, 84, 86등)은 평면의 중심에 밀접해지며 도 8에 도시된 여섯 개의 평면(82a, 84a, 86a, 88a등)은 판독위치를 위한 것이다. 상기한 위치는 중앙으로부터의 거리의 데이타를 가지거나 각각의 복수의 에워싸는 지점(실시예에서 6)은 평면의 수치를 제공한다. 하지만 다음 및 평면을 이루는 것과 관련된 평면을 위치하게 하지는 않는다. 한 평면은 다른 평면으로부터 측면으로 위치할 수 있으며 예를 들면 상기 센서지점(82, 84, 86등)이 단일선 아니면 아마도 부드러운 곡선는 아닐 것이다. 또한 일부 평면은 상기 센서지점(82 또는 84 또는 86등)으로 순차적으로 위치할 수 있으며 상기 가이드가 약간 구불구불한 경로라면 다른 평면과 관련이 있다. 상기 추가적인 데이타는 서로 정확하게 관련이 있는 평면을 위치하는 것이 필요하며 두 가지 방법 중 한가지 방법이 제공된다: 선형중심가이드 및 특히 단면에 위치한 곡선 가이드에서 팽창하는 외주가이드를 가진 비교적 융기한 어플리케이터를 사용하며 또는 캐비티의 외부에 위치한 추가적인 방사선 센서로부터의 데이타를 사용한다(예를 들면 상술한 바와 같이 유방 및 흉벽에서). 추가적인 방사선 센서는 서로 이격되는 거리를 제공하여 유방 및 다른 조직 내의 적출캐비티(예를 들면 상기 와이어프레임형)를 위치시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이 삼차원 맵핑을 수행하는 단계(96)가 포함된다. 상기 방사선 처방(98)에 의한 방사선량 및 깊이의 데이타는 적출캐비티를 에워싸는 조직을 위한 방사선 치료계획(100)을 산정하는데 이용된다. 상기 치료계획의 표면에 위치한 방사선 센서 및 흉벽과의 거리측정은 치료되는 유방에서 방사선은 손상을 방지하기 위해 피부 및 흉벽에서 한정되어야 하기 때문에 이루어지는 것이다. 상기 산정은 상기한 영역에서 보다 얕은 침투깊이로 측정되어야 하는데 이는 스위칭할 수 있는 전리 방사선 소스를 사용하며 바람직하게 스위치를 조절하는 것뿐 아니라 전압 및 전류의 조절이 이루어지는 것으로 쉽게 달성될 수 있다.

치료계획은 동일한 전리 방사선 소스 및 방사선 센서를 이용함으로써 수행된다(102). 외부 센서의 지점에서 상기 적출캐비티의 외부는 실제로 수신되는 방사선량을 모니터링하는 것이 가능하다. 긴급 전원차단도 가능하거나 수술의 간단한 품질조절도 가능하다 상기한 치료계획에 의해 실제 치료를 검증할 수 있다.

도 9는 도 8과 유사하지만 유방(100)내에 위치될 수 있는 삼차원 와이어프레임형을 도시하고 있다. 상기 와이어프레임형(70a)은 유방조직 내에 면하게 된다. 도 5에 도시된 바와 같이 상기 방사선 센서는 유방의 외부 및 도 9에 도시된 흉벽에 위치될 수 있다.

이상에서 본 발명의 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이 다.

Claims (30)

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7. 중앙가이드를 갖는 어플리케이터;

   상기 어플리케이터에 마련된 방사선 소스; 및

   상기 어플리케이터를 이용하는 과정동안 상기 방사선 소스로부터 방출된 방사선을 감지하기 위한 위치에 있는 상기 중앙가이드에 마련된 방사선 센서를 포함하며,

   상기 어플리케이터는 적출캐비티 내에서 팽창되도록 적용된 팽창가능한 풍선을 포함하는 것을 특징으로 하는 근접 방사선 치료를 위한 장치.
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12. 엑스레이 방사선량의 모니터링 및 검사를 통해 환자의 특정 부위를 엑스레이 방사선으로 치료하는 시스템에 있어서,

    적어도 하나의 엑스레이 소스;

    상기 엑스레이 소스를 수용하여 환자의 몸속에 상기 엑스레이 소스를 삽입하기 위한 어플리케이터;

    치료될 환자의 특정 부위에 인접하게 위치되는 적어도 하나의 엑스레이 센서; 및

    상기 엑스레이 소스 및 엑스레이 센서와 통신하여 미리 정해진 방사선 치료계획을 수행할 수 있으며, 치료중 상기 엑스레이 센서로부터 방사선량 정보를 수신하고 수신된 방사선량 정보에 따라 상기 엑스레이 소스로부터 방출되는 방사선량을 수정하기 위한 프로세서를 포함하며,

    상기 어플리케이터는 환자의 몸속에서 팽창되도록 적용된 팽창가능한 풍선을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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