KR101190460B1 - 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치는, 인체의 두상을 형상화 한 것으로, 하부가 개구(開口)되고 내부가 빈 공동부를 형성하며, 방사선 투과성을 갖는 해부학적 팬텀; 이러한 팬텀의 공동부에 충진되는 액상의 충진물; 검증 대상 위치에 각각 대응하도록 배치하여 각 병변(종양)을 모사하고, 젤(Gel) 상태의 근육 등가물로 만들어진 복수개의 젤 계측기; 팬텀의 하부에 형성된 개구에 설치되며, 상부에 젤 계측기에 개수에 대응하는 복수개의 삽입공이 형성된 바닥판; 젤 계측기를 각각 내부에 수용하고, 방사선 투과성을 갖는 복수개의 수용부; 일단이 바닥판의 삽입공에 각각 삽입되고, 타단이 수용부와 연결된 복수개의 연결부; 및 바닥판의 하부에 설치되어, 충진물이 외부로 누출되지 않도록 팬텀의 공동부를 밀폐하는 실링부를 구비한다.
위와 같은 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치에 의하면, 실제 방사선 수술의 대상이 되는 종양을 모사하는 것이 가능하고 3차원적인 방사선 분포를 확인할 수 있는 젤 계측기를 사용함으로써 치료 전 방사선 수술 계획의 3차원적인 검증 도구로서 사용 될 수 있기 때문에, 3차원(3-Dimension)의 체적을 갖고 3차원적인 공간상에 존재하는 방사선 수술 대상(목표 병소)에 대하여, 실제 방사선 수술환경에 최대한 근접하면서도 정밀한 검증결과를 제공할 수 있다.
위와 같은 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치에 의하면, 실제 방사선 수술의 대상이 되는 종양을 모사하는 것이 가능하고 3차원적인 방사선 분포를 확인할 수 있는 젤 계측기를 사용함으로써 치료 전 방사선 수술 계획의 3차원적인 검증 도구로서 사용 될 수 있기 때문에, 3차원(3-Dimension)의 체적을 갖고 3차원적인 공간상에 존재하는 방사선 수술 대상(목표 병소)에 대하여, 실제 방사선 수술환경에 최대한 근접하면서도 정밀한 검증결과를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 뇌 정위 방사선 수술(Sereotactic brain radiosurgery)에 의한 치료 전에 방사선 수술의 대상인 목표 병소에 대응하는 회전중심점(Isocenter) 및 방사선량 분포를 사전에 검증함으로써 방사선 수술의 성공률을 향상시키고, 아울러 수술의 안전성을 담보하기 위한 검증장치에 관한 것이다.
뇌 정위 방사선수술의 경우, 수 ~ 수십 Gy(Gray)의 선량을 환자에 단일조사 하므로 일반적인 방사선 치료보다 회전중심점 및 방사선량 분포의 검증이 더욱 더 중요시 된다.
일반적으로 상기 회전중심점에 대한 검증은 보통의 필름(Film)을 이용하는 Winston-Lutz 테스트에 의해 행해지고 있다. 이러한 Winston-Lutz 테스트에 의하면, 실제 방사선 수술에 의한 치료 시에 자주 사용되는 갠트리(Gantry) 및 치료테이블 각도에서의 2차원적인 회전중심점 분석만을 수행할 수 있다. 즉, Winston-Lutz 테스트는 모든 갠트리 및 치료테이블 각도에서의 3차원적 회전중심점을 분석 하는 것이 불가능하다는 한계를 갖는다.
한편 선량 분포의 품질관리를 위하여, 현재는 필름 또는 2차원 다이오드 어레이(2D-Diode Array) 등의 방사선 측정 계측기(dosimeter)가 일반적으로 사용되고 있지만, 이러한 2차원적인 계측기들도 각 단면에서의 선량 분포만을 확인 할 수 있다. 따라서 3차원적인 선량 분포는 추가적으로 작성된 프로그램에 의하여 이미지의 재구성에 통해 확인하고 있는 실정이다.
그런데 방사선 수술의 대상은 3차원적인 체적을 갖고 3차원적인 공간상에 존재 하므로 3차원적인 검증이 필요 된다. 그러나 프로그램에 의해 3차원으로 구현된 영상은 재구성된 것이기 때문에, 실제적인 3차원(3D)이 아니라는 단점이 있다.
좀 더 자세히 부연 설명하면, 실제 방사선 수술의 대상인 목표 병소의 최대 체적은, 단일 방사선조사 방사선수술(Single session radiosurgery)은 약 15cc(대략 직경 3cm 정도)이며, 분할 방사선조사 방사선수술(Fractionated radiosurgery)의 경우는 약 250cc(대략 직경 8cm 정도)이기 때문에, 필름 등을 이용한 2차원적 영상의 재구성으로 3차원적 영상자료를 획득하는 것이 거의 불가능하며, 소프트웨어에 의한 결과이므로 진정한 3차원 영상자료가 아니라는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 3차원적인 체적을 갖고 3차원적인 공간상에 존재하는 방사선 수술 대상의 목표 병소에 대응할 수 있도록 3차원적인 회전중심점 및 방사선량 분포를 검증할 수 있는 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치는, 인체의 두상을 형상화 한 것으로, 하부가 개구(開口)되고 내부가 빈 공동부를 형성하며, 방사선 투과성을 갖는 해부학적 팬텀; 상기 팬텀의 공동부에 충진되는 액상의 충진물; 검증 대상 위치에 각각 대응하도록 배치하여 각 병변(종양)을 모사하고, 젤(Gel) 상태의 근육 등가물로 만들어진 복수개의 젤 계측기; 상기 팬텀의 하부에 형성된 개구에 설치되며, 상부에 상기 젤 계측기에 개수에 대응하는 복수개의 삽입공이 형성된 바닥판; 상기 젤 계측기를 각각 내부에 수용하고, 방사선 투과성을 갖는 복수개의 수용부; 일단이 상기 바닥판의 삽입공에 각각 삽입되고, 타단이 상기 수용부와 연결된 복수개의 연결부; 및 상기 바닥판의 하부에 설치되어, 상기 충진물이 외부로 누출되지 않도록 상기 팬텀의 공동부를 밀폐하는 실링부를 구비한다.
여기서 상기 수용부의 상면에는, 젤 계측기의 구성물을 의료용 주사기를 통해 주입 또는 배출하기 위한 미세공이 형성될 수 있다.
또한 상기 젤 계측기의 근육 등가물은, 젤라틴(Gelatin), 메타크릴 산(Methacrylic acid), 및 물(H2O)을 포함할 수 있다.
한편 상기 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치는, 상기 연결부가 각각 삽입되어, 그 위치가 고정되도록 하는 복수개의 고정홀이 형성된 판 형상의 보조 고정부를 더 구비할 수 있다.
여기서, 상기 바닥판에 각각 형성된 삽입공 중에서, 내측부에 형성된 삽입공은 바닥에 대해 수직하도록 형성되고, 가장자리부에 형성된 삽입공은 바닥에 대해 수직한 방향에서 외측으로 기울도록 형성될 수 있다.
또한 상기 보조 고정부에 형성된 고정홀 중에서, 내측부에 형성된 고정홀은 내측부에 형성된 상기 삽입공에 대응하여 바닥에 대해 수직하도록 형성되고, 가장자리부에 형성된 고정홀은 가장자리부에 형성된 삽입공에 대응하여 외측으로 기울도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치에 의하면, 실제 방사선 수술의 대상이 되는 종양을 모사하는 것이 가능하고 3차원적인 방사선 분포를 확인할 수 있는 젤 계측기를 사용함으로써 치료 전 방사선 수술 계획의 3차원적인 검증 도구로서 사용 될 수 있기 때문에, 3차원(3-Dimension)의 체적을 갖고 3차원적인 공간상에 존재하는 방사선 수술 대상(목표 병소)에 대하여, 실제 방사선 수술환경에 최대한 근접하면서도 정밀한 검증결과를 제공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 모사의 대상인 인간의 뇌에 위치한 목표 병소(종양)들을 설명하기 위한 단면도들,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치를 나타낸 정면도,
도 3은 도 2에 나타낸 젤 계측기, 바닥판, 수용부, 연결부 및 보조 고정부의 결합구조를 도시한 부분 결합도,
도 4a 및 도 4b는 도 2에 나타낸 바닥판을 도시한 도면들,
도 5는 도 2에 나타낸 젤 계측기, 수용부 및 연결부의 결합관계를 설명하기 위한 부분 결합도,
도 6은 도 2에 나타낸 보조 고정부의 사시도,
도 7은 도 2에 나타낸 실링부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치를 나타낸 정면도,
도 3은 도 2에 나타낸 젤 계측기, 바닥판, 수용부, 연결부 및 보조 고정부의 결합구조를 도시한 부분 결합도,
도 4a 및 도 4b는 도 2에 나타낸 바닥판을 도시한 도면들,
도 5는 도 2에 나타낸 젤 계측기, 수용부 및 연결부의 결합관계를 설명하기 위한 부분 결합도,
도 6은 도 2에 나타낸 보조 고정부의 사시도,
도 7은 도 2에 나타낸 실링부를 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
인간의 뇌를 위치에 따라 나누어 보면, 전두엽(Frontal Lobe), 두정엽(Parietal Lobe), 후두엽(Occipital Lobe), 측두엽(Temporal Lobe), 소뇌(Cerebellum), 뇌간(Brain Stem)의 총 6부분으로 나눌 수 있다. 도 1a 및 도 1b에는 각 부분(총 6부분)에 위치한 종양을 점으로 표시하였다.
후술할 검증장치(100;도 2)는 방사선 수술의 대상인 목표 병소인 각 종양을 모사하도록 구현된다. 예를 들면 방사선수술시 임상적인 경험과 필요에 의해 각 부위별 모사할 종양의 개수는 전두엽 2개, 후두엽 2개, 측두엽 2개, 소뇌 1개, 뇌간 3개로 결정할 수 있다. 그리고 전두엽, 후두엽, 측두엽에 위치한 각 2개의 종양은 서로 대칭이며, 뇌간부위는 2개의 뇌교와 1개의 연수로 모사할 수 있다. 여기서 2개의 뇌교는 서로 대칭이 되도록 위치한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치(100)는, 해부학적 팬텀(110)과, 액상의 충진물(111)과, 복수개의 젤 계측기(120)와, 바닥판(130)과, 복수개의 수용부(140)와, 복수개의 연결부(150)와, 실링부(160)를 구비한다.
상기 해부학적 팬텀(110)은 인체의 두상을 형상화 한 것으로, 인간의 머리 표면 부분을 모사하고 있다. 그리고 해부학적 팬텀(110)의 하부는 개구(開口)되고, 그 내부는 빈 공동부(110a)를 형성한다. 이러한 해부학적 팬텀(110)은 방사선 조사하였을 때, 투과가 가능해야 하며, 예시적으로는 아크릴(Acryl)계 소재를 사용할 수 있다. 그리고 상기 팬텀(110)은 그 공동부(110a)에 액상의 충진물(111)이 채워지는데, 물을 채워 방사선 수술의 품질관리에 사용되는 상용 RSVP Phantom™ 사용할 수도 있다.
상기 젤 계측기(120)는 검증 대상 위치에 각각 대응하도록 배치하여 각 병변(종양)을 모사한다. 이러한 젤 계측기(120)는 젤(Gel) 상태의 근육 등가물로 만들어진다. 상기 근육등가의 물질로는 젤라틴(gelatin), 메타크릴 산(methacrylic acid) 및 물(H2O)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 근육등가의 물질은 방사선을 받으면 중합반응(Polymerization)을 보여 그 지점이 변화되는 특성이 있다. 일반적으로 젤(Gel)이 변화되는 정도는 MRI영상(T2 image)을 통해 시각적으로 가늠할 수 있으며 횡축이완시간(Transverse relaxation time, T2)을 이용한 정량적인 분석도 가능하다.
좀 더 자세히 설명하면, 상기 젤 계측기(120)에 방사선을 조사하고, 그 반응정도를 횡축이완시간(T2)의 역수 값을 이용하여 정량화 한다. 즉, 방사선량에 따른 젤 계측기(120)의 반응정도를 정량화 한다. 정량화한 값을 이용하여 방사선량에 따른 횡축이완시간의 역수값을 그래프로 나타낸 곡선을 "특성곡선"이라 한다. 이러한 특성곡선이 완성되면, 검증하고자 하는 방사선 수술 계획(Radiation treatment plan)에 의해 젤 계측기(120)에 방사선을 조사하고 그 결과를 특성곡선을 이용하여 방사선량의 분포를 확인 및 검증한다.
상기 해부학적 팬텀(110)은 후술할 수용부(140)에 수용되어, 연결부(150)에 의해 바닥판(130)에 고정된다.
상기 바닥판(130)은 팬텀(110)의 하부에 형성된 개구에 설치된다. 그리고 바닥판(130)의 상부에는 젤 계측기(120)의 개수에 대응하는 복수개의 삽입공(131)이 형성되어 있다. 상기 각 삽입공(131)의 위치는, 도 4a 및 도 4b를 참조하면 상기 연결부(150)의 길이와 삽입되는 각도를 고려하여 결정된다. 예를 들면 1번과 2번 의 위치는 전두엽 종양, 3번과 4번의 위치는 측두엽 종양, 5번과 6번의 위치는 후두엽 종양, 7번의 위치는 소뇌 종양, 8번과 9번의 위치는 뇌교 종양, 10번의 위치는 연수 종양을 각각 모사하는 젤 계측기(120)를 지지하고 고정하도록 연결부(150)가 삽입할 구멍으로 배치할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수용부(140)는 상기 젤 계측기(120)를 각각 내부에 수용한다. 이러한 수용부(140)는 속이 빈 원기둥의 형태를 가질 수 있으나, 그 형상이 한정되는 것은 아니며, 방사선 투과성을 가져야 한다. 바람직하게는 아크릴계 소재를 사용할 수 있다. 그리고 상기 수용부(140)의 상면(141)에는 미세공(141a)을 형성하여, 그 곳을 통해 젤 계측기(120)의 구성물을 의료용 주사기를 통해 주입 또는 배출하도록 할 수 있다.
상기 연결부(150)는, 그 일단이 상기 바닥판(130)의 삽입공(131)에 각각 삽입되고, 타단이 상기 수용부(140)와 연결된다. 이러한 연결부는 속이 찬 원기둥 바(Bar)의 형태일 수 있으나, 그 형상이 한정되는 것은 아니다. 이러한 연결부(150)도 아크릴계 소재를 사용할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에서, 연결부(150)가 삽입될 바닥판(130)의 삽입공(130) 각도는 사용될 연결부(150)의 길이와 목표 병소인 종양의 해부학적 위치를 고려하여 결정된다. 여기서 각도의 정의는 연결부(150)를 방사방향으로 기울인 축과 수직축과의 각도(θ)이다.
부연하면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 바닥판(130)에 각각 형성된 삽입공(131) 중에서, 내측부에 형성된 삽입공(131a)은 바닥에 대해 수직하도록 형성하고, 가장자리부에 형성된 삽입공(131b)은 바닥에 대해 수직한 방향에서 외측으로 기울도록 형성할 수 있다. 여기서 제작의 편의를 위해 수직으로의 삽입공(131a)을 제외한 모든 삽입공(131b)은 각도를 10도로 일정하게 맞출 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 검증장치(100)는 상기 연결부(150)의 위치를 고정하기 위하여 상기 연결부(150)가 각각 삽입되어, 그 위치가 고정되도록 하는 복수개의 고정홀(171)이 형성된 판 형상의 보조 고정부(170)를 더 구비할 수 있다. 상기 보조 고정부(170)에 형성된 고정홀(171)은 상기 바닥판(130)에 각각 형성된 삽입공(131)의 각도에 대응하기 위하여, 내측부에 형성된 고정홀(171a)은 내측부에 형성된 상기 삽입공(131a)에 대응하여 바닥에 대해 수직하도록 형성하고, 가장자리부에 형성된 고정홀(171b)은 가장자리부에 형성된 삽입공(131b)에 대응하여 외측으로 기울도록 형성할 수 있다. 여기서도 제작의 편의를 위해 가장자리부에 형성된 고정홀(171b)은, 삽입공(131b)에 대응하여 10도로 일정하게 맞출 수도 있다.
끝으로 상기 바닥판(130)의 하부에는, 상기 충진물(111)이 외부로 누출되지 않도록 상기 팬텀(110)의 공동부(110a)를 밀폐하는 실링부(160)가 설치된다. 이러한 실링부(160)는, 도 7에 도시된 바와 같이 재질이 연한 고무를 이용한 고무판의 형태로 만들어져 고무패킹의 역할을 수행하도록 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 실제 방사선 수술의 대상이 되는 종양을 모사하는 것이 가능하고 3차원적인 방사선 분포를 확인할 수 있는 젤 계측기(120)를 사용함으로써 치료 전 방사선 수술 계획의 3차원적인 검증 도구로서 사용 될 수 있기 때문에, 3차원(3-Dimension)의 체적을 갖고 3차원적인 공간상에 존재하는 방사선 수술 대상(목표 병소)에 대하여, 실제 방사선 수술환경에 최대한 근접하면서도 정밀한 검증결과를 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 검증장치 110 : 팬텀
111 : 충진물 120 : 젤 계측기
130 : 바닥판 140 : 수용부
150 : 연결부 160 : 실링부
170 : 보조 고정부
111 : 충진물 120 : 젤 계측기
130 : 바닥판 140 : 수용부
150 : 연결부 160 : 실링부
170 : 보조 고정부
Claims (6)
- 인체의 두상을 형상화 한 것으로, 하부가 개구(開口)되고 내부가 빈 공동부(110a)를 형성하며, 방사선 투과성을 갖는 해부학적 팬텀(110);
상기 팬텀(110)의 공동부(110a)에 충진되는 액상의 충진물(111);
검증 대상 위치에 각각 대응하도록 배치하여 각 병변(종양)을 모사하고, 젤라틴(Gelatin), 메타크릴 산(Methacrylic acid), 및 물(H2O)을 포함하는 젤(Gel) 상태의 근육 등가물로 만들어진 복수개의 젤 계측기(120);
상기 팬텀(110)의 하부에 형성된 개구에 설치되며, 상부에 상기 젤 계측기(120)에 개수에 대응하는 복수개의 삽입공(131)이 형성된 바닥판(130);
상기 젤 계측기(120)를 각각 내부에 수용하고, 방사선 투과성을 갖는 복수개의 수용부(140);
일단이 상기 바닥판(130)의 삽입공(131)에 각각 삽입되고, 타단이 상기 수용부(140)와 연결된 복수개의 연결부(150); 및
상기 바닥판(130)의 하부에 설치되어, 상기 충진물(111)이 외부로 누출되지 않도록 상기 팬텀(110)의 공동부(110a)를 밀폐하는 실링부(160)를 구비하는 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 수용부(140)의 상면(141)에는, 젤 계측기(120)의 구성물을 의료용 주사기를 통해 주입 또는 배출하기 위한 미세공(141a)이 형성된 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치. - 삭제
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 연결부(150)가 각각 삽입되어, 그 위치가 고정되도록 하는 복수개의 고정홀(171)이 형성된 판 형상의 보조 고정부(170)를 더 구비하는 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 바닥판(130)에 각각 형성된 삽입공(131) 중에서,
내측부에 형성된 삽입공(131a)은 바닥에 대해 수직하도록 형성되고,
가장자리부에 형성된 삽입공(131b)은 바닥에 대해 수직한 방향에서 외측으로 기울도록 형성된 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 보조 고정부(170)에 형성된 고정홀(171) 중에서,
내측부에 형성된 고정홀(171a)은 내측부에 형성된 상기 삽입공(131a)에 대응하여 바닥에 대해 수직하도록 형성되고,
가장자리부에 형성된 고정홀(171b)은 가장자리부에 형성된 삽입공(131b)에 대응하여 외측으로 기울도록 형성된 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치.
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| KR1020100073476A KR101190460B1 (ko) | 2010-07-29 | 2010-07-29 | 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치 |
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