KR101108806B1 - 다중실 방사선 치료 시스템 - Google Patents

다중실 방사선 치료 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사선-차폐 분리부재(71 내지 78)에 의해 이격된 다수의 치료실(61 내지 68)과 연결되어 정렬된 편심 갠트리(100)을 구비한 방사선 시스템(1)에 대한 것이다. 이동가능한 방사 헤드부(120)가 상기 갠트리(100)에 결합되어 치료실(61 내지 68) 사이에서 움직일 수 있으며, 방사선 빔(110)을 상기 치료실들로 유도할 수 있다. 바람직하게는, 하나의 모의치료 헤드부(200-1 내지 200-8)가 각각의 치료실(61 내지 68)에 사용될 수 있도록 방사선 시스템과 함께 정렬된다. 이 경우, 첫 번째 치료대상(40-1)이 첫 번째 치료실(61)에서 조사되어지고 있는 동안, 치료대상(40-2 내지 40-8)의 정확한 배치 및 방사선 모의치료를 비롯한 치료 셋업 과정이 다른 치료실(62 내지 68)내 다른 치료대상들(40-2 내지 40-8)에 대해 동시에 수행될 수 있다.
방사선 시스템, 편심 갠트리, 갠트리 정지부, 갠트리 가동부, 방사 헤드부, 방사선-차폐 분리부재

Description

다중실 방사선 치료 시스템{MULTIPLE ROOM RADIATION TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 방사선 조사 시스템에 대한 것이며, 구체적으로는 하나의 방사선 빔을 다수의 치료실에 조사할 수 있는 시스템에 대한 것이다.

지난 수십년동안 방사선 치료 및 진단 분야에서 상당한 발전이 있어왔다. 외장 빔 방사선 치료 가속기, 근접방사선 치료기 및 기타 특수 방사선 치료 장치의 성능이 빠르게 향상되어 왔다. 치료방사선 빔의 품질 및 적합성 면에서 이루어진 발전에는 새로운 표적과 필터, 가속기의 개선, 새로운 어플리케이터, 시준기 및 스캐닝 시스템을 통한 빔-형성에 있어서의 융통성의 증가, 및 빔 보정기술이 포함된다. 또한, 진보된 방사선량적 및 기하학적 치료 검증 방법이 도입되었다. 덧붙여, 전달되는 빔의 세기 분포를 생물학적으로 최적화할 수 있는 새로운 치료계획 시스템이 현재 실용화되고 있다.

다중 및 단일 분획 방사선 치료 및 영상진단 분야에서, 통상적인 방법은 환자를 침대에 위치시키는 것입니다. 방사 헤드부(head) 및 갠트리(gantry)가 진단 또는 치료 빔을 환자에게 향하게 하여 소정의 표적 또는 치료 용적물 예들 들어, 종양에 방사선을 전달하도록 한다. 이와 같은 종래기술에 따른 전형적인 방사선 기계를 도 1에 모식적으로 도시하였다. 이러한 방사선 기계는 통상적인 L 형으로 디자인된 등중심형 갠트리(80)와 상기 갠트리(80)을 지지하도록 상기 기계의 몸체의 하나의 축 말단부에 제공되는 회전형 지지체를 구비하고 있다. 따라서, 갠트리(80)는 방사 헤드부(20)로부터 환자용 침대(40)에 눕혀진 환자(50)의 표적 용적물(55)로 방사선 빔을(10으로 도시됨) 전달하기 위해 상기 지지체에 대한 회전축(30)을 중심으로 회전할 수 있다.

도 1의 기계를 비롯하여 최근 대부분의 방사선 치료 기계는 등중심형 갠트리 디자인을 구비한다. 그러한 디자인에서, 방사선이 쪼여질 조직 또는 표적 용적물(55)이 세 개의 축이 하나의 점에서 교차하여 형성되는 소위 등중심 부근에 위치되는 것이 바람직하다. 이들 축에는 갠트리 회전 축(30), 방사선 빔의 중심축(10), 상기 도면상 시준기 헤드부(20)의 회전축이기도 한 치료침대(45)의 회전 주축(45)이 포함된다.

이와 같은 종래기술에 따른 방사선 치료 기계가 갖는 문제점은 주어진 시간내에 치료될 수 있는 총 환자수 측면에서 제한된 수용능력이다. 실제 조사는 상당히 짧은시간 즉, 전형적으로 몇분(1 내지 2.5분)동안 지속되는 것임에도 불구하고, 통상적으로 훨씬 장시간의 치료셋업이 그러한 조사에 앞서 이루어진다. 이러한 셋업동안, 치료 요원은 통상적으로 진단 데이터, 방사선 빔 데이터 등에 기초하여 미리 개발 또는 통합된 치료계획에 따라서 가능한한 정확하게 치료될 수 있도록 환자를 배치한다. 환자를 침대에 배치한 후, 실제 방사선 치료를 수행하기에 앞서, 통상적으로 빔의 방향과 치료계획을 시험 및 검증하기 위한 치료 셋업을 수행한다. 이러한 셋업 과정에서 주된 목적은 치료계획에 따라 장치와 환자를 세팅하는 것이 다. 포탈 영상(portal image) 즉, 치료 빔 자체에 기초한 영상이 치료를 검증하고 재현성을 감시하는데 종종 사용된다. 나아가, 예들들어, 생체내 방사선량 측정법 또는 이에 관련된 기술이 표적 용적물내 및/또는 인접한 조직내, 특히 위험있는 기관내에 전달된 방사선량을 체크하는데 사용될 수 있다. 측정된 데이터가 치료계획에 따른 조건에 일치한다면, 실제 방사선 치료법을 안전하게 개시할 수 있다.

상기와 같은 환자 셋업, 위치결정 및 모의치료의 결과, 총 치료에 실제 조사시간보다 상당히 더 긴 시간, 일반적으로 최소 5 내지 10분 및 종종 그보다 더 긴 시간이 소요된다. 또한, 상기 측정된 데이터와 산출된 데이터 사이의 차이가 셋업 및 모의치료 중 감지되고 그러한 차이가 허용범위를 넘어서는 경우라면, 치료 셋업를 보정하여야 한다. 어떤 경우에는 몇몇 셋업 파라미터의 단순한 정정이 될 수도 있으나, 새로운 진단 절차로부터 얻어지는 새로운 해부학적 정보를 가지고 새로이 치료계획을 수립하는 과정을 필요로 하는 보다 광범위한 보정일 수도 있다. 새로운 치료계획이 필요로 되는 경우, 새로운 모의치료 또한 필요로 될 수 있으며, 이는 치료에 드는 시간을 하루 또는 이틀로 연장시키게 된다.

따라서, 방사선 기계가 실제로 환자를 조사하는데 이용되는 시간은 상기 기계를 사용하는 총 시간 중 작은 일부를 구성한다. 이는 물론 고비용의 방사선 기계 및 장치의 활용도를 열악하게 하며, 주어진 시간동안 극히 소수의 환자만이 치료될 수 있다. 환자가 치료실에서 탈의하는 경우, 환자가 불편을 느끼는 경우, 및 환자가 치료 등에 관련한 여러가지 곤란점에 대해 치료 보조자에게 얘기하고 싶어하는 경우에는 상기와 같은 문제점이 더욱 가중될 것이다.

모의치료 절차를 수행하는데에 실제 방사선 치료 기계가 아니라 방사선 모의치료 전용 기계를 사용하는 것이 해결방법이 될 수 있을 것이다. 그러나, 모의치료와 실제 치료 각각에 사용되는 환자 침대들과 상기 두 기계들의 디자인이 서로 유사하다고 해도, 서로다른 기계와 서로다른 침상을 사용하는 치료를 그대로 모사하기는 보다 더 어려워질 것이다. 이는 상기 침대들이 동일한 디자인을 갖는다 할지라도 환자를 두개의 서로 다른 침대에 완전히 동일한 방식으로 배치하는데에는 곤란점이 존재하기 때문이다. 또한, 종양을 포함한 표적 용적물을 비롯하여 조직 및 기관이 변형가능한 탄성적인 구조이고, 치료계획에 사용되는 계측점(reference points)에 대응하는 위치들이 고정되어 있지 않고, 예들들면, 환자의 자세, 방광의 포화 정도, 호흡에 따른 움직임 등에 기초하여 달라질 수 있다. 그러므로, 모의치료시의 계측점들에 대응하여 치료시 계측점들이 정확하게 정렬되어질 수 있다 할지라도, 타킷 용적물은 정렬되어 있지 않을 수 있다.

미국특허공보 제6,683,318호의 명세서에는, 경량 이온(light ion) 방사선 빔을 사용하는 암치료에 적합한 치료요법 시스템을 개시하고 있다. 상기 요법 시스템은 싱크로트론(synchrotron)을 비롯한 가속기 시스템에 경량이온을 제공하는 이온 공급원을 포함한다. 이온빔 수송 시스템이 상기 싱크로트론으로부터 추출된 고에너지 빔을 세 개의 서로다른 치료실로 안내한다. 첫 번째 치료실에서, 고정된 갠트리(a static gantry)가 수평 이온빔을 방사한다. 나머지 두 개의 치료실 각각에는 회전가능한 등중심 갠트리가 설치되어 있다. (낮은) 환자 치료효율 및 비용효율 면에서 상술한 문제점이 상기 치료 시스템의 갠트리 각각에 여전히 존재한다.

더욱이, 전자, 양성자 또는 경량 이온 요법과 같은 전하를 띤 입자에 의한 치료법의 대다수가 등중심적 셋업 원리를 이용하여 이루어지는 것이 아니며, 통상적으로 공급원과 환자 표면 사이의 거리를 고정하는 고정 SSD 치료가 행해짐으로써, 등중심적 치료 부품들은 그다지 중요성을 갖지 않는다.

본 발명은 종래기술에 따른 장치의 상기와 같은 문제점 및 기타 문제점을 해소하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일반적인 목적은 편심 갠트리를 갖는 방사선 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 갠트리 둘레로 정렬된 다수의 치료실에 방사선 빔을 전달할 수 있는 갠트리를 갖는 방사선 시스템을 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 방사선 시스템의 모의치료기와 빔 셋업부가 동시에, 방사선조사의 예비과정으로서, 이웃한 치료실의 다른 환자들에 대해 조사 셋업 및 모의치료에 사용되고 있는 동안, 치료 방사선 빔을 첫 번째 치료실에 있는 환자에 향하게 할 수 있는 방사선 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 구체적인 목적은 다수의 치료실에 사용될 수 있는 방사선 치료 및 모의치료의 통합된 기능을 갖는 방사선 시스템을 제공하는 것이다.

상기 및 기타 목적이 첨부된 특허청구범위에 청구된 바에 따른 발명에 의해 달성된다.

약술하자면, 본 발명은 다수의 조사실 또는 치료실의 환자를 조사하는데 사용가능한 편심 갠트리를 구비한 방사선 시스템 또는 방사선 기계에 관련된 것이다. 이러한 갠트리가 있으면, 동일한 방사선 치료 갠트리를 사용하여, 적어도 두 번째 치료실의 두 번째 환자를 위해 치료 셋업과 모의치료 과정을 실시하는 동시에, 첫 번째 치료실의 첫 번째 환자에게 방사선을 조사할 수 있는 즉, 방사선 치료량을 전달할 수 있다. 첫 번째 환자에 대한 방사선 조사와 두 번째 환자를 위한 치료 셋업이 완료되면, 첫 번째 치료실에서 첫 번째 환자에 대한 치료후 추적관찰(treatment follow-up) 또는 세 번째 환자를 위한 새로운 치료 셋업이 수행됨과 동시에 두 번째 환자에게 방사선 치료량을 전달하기 위해 상기 갠트리를 회전시킬 수 있다. 결과적으로, 주어진 시간 동안 치료될 수 있는 총 환자수 측면에서 본 발명의 방사선 시스템의 수용능력은 종래의 기계들에 비해 훨씬 크다. 또한, 각각의 치료 전과 후 모두에서 보다 많은 시간이 각 치료실에서의 환자 간호에 이용될 수 있다.

본 발명의 방사선 시스템은 방사선-차폐 또는 방사선-절연 분리부재, 예들들어, 방사선-차폐 파티션(벽) 및/또는 천장/바닥에 의해 분리된 다수의 치료실과 연결된 구조에 적응된 하나의 갠트리를 포함한다. 방사 헤드부가 상기 갠트리에 의해 기계적으로 지지되어 있으며, 적어도 방사선 빔을 첫 번째 치료실로 향하도록 하는 첫 번째 위치와 방사선 빔을 두 번째 치료실로 향하도록 하는 두 번째 위치 사이를 상기 갠트리에 대해 이동할 수 있다.

방사선 시스템의 갠트리는 바람직하게는 다수의 치료실을 분리하는 천장/바닥 및/또는 파티션들의 교차부분에 정렬된다. 전형적으로 상기 방사선 시스템은 구형 또는 실린더형 디자인으로, 방사 헤드부가 상기 파티션 및/또는 천장/바닥에 존재하는 전용 공간에서 회전할 수 있게 한다. 결과적으로, 방사선량을 전달하는 상기 방사 헤드부는 서로다른 치료실들 사이에서 회전될 수 있고 이에 따라 이들 서로다른 치료실에 배치된 환자들에 방사선을 조사할 수 있다. 상기 갠트리는 분리부재에 부착된 갠트리 정지부를 구비할 수 있다. 이 경우, 갠트리의 가동부는 갠트리 정지부에 의해 이동가능하도록(회전가능하도록) 지지된다. 그 후 바람직하게는, 방사 헤드부가 상기 갠트리의 가동부에 부착된다.

또한, 각각의 치료실은, 방사 헤드부로부터의 치료 빔을 모사할 수 있는 예들들어, 광학 및/또는 진단 X-선 시스템을 가진 하나의 모의치료 헤드부를 구비하고 있거나 이를 이용할 수 있다. 이러한 모의치료 헤드부는 갠트리 상에 정렬되어 등중심적으로 움직일 수 있다. 따라서, 각 치료실내에서, 방사 헤드부가 실제 치료를 위해 치료실로 회전되기에 앞서서 저비용의 방사선 모의치료기를 환자 셋업에 사용할 수 있다. 선택적으로는, 수 개의 모의치료 헤드부가 치료실 사이를 이동하여 치료에 앞서 환자를 셋업하는 것을 보조할 수 있다.

치료실의 파티션 및/또는 천장/바닥에 존재하는 방사선 시스템의 기본 구조로부터 매우 많은 다양한 치료실 구조가 상정될 수 있다. 치료실이 중앙의 편심 갠트리 둘레 어디에 위치하고 있는지에 따라, 전형적으로, 30 내지 60도의 측사위 전면, 후면 및/또는 수직 및/또는 수평 방향의 빔이 가능해진다. 나아가, 다수의 치료 방사선 조사문(treatment portals)이 측사위, 평행대항 또는 수직의 빔 조합들 중 어느 하나로서 동시에 하나의 동일한 환자에 향하도록 하는 배치로 두 개의 편심 갠트리를 사용하는 것 또한 가능하다.

본 발명의 방사선 시스템의 편심 갠트리는 바람직하게는 자석-기반 시스템과 같은 하나의 빔 스캐닝 및 편향 시스템을 포함하는데, 이는 환자에게 입사 방사선 빔을 가는 펜슬 빔의 형태로 스캐닝하고 편향시키는데 적응된 것이다. 이러한 스캐닝 및 편향 시스템 또는 최소한 이의 일부는 서로 다른 치료실들 사이에서 회전한다. 편향 시스템의 편향 자석은 가속기 펄스들 사이에 급격한 장의 변화를 만들도록 라미네이트화될 수 있으며, 또한 자석의 편향 반경을 최소화하기 위해 초전도성이 될 수도 있다.

위와 같은 편향 및 스캐닝 시스템의 디자인으로 인하여, 편심 갠트리는 예들들어, 양성자, 중양성자, 트리튬 및 헬륨, 리튬, 베릴륨, 붕소, 탄소 및 산소 이온을 비롯한, 양성자로부터 탄소 및 산소 이온에 이르는 경량이온을 사용하는데에 잘 적응되어 있다.

본 발명은 다음과 같은 이점을 제공한다:

서로다른 치료실에 있는 여러 환자들에게 방사선을 조사하는데 효율적으로 이용될 수 있고;

실제 방사선 치료가 하나의 방에서 수행되고 있는 동안 그와 동시에 치료 셋업, 모의치료 및/또는 환자 퇴실 과정이 다른 방들에서 행해질 수 있으며;

주어진 시간동안 방사선 조사될 수 있는 총 환자수 측면에서 수용능력이 증가되며;

소형의 갠트리 디자인, 작은 반경의 편향자석, 및 빔 방향의 융통성있는 선택성을 갖는 경량이온 방사선의 사용을 가능하게 하며;

고정된 빔라인(beam line) 구성을 갖는 비싼 등중심 다중 장치 대신에, 빔 방향이 조정될 수 있는 저비용의 단일 장치를 다수의 치료실에 사용할 수 있으므로 설치비용이 실질적으로 저감되며;

치료 보조원들이 부담없이 개인 간호 및 환자의 정확한 셋업에 관련하여 각각의 환자에게 모든 주의를 집중할 수 있게 해준다.

본 발명에 의해 부여되는 그외 다른 장점들이 아래 기재하는 본 발명의 구체예에 대한 설명으로부터 이해될 것이다.

본 발명의 추가적인 목적 및 장점들은 첨부한 도면과 관련된 아래의 설명을 참조하여 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 등중심형 디자인의 갠트리를 갖는 종래기술에 따른 방사선 치료요법 기계를 도식적으로 보여준다.

도 2는 다수의 치료실로 둘러싸인 편심 갠트리를 갖는 본 발명에 따른 방사선 시스템의 하나의 구체예를 도식적으로 보여준다.

도 3은 도 2와 다른 치료실의 환자에게 방사선 조사하고 있는 도 2의 방사선 시스템을 도식적으로 보여준다.

도 4는 수직 및 수평 빔 전달을 가능하게 하는 서로 다른 치료실 구조를 갖는 편심 갠트리를 구비한 본 발명에 따른 방사선 시스템의 다른 구체예를 도식적으로 나타낸다.

도 5는 비스듬, 수직 및 수평 빔 전달을 가능하게 하는 서로 다른 치료실 구조를 갖는 편심 갠트리를 구비한 본 발명에 따른 방사선 시스템의 또 다른 구체예를 도식적으로 도시한다.

도 6은 하나의 치료실에 두 개의 빔이 동시에 전달되는 것을 가능하게 하는 두 개의 편심 갠트리를 구비한 본 발명에 따른 방사선 시스템의 또 다른 구체예를 도식적으로 나타낸다.

도 7은 본 발명에 따른 방사선 시스템의 편심 갠트리에 대한 하나의 구체예의 단면도이다.

도 8은 도 7과 다른 치료실의 환자에게 방사선 조사하고 있는 도 7의 방사선 시스템을 도시한다.

도 9는 본 발명에 따른 방사선 시스템의 편심 갠트리의 또 다른 구체예의 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 방사선 시스템의 편심 갠트리의 또 다른 구체예의 단면도이다.

도 11은 본 발명에 따른 방사선 시스템의 편심 갠트리의 또 다른 구체예의 단면도이다.

도면 전체에 사용된 동일한 참조부호를 그에 대응하거나 유사한 구성요소에 대해 사용할 것이다.

본 발명은 소위 편심형 디자인의 갠트리를 갖는 방사선 시스템 또는 기계에 대한 것으로서, 이는 다수 즉, 둘 이상의 방사선 조사실 또는 치료실에 방사선 빔을 제공하는데 사용가능하다. 상기 갠트리는 방사선-절연 또는 방사선-차폐 분리 부재에 의해 이격된 다수의 치료실에 연결되는 구조에 적응되어 있다. 상기 갠트리는 방사 헤드부를 기계적으로 지지하고 있다. 상기 방사 헤드부는 하나의 방사선 빔을 서로다른 치료실로 향하게 하는 서로다른 위치들 사이를 상기 갠트리(및 상기 분리 부재)에 대해 이동할 수 있다.

이러한 갠트리 디자인에 의해, 동일한 방사선 전달 시스템 및 갠트리를 사용하여, 첫 번째 치료실의 첫 번째 환자에게 방사선을 조사 예들들어, 방사선 치료량을 전달하는 동시에, 다른 치료실의 적어도 하나의 두 번째 환자에 대한 치료 준비(치료 셋업), 모의치료 또는 치료후 추적관찰 과정을 실시하는 것이 가능하게 된다.

결국, 주어진 시간동안 처리될 수 있는 총 환자수라는 측면에서 본 발명의 방사선 시스템의 수용능력은 도 1의 방사선 기계와 같은 종래의 기계에 비해 훨씬 크다.

하기에서는 치료 목적으로 방사선량을 환자에게 전달하는 방사선 치료 시스템 및 주로 종양을 박멸시키는 치료용 방사선 요법을 참고하여 기술할 것이다. 이러한 방사선 요법 시스템은 일반적으로 국소적 종양의 통제를 유지하여 환자의 삶의 질을 개선하거나, 어떠한 증상을 완화시키거나 나타날 것으로 보이는 증상을 예방 또는 지연시키는 것이 목적이나, 반드시 종양의 박멸을 목적으로 하지는 아니하는 고식적 방사선 치료법에도 사용될 수 있다. 그러나, 이와 달리 상기 방사선 시 스템은 다른 목적 즉, 단위 선량(single dose) 방사선 치료법, 방사선 진단법 또는 방사선 처리기술에 이용될 수 있다. 또한, 상기 방사선 시스템은 방사선 치료 및 진단의 통합적 목적에 사용될 수 있다. 후자의 경우, 방사 헤드부는 (고에너지) 치료용 방사선 빔과 (저에너지) 진단용 방사선 빔 둘 모두를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 방사선 시스템은 어떠한 목적에든 적용가능한데, 하나의 치료실의 환자에게 방사선 빔을 향하게 하는 동시에, 동일한 방사선 갠트리를 사용하여, 이어서 조사될 또는 이미 조사된 다른 환자를 위한 (이웃한) 치료실에서는 방사선 모의치료, 셋업 또는 추적관찰을 수행하는 것을 의도하고 있다.

도 2는 네개의 치료실(61, 62, 63, 64)의 환자(50-1, 50-2, 50-3, 50-4)를 조사할 수 있는 편심 갠트리(100)을 구비한 본 발명의 방사선 시스템 또는 기계(1)를 도시하고 있다. 따라서, 상기 방사선 갠트리는 이들 네개의 치료실(61, 62, 63, 64)과 연결되어 정렬된다. 당해 구체예에서, 상기 갠트리(100)는 상기 네개의 치료실(61, 62, 63, 64)을 이격시키는 분리 부재 즉, 벽 또는 파티션(72, 74) 및 천장/바닥(71, 73)의 교차점에 위치한다. 따라서, 두 개의 치료실(61, 64)이 다른 두 개의 치료실(62, 63) 아래에 있는 하나의 바닥에 위치함에 유의할 것이다.

치료실(61, 62, 63, 64)을 이격하는 분리부재(71, 72, 73, 74)는 방사선-차폐 성질을 갖는다. 따라서, 분리부재(71, 72, 73, 74)는 치료 방사선 빔(110)이 현재 방사선 조사되고 있는 치료실(61)로부터 다른 치료실(62, 63, 64)로 새어나가는 것을 막는다. 이러한 방사선-차폐 분리부재(71, 72, 73, 74)에 의해, 방사선 시스템(1)이 하나의 치료실(61)에서 환자(50-1)에 방사선 조사(110)하고 있을때에 도, (의료) 요원 및 환자는 인접한 치료실(62, 63, 64)에 안전하게 존재할 수 있다. 환언하자면, 분리부재(71, 72, 73, 74)은 치료 방사선(110)을 제지(흡수)함으로써 인접한 치료실(62, 63, 64)내로 새어나가는 방사선량이 규정된 안전한계 범위내이도록 한다. 분리부재(71, 72, 73, 74)에 사용되는 재료 및 재료의 두께의 선택은 이용되는 방사선(110)의 성질, 예들들면, 처리빔(110)의 에너지 준위, 방사선의 유형 등에 의존하여 이루어지는데, 이는 당업자에 의해 자명하게 결정될 수 있다. 분리부재(71, 72, 73, 74)에 적합한 재료에는 콘크리트, 붕산화된 폴리에틸렌 및 납이 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 또한, 방사 헤드부(120)으로 방사선을 유도하는 방사선 수송 시스템을 둘러싸는 재료 역시 양호한 방사선-차폐 성질을 갖는 것이 바람직하다.

방사선 갠트리(100)는 전형적으로 구형 또는 실린더형 디자인을 갖는데, 이는 방사 헤드부(120)가 벽(72, 74)과 천장/바닥(71, 73) 내 전용 공간에서 회전가능하게 하는 디자인이다.

상기 도면에서, 갠트리(100)는 첫 번째 치료실(61)의 치료 침대(40-1)위에 눕혀진 첫 번째 환자(50-1)가 가진 표적 용적물(55-1)에 방사선이 조사(110)되도록 배향되어 있다. 방사선 시스템(1)은 또한 방사선 차폐물(150), 바람직하게는 로터리 방사선 차폐물과, 방사선 빔(110)이 현재 사용중인 치료실(61)에 편향되도록 하고 다른 치료실(62, 63, 64)에는 미치지 않도록 하는 편향 자석(도 7-11 참고)을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는, 치료실(61, 62, 63, 64)은 치료 빔(110)을 모사할 수 있는 하나의 광학 및/또는 X-선 시스템을 갖춘 모의치료 헤드부(200-2 내지 220-4)를 구비하거나 이를 이용할 수 있다. 이들 모의치료 헤드부(200-2 내지 200-4)는 차폐물(150)의 외곽에 있는 레일 위에 정렬되어 이동가능하다. 그러므로, 치료실(61 내지 64) 내에서, 방사 헤드부(120)가 치료 작업을 위해 치료실로 회전되기 전에 환자를 셋업하는데 이들 저비용 모의치료 헤드부(200-2 내지 200-4)를 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이들 모의치료 헤드부(200-2 내지 200-4)는 대신 또는 대안적으로 치료후 추적관찰의 목적으로 이용될 수 있음이 예상된다.

상기 도면에서, 세명의 환자(50-2 내지 50-4)가 각각의 치료 침대(40-2 내지 40-4)에 배치되어 있고 현재 모의치료 헤드부(200-2 내지 200-4)와 모의치료 빔(210-2 내지 210-4)을 사용하여 치료 셋업(추적관찰) 및 모의치료 과정을 수행하도록 되어 있다. 환자 셋업에서 최대의 정확성(전형적으로 0.5 내지 1 mm 오차범위내)을 얻기 위해, 정위방사선 치료 침대(40-1 내지 40-4)를 치료실(61 내지 64)에 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 침대(40-1 내지 40-4)는 자동으로 정렬되고 각 환자(50-1 내지 50-4)에 맞게 개별적으로 조정된다. 본 발명에서, 하나의 동일한 침대(40-1 내지 40-4)가 환자 셋업(및 추적관찰) 과정과 치료 및 진단 영상 작업 두가지 모두를 위해 사용될 수 있다.

치료실(61 내지 64)에 하나의 모의치료 헤드부(각각 200-2 내지 200-4)를 장착하는 것이 가능하다. 대안적으로, 두 개 이상의 치료실(61, 62)이 단일의 모의치료기(200-2)를 공유할 수 있다. 이러한 방식에서는, 모의치료기(200-2)가, 예들들어 레일 시스템에 의해, 치료실(61, 62)을 이격하는 바닥/천장(71)(또는 벽)에 존재하는 전용 간격(80)내에서 움직일 수 있는 것이 바람직하다.

일단, 첫번째 환자(50-1)가 처리되고, 셋업과 모의치료 과정이 다른 치료실에서 종료되면, 이제 방사 헤드부(120)가 방사선량을 다른 치료실(62)의 다른 환자(50-2)에 전달할 수 있도록 갠트리(100)가 회전되어질 수 있다. 이러한 시나리오가 도 3에 도시되어 있는데, 여기에서 방사 헤드부(120)(및 갠트리(100)도 가능)가 두 번째 환자(50-2)의 표적 용적물(55-2)에 방사선 조사하기 위해 화전되었다. 현재 환자(50-2)에 대해 치료빔(110)을 사용한 방사선 조사가 이루어지고 있는 치료실(62)의 모의치료 헤드부(200-2)는, 방사 헤드부(120)가 환자(50-2)에게 방사선 조사할 수 있도록 상기 치료실(62)의 한 편으로 이동해가거나 이웃한 치료실(61)에서의 모의치료에 사용될 수 있도록 이웃한 치료실(61)로 이동해간다. 첫 번째 치료실(61)에서는, 새로운 환자(50-1)가 침대(40-1)에 배치되고 모의치료용 셋업 과정 및 모의치료가 수행될 수 있다. 선택적으로, 앞서 방사선 치료된 환자에게 치료후 추적관찰과 그에 뒤따른 환자 퇴실 과정이 수행되어질 수도 있다.

일반적으로, 당해 치료실 내에서 이루어지는 작업들의 순서는 다음과 같다: 우선, 치료실내 장비(침대 및 방사선 및 위치결정 장비)를 다음 치료대상 환자를 위해 재조정한다. 그 다음, 환자가 침대, 바람직하게는 정위방사선 치료 침대에 정확하게 위치되도록 국제특허출원 WO 2004/000120호에 기재된 환자 위치결정 시스템과 같은 여러가지 환자 위치결정 시스템, 예들들어, 레이저식 위치결정 시스템을 사용하여 환자 셋업을 수행한다. 일단 환자가 상기 (정위방사선 치료) 침대에 위치되면, 모의치료를 수행한다. 이러한 모의치료에는, 본 발명의 방사선 치료 시스 템의 모의치료 헤드부에 있는 광학 및/또는 진단학적 X-선 시스템이 사용된다. 그런다음, 실제 치료가 수행될 수 있다.

치료 셋업은 보통 최소한 5 내지 10분이 걸릴 수 있고 환자의 실제 치료는 보다 짧게, 약 1 내지 2.5분이 걸리기 때문에, 치료실(61 내지 64)과 환자(50-1 내지 50-4)는 일반적으로 약 10분마다 치료빔을 이용할 수 있을 것이다. 도 2 및 도 3의 갠트리 디자인에 있어서, 이는 매우 분주한 치료 센터에서 6×4=24명 이하의 환자(때로는, 특히 단순한 치료의 경우에는, 그 이상)가 시간당 치료될 수 있으면서 여전히 각 치료실(61 내지 64)에서 충분한 셋업 시간과 환자 간호가 가능함을 의미하는 것이다. 이는 통상 한 시간동안 최대 4 내지 6명의 환자를 치료할 수 있다는 종래의 (등중심) 방사선 치료 기계의 대응하는 수용능력과 비교될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 구체예에서는, 단일의 빔 수송 및 스캐닝 시스템을 구비한 단일의 방사선 갠트리가 다수의 치료실에서의 방사선 치료 그리고, 치료셋업 및 모의치료 둘 모두를 위해 이용될 수 있다.

매우 많은 다양한 치료실 구조가 도 2 및 도 3에 도시된 기본적인 네 개의 치료실 구조로부터 상정될 수 있다. 하나의 치료실이 중앙의 편심 갠트리 둘레의 어떤 사분면에 위치하는가에 기초하여, 전형적으로 30 내지 60도의 측사위(oblique lateral)의 전면(치료실 61 및 64) 또는 후면(치료실 62 및 63) 빔 방향이 가능하다. 경량 이온으로, 치료 계획에 따라 2 내지 4개의 방향의 빔 조사문(beam portal)이 필요로 되는 환자를 하루 하나의 빔 조사문으로 치료하고 빔 방향에 기초하여 필요로 되는 도 2 및 도 3의 서로 다른 치료실들을 순차적으로 사용하는데 있어 매우 편리하다. 그러므로, 하나의 동일한 환자에게 서로 다른 방사선 조사를 하는 경우에 서로 다른 치료실에서 조사될 수 있고 그럼으로써 서로 다른 입사각 및 방향에서 치료 방사선 빔을 조사할 수 있다.

또한 어떤 치료실에는 수직 및/또는 수평 치료빔이 사용되고 동시에 다른 치료실에는 비스듬하게 입사하는 빔을 사용되는 것이 가능하다. 도 4는 이러한 경우에 대해, 본 발명에 따른 편심형 디자인의 갠트리(100)를 구비한 하나의 공통된 방사선 시스템(1)을 이용할 수 있는 네 개의 치료실(61 내지 64)을 이용하여 모식적으로 도시하고 있다. 갠트리(100)가 치료실(61) 내 침대(40-1)위의 환자(50-1)에 대한 천장(71)에 위치함으로써, 수직 치료빔(110)이 가능하다. 유사하게, 치료실(63)의 환자(50-3)에 대해서 후면 수직 빔이 가능하다. 그러나, 다른 치료실(64)에서는 빔이 비스듬하게 환자에게 입사될 것이다. 상기 도면에서, 치료실(64)의 환자 지지대(40-4)는 비어있는데, 환자 입실/퇴실 과정으로 상기 원리를 모식적으로 설명하고 있다.

대응하여, 방사선 시스템(1)과 갠트리(100)가 기본적으로 치료실(62)와 치료실(63) 사이의 벽(72)에 배치되어 있다면, 환자(50-2)는 수직으로 방사선 조사될 수 있을 것이다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 편심 갠트리 및 방사선 시스템이 수평으로만, 수직으로만, 비스듬하게만, 또는 수평, 수직 및/또는 비스듬하게의 조합으로 방사선 조사하도록 조정될 수 있음이 예상된다.

본 발명의 이러한 구체예에서는, 모의치료 헤드부(200-1 내지 200-3)가 갠트리(100)의 전용 중공 또는 일부내에, 또는 갠트리(100)의 방사선 차폐물(150) 내에 배열되어 있다. 상기 중공은 고정되어 있을 수도 있지만, 상기 모의치료 헤드부(200-1 내지 200-3)가 (치료실 61 내지 64 사이에서) 이동하여 방사 헤드부(120)가 환자를 조사할 수 있는 공간을 확보할 수 있도록 이동가능 내지는 회전가능한 것이 바람직하다.

또한, 도 2 또는 도 3 및 도 4에서 얻은 방법을 조합하여, 편심 갠트리 내 수직, 전면 및 후면 빔을 둘레의 여섯개 치료실과 조합하는 것이 가능하다. 그러한 갠트리 디자인은 네 개의 치료실에 측사위 전면 및 후면 빔들을 그리고 두 개의 치료실에 평행 대항의 수직 빔을 형성한다.

도 5는 3개 이하의 서로 다른 바닥에 위치한 다수의 치료실(61 내지 68)에 (치료) 방사선(110)을 제공할 수 있는 본 발명에 따른 방사선 시스템(1)과 편심 갠트리(100)을 보여준다. 그러므로, 세 개의 치료실(61, 67, 68)이 첫 번째 바닥에 있고, 두 번째 바닥에는 두 개의 치료실(62, 66)이 존재하는데, 이들 두 치료실 사이에 방사선 갠트리(100)가 위치한다. 세 번째 바닥에는 나머지 세 개의 치료실(63 내지 65)이 존재한다. 이러한 구체예에서는, 갠트리(100)는 상기 여덟개의 치료실(61 내지 68)을 이격시키는 두 쌍의 방사선-차폐 벽(73, 78 및 74, 77) 및 두 쌍의 방사선 차폐 천장-바닥(71, 76 및 72, 75)과 연결되어 정렬된다. 결국, 7명까지의 환자(50-2 내지 50-8)가 방사선 모의치료 또는 진단용 헤드부(210-2 내지 210-8)를 사용한 치료 셋업, 모의치료 또는 추적관찰 과정에 관여할 수 있고, 동시에 한명의 환자(50-1)는 방사선 시스템의 치료 방사선 빔(110)을 사용하여 방사선 조사된다.

또한, 도 5의 치료실(61)에서와 같이, 일회의 치료동안 종양상에 한쌍의 전방 측사위 빔 조사문을 획득하기 위해 환자를 치료실 내 평행면에서 180도 회전시킬 수 있다. 이는 얕은 것으로부터 중간 깊이까지의 종양에 대한 가장 효율적인 치료 구성 중 하나이다. 깊은 치료에 있어서는, 도 5의 치료실(64) 및 치료실(68)에 효과적으로 전달되어질 수 있는 것과 같이, 구체적으로는 탄소 및 산소와 같은 높은 LET(Linear Energy Transfer, 선형 에너지 전달) 이온을 갖는, 평행 대항의 전면-후면 빔이 가장 효율적일 것이다.

도 6을 참조하면, (도면에 보이듯이) 측사위의 평행 대항 및/또는 직교하는 빔 조합들(110-1 및 110-2) 중 어느 하나로서, 다수의 치료 조사문이 동시에 하나의 동일한 환자(50-4)에 향해지도록 하는 구조를 갖는 다수 즉, 둘 이상의 편심 갠트리(100-1, 100-2)를 갖춘 방사선 시스템(1)을 사용하는 것 역시 가능하다. 따라서, 도 6의 구조에서, 치료실(63 및 64) 내 환자(50-3 및 50-4)는 두 개의 편심 갠트리(100-1, 100-2)의 방사 헤드부(120-1, 120-2)로부터의 빔(110-1, 110-2)에 의해 조사될 수 있다. 상기 도면에서, 나머지 네 개의 치료실(61, 62, 65 및66)은 단지 상기 갠트리들(100-1, 100-2) 중 하나만을 이용할 수 있다. 본 발명에 따른 둘 이상의 편심 갠트리가, 최소한 둘 이상의 갠트리가 치료실들 중 어느 하나의 환자를 조사할 수 있도록 공통된 구조로 정렬될 수 있음이 본 발명에 의해 예상된다. 또한, 벽 및 천장/바닥의 갠트리 구조를 변경함으로써 도 4의 갠트리 구조를 도 6의 구조와 조합하는 것 역시 가능하다.

본 발명의 방사선 시스템의 둘 이상의 갠트리로 입사하는 방사선은 서로 다 른 방사선 공급원으로부터 유래할 수 있다. 선택적으로, 이온 공급원, (싱크로트론 또는 사이클로트론을 갖는) 가속기 시스템, 빔 안내 및 분할 시스템을 비롯한 통상의 방사선 공급원이 둘 이상의 갠트리에 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 적합한 이온 공급원, 가속기, 및 빔 안내 시스템의 예는 미국특허공보 제6,683,318호의 명세서에 기재되어 있다. 빔 분할 시스템은 빔의 경로에 배치된, 예들 들어 얇은 전도성 박막 형태의, 격벽에 의해 인식될 수 있다. 상기 격벽에 (높은) 전류를 적용하여 그 결과 유도된 자기장을 유입되는 이온빔을 둘 이상의 유출되는 이온 빔으로 분할하는데 이용할 수 있다. 그러한 각각의 유출 빔은 빔 안내 시스템을 거쳐 도 6의 구조에 도시된 바와 같이 본 발명의 각각의 편심 갠트리로 보내어질 수 있다.

본 발명의 방사선 시스템은 방사선 갠트리가 고정되어 있고 방사 헤드부가 상기 고정된 갠트리에 부착된 채 다수의 치료실 사이에서 움직일 수 있도록(회전할 수 있도록) 디자인될 수 있다. 본 발명의 하나의 대안적인 구체예에서는, 상기 갠트리는 갠트리 정지부와 갠트리 가동부를 포함할 수 있다. 방사 헤드부는 갠트리 가동부에 의해 기계적으로 지지되어 있다. 이러한 경우에서, 갠트리 정지부는 치료실의 분리부재에 부착 또는 연결되어 있을 수 있다. 이러한 디자인에서, 갠트리 가동부와 방사 헤드부는 치료실들 사이에서 갠트리 정지부(및 분리부재)에 대해 움직일(회전할) 수 있다.

도 2 내지 도 6에서는, 본 발명에 따른 방사선 시스템을, 서로 다른 바닥(수준)에 위치한 적어도 몇 개의 치료실들을 이격시키고 있는 하나의 분리부재에 연결 하여 방사선 갠트리를 정렬하는 것에 관련해 개시하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 예들 들어, 상기 방사선 시스템의 갠트리는 동일한 바닥에 위치한 두 개의 치료실을 이격시키는 (방사선-차폐) 파티션에 정렬될 수 있다. 이러한 경우, 상기 방사선 시스템은 하나의 방사선 빔이 최대 두 개의 치료실을 향하게 할 수 있다. 그러나, 커다란 방 또는 홀에 위치한, 통상적인 실린더형 또는 기둥- 또는 원주-유사 디자인을 갖는 독립형 갠트리가 또한 가능하다. 이러한 경우, 상기 커다란 방은 감시되거나, 방사선-차폐 분리부재(파티션)에 의해 이격된 다수의 방사선 조사 구역 또는 (보다 작은) 방으로 분할될 수 있다. 따라서, 이러한 구체예에서는, 상기 분리부재의 최초의 짧은 말단부 각각이 상기 실린더형 갠트리의 측면에 연결되거나 최소한 근접하여 존재한다. 그 후, 상기 분리부재는 상기 방사선-차폐된 서로 다른 치료실들을 경계 짓는 갠트리로부터 돌출된다(방사상 돌출일 수 있다). 방사 헤드부는 상기 갠트리에 회전가능하도록 부착될 수 있거나, 바닥에 교대로 배열되면서, 상기 방사 헤드부와 갠트리 가동부가 갠트리 정지부에 회전가능하게 부착된다. 치료실 내 환자 침대의 높이와 방사선 빔의 방출각도에 따라서, 비스듬한 또는 수평의 방사선 조사가 가능하다.

도 7은 본 발명의 편심 갠트리(100)을 구비한 방사선 시스템(1)의 하나의 구체예에 대한 수직 단면도를 도시한다. 입사 방사선 빔은, 갠트리(100)에 이웃한 치료실에 정렬되고 편향 자기장을 사용하여 방사선을 갠트리로 향하게 하는 방사선 공급원과 같은, 인접한 위치의 방사선 공급원으로부터 유래할 수 있다. 또한, 갠트리(100) 상에 직접 위치한 방사선 공급원, 또는 예들들어, 싱크로트론(예로써 미 국특허공보 제6,683,318호 참조) 또는 사이클로트론과 같이 수 개의 치료실들과 편심 갠트리(100)에 필요한 방사선을 전달할 수 있는 비교적 멀리 위치한 방사선 공급원을 사용하는 것 역시 가능하다.

하기에서, 본 발명은 환자(50)을 조사하는 (펜슬) 빔 스캐닝 시스템(104 내지 106, 122)을 포함하는 방사선 치료법 시스템에 관련하여 기술될 것이다. 따라서, 상기 스캐닝 시스템(104 내지 106, 122)에 의해 제공되는 자기장이 방사선 빔내 하전된 입자들을 제어하는데 사용된다. 이러한 빔 제어에서, 점-크기의 빔이 환자(50) 내 치료 영역 상에 맞추어져 스캔될 수 있다. 다양한 스캐닝 속도와 빔세기에 의해, 건강한 조직에 전달되는 여분의 선량을 최소로 하면서, 표적 용적물(55) 내 바람직한 선량 분포가 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 펜슬형 방사선 치료 시스템 및 스캐닝 기술에 한정되지 아니한다.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, (원격) 방사선 공급원로부터의(도시되지 아니함) 입사되는 방사선 빔은 우선 상기 빔을 집중시키는 4중극자(102)로 들어간다. 그런 다음, 바람직하게는, 상기 빔은 스캐닝 자석(104)으로 들어간다. 상기 자석(104)은 빔을 편향시켜서, 드로잉 평판에 스캐닝 활동을 하도록 한다. 전형적으로 스캐닝 자석(104)의 가운데 부근 유효 스캐닝 중심부로부터 나오는 것처럼 상기 빔이 스캐닝 자석(104)으로부터 나타난다. 상기 드로잉 평판내 빔 스캐닝은 그 후 휨 또는 편향 자석(106) 내에서 휘어지거나 편향되어, 입사 빔이 방사 헤드부(120)를 향하도록 하고 이어서 대상물(40)의 표적 용적물(55)로 향하게 한다. 상기 편향 자석(106)은 가속기 펄스들간의 급격한 장 변화를 형성하기 위해 라미네 이트화될 수 있으며, 또한 편향 반경을 최소화하기 위해 초전도화될 수도 있다.

상기 자석(106)의 빔 편향 기능으로 인하여, 상기 빔은 방사 헤드부(120)와 두 번째 스캐닝 자석(122)으로 들어간다. 상기 자석(122)은 드로잉 평판을 횡단하는 하나의 평면에서 즉, 상기 드로잉 평판 내부 및 외부에서 상기 빔을 스캐닝하거나 편향시키는 능력을 갖는다. 상기 빔은 그 후 환자(50)에게 지속적으로 떨어지도록 의도된 스캐닝 빔 외부의 방사선을 막기 위해 배치된 시준기(124)로 들어간다. 시준기(124)로부터 투과하는 방사선량을 기록하기 위해 임의의 전송 모니터(125)가 시준기(124) 아래에 제공될 수 있다.

도 7의 스캐닝 시스템은 또한, 단순 균질 빔을 얻기 위해서 정형의 이중 또는 단일 산란 박막 시스템을 사용하도록 스위치 오프될 수 있다.

방사선 빔(110)이 방사 헤드부(120)를 떠나기 전에, 두 번째 시준기(126)를 통과하는 것이 바람직하다. 상기 시준기(126)는 바람직하게는 다엽 시준기 형태이다. 이러한 다엽 시준기 형태는 서로 대항하는, 신장되고, 휘어졌거나 평평하며, 단면이 쐐기형(wedge shaped)인 여러 쌍의 엽들(leaves)을 포함하는데, 각각의 인접한 엽은 나란히 배열되어 유효 방사선 공급원(127)의 꼭대기를 향해 수렴하는 팬형(fan-shaped) 구조를 이룬다. 바람직하게 단일의 공급원(127)을 갖는 본 발명에 대조적으로, 두개의 연속한 쌍극자 스캐닝 자석들을 갖는 종래의 스캐닝 시스템은 두 개의 스캐닝 평판에 서로 다른 유효 공급원 위치를 가질 것이다. 시준기(126)의 엽들은 (병합된) 회전 및/또는 병진 운동을 위해 장착된다. 이러한 역학적인 다엽 시준기(126)는, 편향 자석(106)의 자기장이 빠르게 각각의 스캔 위치에서 요 구되는 에너지로 조정됨과 동시에, 종양 즉, 표적 용적물(55) 외측 정상 조직을 보호하는데 사용될 수 있다. 통상, 상기 에너지는 대상물(40)의 특정의 깊이에서 빔(110)의 스캐닝이 이루어지는 동안 일정하게 유지된다.

스캐닝된 빔(110)은 전형적으로 대상물(40) 상에 30 cm ×30 cm의 크기의 장(field)을 차지한다. 만일 전송 모니터(125)가 방사 헤드부(120)에 제공된다면, 이 모니터는 연속적으로 스캐닝된 빔의 운동을 추적하고 연동(interlock)시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같은 디자인의 편심 갠트리를 가진 본 발명의 방사선 기계(1)는 경량 이온 즉, 양성자로부터 그 이상의 것들, 예들들어, 헬륨, 탄소 또는 산소 이온의 방사선 빔을 사용하는데 잘 적응되어 있다. 이러한 이온들은 암 질환을 가진 환자의 치료에 매우 효과적이다. 이들은 종래의 양성자 빔에 비해 진보된 치료 기술을 개발하는데 이용될 수 있는 양호한 물리학적 및 생물학적 성질을 갖고 있기 때문에, 경량 이온 빔은 브래그 피크(Bragg peak)에서의 높은 물리학적 선택성 및 보다 높은 생물학적 효율성을 비롯한 여러 장점들의 독특한 조합을 제공한다.

당업계에 잘 알려져 있듯이, 경량 이온은 매우 넓은(수 미터 까지의) 편향 반경을 요구한다. 경량이온의 선량 전달을 제공하는 종래의 방사선 갠트리 및 기계에는, 상기 빔을 편향되기 전에 두개의 판 모두에서 스캐닝하고 치료실 내에 임의의 방향으로 이온 빔을 전달하도록 적응된 갠트리를 얻기 위해 필요로 되는, 수 개의 커다란 편향 자석들과 이들 군의 간격들(pool gaps)이 존재한다. 그러나, 본 발명에 사용된 편향 자석(106)은 작은 간격 그리고 보다 작은 반경을 가지는 결과 전체 크기가 종래 사용된 자석보다 작다. 그 결과, (30cm × 30cm) 빔을 편심 갠트리(100) 둘레에 위치한 수 개의 치료실에 제공할 수 있는 스캐닝 및 편향 자석(104, 106, 122)을 포함하는 소형의 펜슬 빔 스캐닝 시스템을 형성한다.

갠트리 디자인이 경량 이온 방사선용으로 적합하다고 할지라도, 일차 편향된 양성자 또는 중양성자 및 전자 빔을 최초 스캐닝하여 스캐닝된 중성 빔을 형성시키는 하전된 입자 또는 심지어 중성자 및 광자와 같은 중성 입자에도 사용될 수 있으며, 이에 대해서 미국특허 제4,442,352호 명세서를 참조할 수 있다.

도 7에서, 갠트리(100)는 두 인접한 치료실(61, 62)을 이격시키는 바닥/천장(71)에 부착된 갠트리 정지부(140)를 갖는다. 부착 또는 통합된 방사선(120)을 갖는 내부 갠트리 가동부(130)가 이동가능하도록, 여기에서는 회전가능하도록, 상기 정지부(140)에 의해 지지된다. 이러한 이동가능한 지지는 종래 기어의 솔루션과 베어링을 사용하여 실현될 수 있다. 갠트리(100)의 안정도를 증가시키기 위해, 방사 헤드부(120)가 우측면(상기 도면에 도시됨)에서 그리고 좌측면을 향해 갠트리 가동부(130)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 경우, 갠트리(100)은 전형적으로, 두개의 정지부(140)를 포함하게 될 것인데, 이들 각각은 바닥/천장(71) 내 그러나 회전하는 방사 헤드부(120)의 어느 하나의 측면 상에 정렬된다.

방사선 기계를 다른 치료실(62)의 환자를 치료하는데 사용하는 경우, 갠트리(100)(갠트리 가동부(130))는 단순히 돌거나 회전하여, 스캐닝 및 편향 시스템(102 내지 106, 122) 및 방사 헤드부(120)이 회전되도록 한다. 도 8은 이러한 원리를 보여주고 있으며, 여기에서 도 7의 방사선 시스템(1)의 편심 갠트리(100)가 첫 번째 치료실(61)의 환자를 조사하는 방향에서 두 번째 치료실(62)의 치료 침대(40)에 눕혀있는 두 번째 환자(50)을 조사하는 방향으로 돌려져 있다. 상기 도면에서 보여지듯이, 갠트리(100)의 회전으로 인하여, 편향자석(106)은 이제 입사 빔을 두 번째 치료실(62)를 향하도록 한다. 이러한 방식으로, 단일의 스캐닝, 시준, 빔편향 및 각도조정 시스템이 여러 개의 치료실에 사용될 수 있는 것이며, 이는 전체 설비에 드는 비용을 현저하게 감소시킨다.

도 9는 본 발명에 따른 방사선 시스템의 또 다른 구체예에 해당하는 단면도이다. 이러한 구체예에서, 갠트리(100)는 주로 두 개의 이웃한 치료실(61, 62)를 이격시키는 방사선-차폐 벽 또는 파티션(71)에 정렬된다. 이러한 갠트리(100)에 대한 구체예는 특히 환자(50)의 치료 용적물(55)에 수평 빔(110)을 제공하기 위해 조성된 것이다. 방사 헤드부(120) 내 포함 부품들(124 내지 126)과 빔 프로세싱(안내 및 스캐닝) 시스템(104 내지 106, 122)은 도 7에 관련하여 상술한 대응하는 부품들에 유사하므로 다시 기재하지 아니한다.

도 2 내지 도 8에 도시된 편심 갠트리의 회전 축이 도 9에 도시된 바와 같이 수평 또는 수직이라 할지라도, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 회전축은 수직과 수평 사이의 어떤 각도이든 가질 수 있으며, 이는 빔이 가속기로부터 어떻게 방출되는지와 치료적으로 요구되는 변이도의 범위에 다소 의존한다.

도 10은 경사진 빔(110)을 제공하는 갠트리(100)을 갖는 방사선 시스템(1)의 일부분의 단면도이다. 도 7의 방사선 시스템과 비교하여, 상기 구체예에서는, 동 력을 절약하고 다수의 치료실(61, 62)에 경사진 빔을 제공하기 위해, 치료 빔(110)이 편향자석(106)에 의해 90도 미만의 각도로 휘어진다. 30도에서 60도까지의 낮은 각도가 특수한 경우 유용할 수 있다. 갠트리(100) 및 방사선 시스템(1)의 포함 부품들은 도 7에 관련하여 논의된 부품들에 대응된다.

도 11은 본 발명의 편심 갠트리(100)의 빔 스캐닝 및 편향 시스템(104 내지 106, 122)의 내부 부품들의 또 다른 가능한 디자인을 도시하는 것이다. 이러한 구체예에서는 자석(106)과 치료 헤드부(120)을 포함하는 갠트리 로터리부(130)의 반경을 최소로 하고 있다. 도 7 내지 도 10에 도시된 구체예에 유사하게, 입사 (경량 이온) 방사선 빔은 우선 4중극자(102)로 들어간다. 그 다음 상기 빔은 드로잉 판에 빔을 스캐닝하는 편향 및 스캐닝 자석(104)로 들어간다. 스캐닝된 빔은 그 후 (초전도성) 편향자석(106)에서 휘어진다. 바람직하게는 상기 편향 자석(106)은 상기 빔을 두 번째 스캐닝 자석(122)로 향하게 한다. 이러한 스캐닝 자석(122)과 시준기(124, 126)는 도 7에 관련해서 논의된 바와 같다. 실제로 갠트리 크기를 최소화하고 비용 효율을 극대화하기 위해, 자석(104)에서의 편향이 도 11에 보여진 것보다 다소 작아야 할 것이며, 방사선 차폐물(150)을 또한 포함할 수 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명의 다양한 변형 및 대체가 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

본 발명은 방사선 조사 시스템에 대한 것이며, 구체적으로는 방사선 빔을 여 러 개의 치료실에 방사할 수 있는 시스템에 대한 것으로서, 본 발명은 다음과 같은 이점을 제공한다:

서로다른 치료실에 있는 여러 환자들에게 방사선 조사하는데 효율적으로 이용될 수 있고;

실제 방사선 치료가 하나의 방에서 수행되고 있는 동안 그와 동시에 치료 셋업, 모의치료 및/또는 환자 퇴실 과정이 다른 방들에서 행해질 수 있으며;

주어진 시간동안 방사선조사될 수 있는 총 환자수의 면에서의 수용능력이 증가되며;

소형의 갠트리 디자인, 작은 반경의 편향자석, 및 빔 방향의 융통성있는 선택성을 갖는 경량이온 방사선의 사용을 가능하게 하며;

고정된 빔라인(beam line) 구성을 갖는 비싼 등중심 다중 장치 대신에, 빔 방향이 조정될 수 있는 저비용의 단일 장치를 다수의 치료실에 사용할 수 있으므로 설치비용이 실질적으로 저감되며;

치료요법 보조팀이 부담없이 개인 간호 및 환자의 정확한 셋업에 관련하여 각 환자에게 모든 주의를 기울일 수 있게 해준다.

Claims (11)

  1. 갠트리 정지부(140) 및 상기 갠트리 정지부(140)에 의해 이동가능하게 지지되는 갠트리 가동부(130)를 구비한 갠트리(100, 100-1);
    상기 갠트리 가동부(130)에 의해 기계적으로 지지되고, 방사선 빔(110, 110-1)을 첫 번째 치료실(61)로 향하도록 하는 첫 번째 위치와 상기 방사선 빔(110, 110-1)을 두 번째 치료실(62, 63, 64)로 향하도록 하는 두 번째 위치 사이에서, 적어도 상기 첫 번째 치료실(61)과 상기 두 번째 치료실(62, 63, 64)을 분리하는 방사선-차폐 분리부재(71, 72, 74) 내 전용공간에서 상기 갠트리 정지부(140)에 대해 이동가능한 방사 헤드부(120, 120-1); 및
    상기 갠트리 가동부(130)의 일부로서, 상기 방사 헤드부(120, 120-1)가 상기 첫 번째 위치에 있을 때 방사선이 상기 두 번째 치료실(62, 63, 64)에 미치지 않도록 하고 상기 방사 헤드부(120, 120-1)가 상기 두 번째 위치에 있을 때 방사선이 상기 첫 번째 치료실(61)에 미치지 않도록 하는 이동가능한 방사선 차폐물(150)로 구성되는 방사선 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 갠트리 정지부(140)는 상기 방사선-차폐 분리부재(71, 72, 74)에 정렬되도록 적응된 방사선 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 갠트리 정지부(140)는 적어도 상기 첫 번째 치료실(61)과 상기 두 번째 치료실(62, 63, 64)을 분리하는 상기 방사선-차폐 분리부재(71, 72, 74)에 부분적으로 정렬되도록 적응된 방사선 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 갠트리 정지부(140)는 적어도 상기 첫 번째 치료실(61)과 상기 두 번째 치료실(62, 63, 64)을 분리하는 상기 방사선-차폐 분리부재(71, 72, 74)에 정렬되도록 적응된 방사선 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방사선-차폐 분리부재(71, 72, 74)는 상기 첫 번째 치료실(61)과 상기 두 번째 치료실(64) 사이의 방사선-차폐 파티션; 및
    서로 다른 바닥에 위치한 상기 첫 번째 치료실(61)과 상기 두 번째 치료실(62) 사이의 방사선-차폐 천장-바닥 쌍 중 적어도 하나로부터 선택되는 방사선 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방사선 헤드부(120, 120-1)가 상기 방사선 빔(110, 110-1)을 상기 두 번째 치료실(62, 63, 64)로 향하게 함과 동시에 방사선 모의치료 빔(210-1)을 상기 첫 번째 치료실(61)로 향하게 할 수 있는 하나 이상의 방사선 모의치료 헤드부(200-1, 200-2)로 더 구성되는 방사선 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 방사선 모의치료 헤드부(200-2)는 상기 갠트리(100, 100-1) 상에서 상기 첫 번째 치료실(61)과 상기 두 번째 치료실(62) 사이에서 이동가능한 방사선 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 방사 헤드부(120)는 치료 빔을 제공하도록 적응되고, 상기 방사선 모의치료 헤드부(200)는 모의치료 빔(210)을 제공하도록 적응된 방사선 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    방사선-차폐 분리부재(71, 75, 77)에 의해 분리된 적어도 상기 두 번째 치료실(63, 64)과 세 번째 치료실(65, 66)에 연결되어 정렬되도록 적응된 두 번째 갠트리(100-2); 및
    상기 두 번째 갠트리(100-2)에 의해 기계적으로 지지되는 두 번째 방사 헤드부(120-2)로서, 방사선 빔(110-2)을 상기 두 번째 치료실(63, 64)로 향하도록 하는 첫 번째 위치와 상기 방사선 빔(110-2)을 상기 세 번째 치료실(65, 66)로 향하도록 하는 두 번째 위치 사이에서 상기 두 번째 갠트리(100-2)에 대해 이동가능한 두 번째 방사 헤드부(120-2)로 더 구성되는 방사선 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 방사 헤드부(120-1) 및 상기 두 번째 방사 헤드부(120-2)는 상기 방사선 빔들(110-1, 110-2)을 서로 다른 입사각으로 상기 두 번째 치료실(63, 64)로 향하도록 구성된 방사선 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 갠트리(100-1)와 상기 두 번째 갠트리(100-2)로 공통의 방사선 공급원으로부터의 방사선을 동시에 제공하는 방사선 빔 분할기로 더 구성되는 방사선 시스템.
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