KR101303297B1 - 휴대용 팬텀 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 휴대용 팬텀 장치는, 방사선 조사장치에 부착된 버드 케이지에 착탈 가능하게 설치되는 팬텀장치로서, 상부가 개방되고 물이 수용될 수 있도록 실린더 형태의 수용공간이 구비된 몸체; 상기 몸체의 측벽에 착탈 가능하게 결합된 수평조절 유지부; 및 상기 몸체의 측벽에 상기 수평 조절 유지부와 간섭이 발생하지 않도록 설치되며, 상기 수용공간에 입사된 방사선량을 측정하는 센서를 상기 몸체의 외부로부터 삽입하여 수용할 수 있는 센서 거치부;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 팬텀 장치{Portable phantom apparatus}

본 발명은 방사선 치료장치에서 조사되는 방사선이 치료부위에 작용하는 방사선의 조사량을 측정하기 위한 방사선 측정용 팬텀 장치에 관한 것이다. 본 발명은 교육과학기술부의 원자력연구개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제고유번호: 2011-0002305, 과제명: 방사선 치료 내부장기 움직임 추적 의학물리 기술 개발]

의료용으로 사용하는 방사선 중 치료방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포를 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 죽게 하거나 환자의 고통을 경감하기 위해 사용된다.

이와 같은 치료방사선을 이용한 방사선 치료는 예컨대 수술을 한 뒤 암 세포가 남아 있을 가능성이 큰 경우 재발을 방지하기 위해서, 또는 수술을 하지 못하는 경우, 또는 수술보다는 방사선 치료가 더 효과적인 경우, 또는 수술과 방사선 치료를 같이 병행하여 환자의 삶의 질을 높이고자 하는 경우, 또는 항암 약물 치료와 함께 항암 효과를 극대화하기 위해서 행해진다.

방사선치료는 선형가속기(linear accelerator)와 같은 방사선 발생장치를 포함하는 의료장비에 의해 행해진다. 선형가속기는 높은 선량의 엑스선 또는 전자선을 출력할 수 있음은 물론 출력 에너지를 세밀하게 조절할 수 있어 현재 방사선 치료의 표준장비로 사용되고 있다.

그런데, 방사선 치료를 수행할 때에 무엇보다 중요한 것은 방사선 치료장치에서 출력된 방사선의 에너지가 적절하도록 제어할 필요가 있다. 종양의 상태나 크기 또는 깊이에 대응한 최적 에너지의 방사선을 조사하여야 최대의 치료효과를 거둘 수 있으므로 선형가속기가 최적의 에너지를 갖는 방사선을 출력하도록 하는 것은 매우 중요한 일이다.

이에 따라 방사선 치료장치를 사용하기 전에 가속기가 제대로 작동하는지 특히 방사선량의 조절이 정상적으로 이루어져 필요한 에너지의 방사선을 출력하는지 등의 동작 정밀성을 미리 확인하여야 한다. 또한, 이와 같은 방사선의 조사량 측정은 실제로 치료가 되어야 할 환자의 몸속 특정 부위에 조사되는 방사선을 측정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 목적으로 사용되는 것이 의료계에서 소위 팬텀(phantom)이라 불리는 것으로 인체를 대신하여 방사선 계측이 가능하도록 만들어진 계측 장치이다. 팬텀의 일 예가 한국공개특허 제2007-0118394호에 개시되어 있다.

그런데, 종래의 팬텀 장치는 주로 방사선 치료장치가 설치된 장소 즉 특정한 방사선 치료장치가 설치된 병원 등과 같은 장소에서만 사용할 수 있도록 제작되어 있다. 더 구체적으로 종래의 팬텀 장치는 외부로 운반하기가 매우 불편한 정도의 크기로 이루어져 있으며, 방사선 치료장치에 직접 부착하기 불가능한 구조로 이루어져 있다. 따라서, 종래의 팬텀 장치는 치료받을 환자가 눕도록 마련된 베드 위에 설치한 상태에서 방사선 조사장치를 움직여서 치료할 환자에 맞는 방사선량을 측정하였다.

이와 같이 종래의 팬텀 장치는 휴대성이 매우 떨어지기 때문에, 방사선 치료장치가 설치된 곳에 필수적으로 구비되어야 하는 불편함이 있었다. 또한, 각 병원 마다 다른 종류의 팬텀 장치가 구비된 경우, 환자가 병원을 바꾸는 경우에는 동일한 팬텀 장치를 사용하지 못하게 되므로 환자에게 조사되는 방사선량이 미세하게 차이가 날 수 있는 문제점이 있다. 또한, 종래의 팬텀 장치는 방사선 조사장치에 부착할 수 없기 때문에 방사선량을 측정하기 위해서는 방사선 조사장치의 위치를 조정하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 방사선 조사장치에 착탈 가능하게 설치되고, 용이하게 휴대할 수 있는 팬텀 장치를 제공함으로써 환자에게 조사될 방사선량의 측정을 효율적으로 수행할 수 있고 환자가 다른 병원에서 치료를 받을 경우에도 동일한 팬텀 장치를 사용할 수 있도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 팬텀 장치는, 방사선 조사장치에 부착된 버드 케이지에 착탈 가능하게 설치되는 팬텀 장치로서,

상부가 개방되고 물이 수용될 수 있도록 실린더 형태의 수용공간이 구비된 몸체;

상기 몸체의 측벽에 착탈 가능하게 결합된 수평조절 유지부; 및

상기 몸체의 측벽에 상기 수평 조절 유지부와 간섭이 발생하지 않도록 설치되며, 상기 수용공간에 입사된 방사선량을 측정하는 센서를 상기 몸체의 외부로부터 삽입하여 수용할 수 있는 센서 거치부;를 포함한 점에 특징이 있다.

상기 수평조절 유지부는,

상기 측벽과 면 접촉되도록 그 측벽의 둘레방향으로 연장된 지지 프레임;

상기 지지 프레임을 관통하여 상기 측벽에 나사결합되는 복수의 고정 부재; 및

상기 지지 프레임에 나사결합되며 상기 버드 케이지에 하단부가 지지되는 막대 형상의 수평조절 부재;를 포함한 것이 바람직하다.

상기 몸체의 바닥에 수평계가 구비된 것이 바람직하다.

상기 몸체 및 상기 수평조절 유지부는 플라스틱 소재로 제조된 것이 바람직하다.

상기 센서 거치부는 신축성이 있는 합성수지 또는 고무 소재로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 몸체의 측벽 하단부에는 그 몸체에 수용된 물을 배출할 수 있도록 드레인 밸브가 설치된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 휴대용 팬텀 장치는 방사선 치료장치의 버드 케이지에 착탈 가능하게 설치되며, 쉽게 휴대할 수 있는 구조를 가짐으로써 방사선량을 측정하기 위한 설치가 용이하며, 환자가 다른 병원에서 치료받는 경우에도 동일한 팬텀 장치를 사용함으로써 치료되는 방사선량의 측정오차를 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대용 팬텀 장치의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 휴대용 팬텀 장치의 주요 부위의 개략적 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 휴대용 팬텀 장치가 방사선 조사장치에 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대용 팬텀 장치의 개략적 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 휴대용 팬텀 장치의 주요 부위의 개략적 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 휴대용 팬텀 장치가 방사선 조사장치에 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대용 팬텀 장치(10, 이하 "팬텀 장치"라 함)는 방사선 조사장치에서 조사되는 방사선의 세기를 측정하기 위한 장비이다.

상기 팬텀 장치(10)는 방사선 조사장치(200)에 부착된 버드 케이지(100)에 착탈 가능하게 설치되는 장치이다. 일반적으로 방사선 조사장치(200)에는 필요한 부품을 추가적으로 설치할 목적으로 별도로 제공되는 버드 케이지(100)를 구비하고 있다. 상기 버드 케이지(100)는 상기 방사선 조사장치(200)에 착탈 가능하게 부착될 수 있다.

상기 팬텀 장치(10)는 몸체(20)와, 수평조절 유지부(30)와, 센서 거치부(40)와, 수평계(50)와, 드레인 밸브(60)를 포함하고 있다.

상기 몸체(20)는 방사선을 측정하는 센서가 설치되는 공간을 제공한다. 상기 몸체(20)는 약 2리터 정도의 물을 수용할 수 있는 수용공간이 구비되어 있다. 상기 몸체(20)는 원형의 횡단면이 수직으로 연장된 원형 실린더 형태로 이루어져 있다. 상기 몸체(20)의 바닥은 폐쇄되어 있으며, 그 몸체(20)의 상부는 개방되어 있다. 상기 몸체(20)는 플라스틱 소재로 제조된다. 본 실시 예에서 상기 몸체(20)는 투명한 아크릴 수지로 제조되었다.

상기 몸체(20)의 측벽에는 후술하는 수평조절 유지부(30)가 설치될 수 있도록 암나사부가 형성된 홈이 복수 구비되어 있다. 상기 암나사부가 형성된 홈은 상기 몸체(20)의 측벽 외측에서 내측으로 오목하게 형성되어 있으며, 그 측벽을 관통하지는 않도록 형성되어 있다. 상기 몸체(20)의 측벽 하단부에는 후술하는 드레인 밸브(60)가 설치되기 위한 구멍이 마련되어 있다.

상기 수평조절 유지부(30)는 상기 몸체(20)의 측벽에 착탈 가능하게 결합된다.

상기 수평조절 유지부(30)는 상기 몸체(20)의 수평을 유지하도록 하는 동시에 상기 방사선 조사장치(200)로부터 후술하는 센서 거치부(40)에 설치되는 센서 간 거리를 조절할 수 있도록 하기 위해 마련된 것이다.

상기 수평조절 유지부(30)는 지지 프레임(32)과, 고정 부재(34)와, 수평조절 부재(36)를 포함하고 있다. 상기 수평조절 유지부(30)를 구성하는 구성요소는 모두 플라스틱 조재로 제조되는 것이 바람직하다.

상기 지지 프레임(32)은 상기 측벽과 면 접촉되도록 그 측벽의 둘레방향으로 연장된 부재이다. 상기 지지 프레임(32)은 지면에 대해 수평인 방향으로 구멍이 복수 마련되어 있다. 본 실시 예에서는 2개의 구멍이 형성되어 있다. 또한, 상기 지지 프레임(32)에는 지면에 대해 수직인 방향으로 구멍이 형성되어 있다. 상기 지지 프레임(32)에 형성된 수직 구멍은 암나사부를 구비하고 있다. 본 실시 예에서 상기 지지 프레임(32)은 2개가 구비되어 있다.

상기 고정 부재(34)는 상기 지지 프레임(32)을 상기 몸체(20)의 측벽에 착탈 가능하게 고정하기 위해 마련된 것이다. 상기 고정 부재(34)는 상기 몸체(20)에 형성된 구멍의 내경보다 큰 머리부를 가지는 볼트 형태의 부재이다. 상기 고정 부재(34)는 복수 구비되어 있다. 본 실시 예에서 상기 고정 부재(34)는 각 지지 프레임(32) 당 2개씩 구비되어 있다. 상기 고정 부재(34)는 상기 지지 프레임(32)에 마련된 수평 구멍을 관통하여 상기 몸체(20)의 외측벽에 형성된 홈에 나사결합됨으로써 상기 지지 프레임(32)을 상기 몸체(20)의 측벽에 고정한다.

상기 수평조절 부재(36)는 상기 지지 프레임(32)에 형성된 수직 구멍에 나사결합된다. 상기 수평조절 부재(36)는 상기 고정 부재(34)와 유사한 형태를 가지면 그 길이는 상기 고정 부재(34)의 길이보다 길게 형성되어 있다. 상기 수평조절 부재(36)의 하단부는 상기 버드 케이지(100)에 지지된다. 상기 수평조절 부재(36)는 막대 형상의 부재로서 하단부는 상기 버드 케이지(100)에 지지되고, 상단부는 상기 지지 프레임(32)에 고정됨으로써 상기 몸체(20)의 수평을 조절할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 수평조절 부재(36)는 2개 마련되어 각각의 지지 프레임(32)에 결합된다.

상기 센서 거치부(40)는 물이 수용된 몸체(20)의 수용공간에 삽입되는 센서를 물로부터 보호하기 위해 마련된 것이다. 상기 센서 거치부(40)는 상기 몸체(20)의 측벽에 상기 수평조절 유지부(30)와 간섭이 발생하지 않도록 설치된다. 상기 센서 거치부(40)는 상기 수용공간(25)에 입사된 방사선량을 측정하는 센서를 상기 몸체(20)의 외부로부터 삽입하여 수용할 수 있도록 마련된 것이다. 상기 센서 거치부(40)의 일단부는 상기 몸체(20)의 측벽에 마련된 구멍에 고정되고 상기 센서 거치부(40)의 타단부는 주머니 형태로 상기 수용공간(25)을 향해 돌출된다. 상기 센서 거치부(40)는 신축성이 있는 합성수지 또는 고무로 제조될 수 있다.

상기 수평계(50)는 상기 몸체(20)의 바닥에 구비되어 있다. 상기 수평계(50)는 일반적으로 사용되는 버블형 수평계를 채용할 수 있다. 상기 수평계(50)는 접착 등의 방식에 의해 상기 몸체(20)의 바닥 상면에 설치된다.

상기 드레인 밸브(60)는 상기 몸체(20)의 측벽 하단부에 설치되어 있다. 상기 드레인 밸브(60)는 상기 몸체(20)에 수용된 물을 배출할 수 있도록 하기 위해 마련된 것이다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구조를 가진 휴대용 팬텀 장치(10)를 방사선 조사장치에 설치하고 탈거하는 과정을 예로 들어 본 발명의 작용효과를 상세하게 서술하기로 한다.

상기 팬텀 장치(10)는 환자에게 조사되는 치료용 방사선량이 환자의 치료부위에 적정하게 투사될 수 있는 지를 사전에 점검하기 위해 사용된다. 상기 팬텀 장치(10)는 2리터 정도의 물을 수용할 수 있는 작은 크기로 제조되었기 때문에 휴대가 가능한 장점이 있다. 따라서, 환자가 한 병원에서 치료를 받다가 다른 병원으로 이동하여 치료를 받는 경우에도 동일한 팬텀 장치를 사용하여 방사선량을 측정할 수 있으므로 다른 팬텀 장치를 사용하는 경우에 발생하는 측정오차를 제거할 수 있는 효과가 있다. 상기 팬텀 장치(10)를 방사선 조사장치(200)에 설치하는 과정은 먼저 버드 케이지(100)를 방사선 조사장치(200)에 부착한다. 상기 버드 케이지(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 실린더 형태의 수용공간을 가지며 복수의 지지대가 수직으로 배치되고 하단부에는 원형으로 테두리가 형성되어 있다.

상기 팬텀 장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 수평조절 유지부(30)가 분리된 상태로부터 설치를 시작한다. 상기 팬텀 장치(10)의 몸체(20)를 상기 버드 케이지(100)에 내측 하단부에 배치한다. 한 손으로 상기 몸체(20)를 파지한 상태에서 상기 지지 프레임(32)에 고정 부재(34)를 관통시킨 후 상기 몸체(20)의 측벽에 마련된 홈에 나사 결합함으로써 그 지지 프레임(32)을 상기 몸체(20)에 고정한다. 상기 지지 프레임(32)에 상기 수평조절 부재(36)를 지면에 대해 수직인 방향으로 나사결합시킨 다음, 그 수평조절 부재(36)의 하단부가 상기 버드 케이지(100)에 지지 되도록 한다. 그리고 다른 지지 프레임(32)도 동일한 방법으로 상기 몸체(20)에 고정한다. 이와 같이 조립된 팬텀 장치(10)는 상기 수평조절 부재(36)에 의해 상기 방사선 조사장치(200)로부터의 이격된 거리를 조절할 수 있을 뿐 아니라 상기 몸체(20)의 수평을 조절할 수 있다. 이 과정에서 상기 수평계(50)를 이용하여 정밀하게 상기 몸체(20)의 수평을 조절할 수 있다. 상기 드레인 밸브(60)를 잠근 상태에서 상기 몸체(20)의 상부의 개방된 면을 이용하여 상기 수용공간(25)에 물을 채운다. 그리고, 상기 센서 거치부(40)에 방사선 측정용 센서를 도 5에 도시된 바와 같이 설치한 후에 상기 방사선 조사장치(200)에서 조사되는 방서선의 세기를 측정하면 된다.

한편, 상기 팬텀 장치(10)를 사용한 후에 분리하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 센서 거치부(40)에 설치된 센서를 제거한다. 그리고, 상기 드레인 밸브(60)를 개방하여 상기 수용공간에 수용된 물을 상기 몸체(20)의 외부로 배출한다. 상기 수평조절 유지부(30)를 분해하는 순서는 상술한 조립순서의 역순으로 수행한다. 이와 같이 상기 몸체(20)로부터 수평조절 유지부(30)를 분리한 다음에 그 몸체(20)로부터 분리된 수평조절 유지부(30)를 구성하는 부품은 상기 몸체(20)의 수용공간(25)에 보관할 수 있다. 이와 같이 분리된 팬텀 장치(10)는 쉽게 다른 장소로 휴대하여 이동이 가능하다.

이와 같이 본 발명에 따른 팬텀 장치(10)는 간단한 설치구조와 수평조절 및 센서의 측정위치를 쉽게 조절할 수 있으므로 다른 장소에서도 동일한 팬텀 장치를 사용할 수 있다. 그 결과 환자가 한 병원에서 다른 병원으로 이동하더라도 동일한 팬텀 장치를 사용하여 그 환자에게 조사되는 방사선량을 일정하게 제어할 수 있으므로 서로 다른 팬텀 장치를 사용하는 경우에 비하여 환자에게 투여되는 방사선량의 차이를 제거할 수 있는 효과가 있다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

10 : 휴대용 팬텀 장치 20 : 몸체
25 : 수용공간 30 : 수평조절 유지부
32 : 지지 프레임 34 : 고정 부재
36 : 수평조절 부재 40 : 센서 거치부
50 : 수평계 60 : 드레인 밸브
100 : 버드 케이지 200 : 방사선 조사장치

Claims (6)

1. 방사선 조사장치에 부착된 버드 케이지에 착탈 가능하게 설치되는 팬텀장치로서,
   상부가 개방되고 물이 수용될 수 있도록 실린더 형태의 수용공간이 구비된 몸체;
   상기 몸체의 측벽에 착탈 가능하게 결합된 수평조절 유지부; 및
   상기 몸체의 측벽에 상기 수평 조절 유지부와 간섭이 발생하지 않도록 설치되며, 상기 수용공간에 입사된 방사선량을 측정하는 센서를 상기 몸체의 외부로부터 삽입하여 수용할 수 있는 센서 거치부;를 포함하며,
   상기 수평조절 유지부는,
   상기 측벽과 면 접촉되도록 그 측벽의 둘레방향으로 연장된 지지 프레임;
   상기 지지 프레임을 관통하여 상기 측벽에 나사결합되는 복수의 고정 부재; 및
   상기 지지 프레임에 나사결합되며 상기 버드 케이지에 하단부가 지지되는 막대 형상의 수평조절 부재;를 포함한 것을 특징으로 하는 휴대용 팬텀 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 몸체의 바닥에 수평계가 구비된 것을 특징으로 하는 휴대용 팬텀 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 몸체 및 상기 수평조절 유지부는 플라스틱 소재로 제조된 것을 특징으로 하는 휴대용 팬텀 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 센서 거치부는 신축성이 있는 합성수지 또는 고무 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 팬텀 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 몸체의 측벽 하단부에는 그 몸체에 수용된 물을 배출할 수 있도록 드레인 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 휴대용 팬텀 장치.

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