KR101332502B1 - 국부적 방사선 치료용 ｘ―선 바늘 모듈 - Google Patents
국부적 방사선 치료용 ｘ―선 바늘 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101332502B1 KR101332502B1 KR1020110057240A KR20110057240A KR101332502B1 KR 101332502 B1 KR101332502 B1 KR 101332502B1 KR 1020110057240 A KR1020110057240 A KR 1020110057240A KR 20110057240 A KR20110057240 A KR 20110057240A KR 101332502 B1 KR101332502 B1 KR 101332502B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ray
- needle
- rays
- mirror
- generator
- Prior art date
Links
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 claims 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 abstract description 22
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 abstract description 20
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000002721 intensity-modulated radiation therapy Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 2
- 201000004384 Alopecia Diseases 0.000 description 1
- 206010008342 Cervix carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000005718 Stomach Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 208000006105 Uterine Cervical Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 201000010881 cervical cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 206010017758 gastric cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000024963 hair loss Diseases 0.000 description 1
- 230000003676 hair loss Effects 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 201000007270 liver cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000014018 liver neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 201000011549 stomach cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000000451 tissue damage Effects 0.000 description 1
- 231100000827 tissue damage Toxicity 0.000 description 1
- 230000008467 tissue growth Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1077—Beam delivery systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
- A61N5/1027—Interstitial radiation therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1042—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
- G02B5/085—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
- G02B5/0875—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal the reflecting layers comprising two or more metallic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
- H01J35/165—Vessels; Containers; Shields associated therewith joining connectors to the tube
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/06—Diaphragms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/08—Auxiliary means for directing the radiation beam to a particular spot, e.g. using light beams
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
- A61N2005/1019—Sources therefor
- A61N2005/1022—Generators, e.g. X-ray tubes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈은 외부로부터 전력을 공급받아 X-선을 발생시키는 X-선 발생부; 및 상기 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하고, 집광된 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출하여 X-선 바늘을 형성하는 X-선 바늘 형성부;를 포함하며, 상기 X-선 바늘 형성부는 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선이 입사되는 입사구가 일측면에 형성되고 X-선 바늘이 출사되는 출사구가 타측면에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되고 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선의 X-선 바늘을 형성하는 X-선 거울과, 상기 X-선 거울의 선단에 구비되어 X-선 거울의 설치각도를 제어하는 위치 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 X-선 거울이 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 형성하고, 고강도 단파장 평행 X-선이 X-선 바늘이 되어 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어짐으로 건강한 인체 조직에 미치는 손상을 최소화시킨다. 또한, X-선 거울을 이용하여 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출해냄으로써 그 구조가 매우 간단하고 가격 경쟁력을 갖출 수 있으며, 로봇구조에 결합하여 다자유도 움직임이 가능하게 함으로써, 보다 세밀하고 효과적인 암치료를 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 X-선 거울이 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 형성하고, 고강도 단파장 평행 X-선이 X-선 바늘이 되어 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어짐으로 건강한 인체 조직에 미치는 손상을 최소화시킨다. 또한, X-선 거울을 이용하여 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출해냄으로써 그 구조가 매우 간단하고 가격 경쟁력을 갖출 수 있으며, 로봇구조에 결합하여 다자유도 움직임이 가능하게 함으로써, 보다 세밀하고 효과적인 암치료를 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 암 조직 이외의 건강한 조직에 대한 손상의 최소화를 위하여 방사형으로 퍼져나가는 X-선에 대한 제어를 통해 고강도 단파장 평행 X-선의 X-선 바늘을 형성한 후 이를 암 조직의 치료에 적용하는 새로운 방사선 치료기법을 구현하기 위해 필요한 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈에 관한 것이다.
방사선 치료는 질병의 치료를 위해 X-선, 감마선, 양성자선과 같은 방사선을 이용하여 다양한 암 및 악성 질병의 조직 성장을 지연시키거나 멈추게 하고, 더 나아가서는 파괴시켜 치료를 돕는다.
우리나라의 암 발생 환자의 경우, 2007년 한해 기준 16만1,920명이며 발생순서는 위암, 폐암, 간암, 자궁경부암의 순이다. 이러한 암의 치료를 위해서는 다양한 방사선 중에서 특히, X-선의 역할이 중요하다.
일반적으로 암에 대한 X-선 치료는 종양이 크고 침습이 되어 수술이 어렵거나 수술로 제거하지 못한 국한 부위를 치료(local/ regional control)하는 수단으로서 모든 암환자의 60%가 이러한 X-선 치료를 받고 있다.
그러나, 종래의 X-선 치료는 도 1에 도시한 바와 같이 X-선 소스로부터 방사형으로 방출되는 X-선 자체의 특성으로 인하여 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어지기 힘들어, 암 발생 부위 주변의 건강한 세포조직도 X-선에 노출되는 문제점이 있으며, 이러한 문제점으로 인해 X-선 치료를 받게 되는 환자는 세포조직 손상, 탈모, 면역력 약화 및 부가적인 합병증에 시달리게 된다.
이러한 문제점을 개선을 위하여 최근에는 세기조절 X-선 치료기법(IMRT), X-선 단층 치료기법(Tomotherapy), 소형 선형가속기를 이용한 사이버나이프(Cyber knife) 등이 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 세기조절 X-선 치료기법 (IMRT) 및 X-선 단층치료기법 (Tomotherapy)의 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 암세포를 포함한 광범위 영역에 대한 X-선 조사가 불가피한 문제점이 존재한다.
또한, 사이버 나이프의 경우, 도 3에 도시한 바와 같이 X-선을 초점화(focusing) 하여 폭이 좁으며 강도가 높은 X-선을 다양한 방향으로 조사하여 암 조직에 대한 국부적인 치료가 가능하나, 초점화되어 암 조직을 파괴한 이후의 X-선이 암세포에 흡수되지 못한 채 다시 방사형으로 퍼지며 인체에 유해한 영향을 미치는 문제점이 여전히 남아있다.
따라서, 환자의 암 조직 이외의 건강한 조직에 대한 손상의 최소화시키는 새로운 방사선 치료기법의 개발이 요망되고 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,
본 발명의 목적은 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 추출하는 X-선 거울을 이용하여 고강도 단파장 평행 X-선 바늘을 형성함으로써 암 조직에 대한 국부적이며 제한적인 X-선 치료가 가능하며, 암 조직 이외의 건강한 조직에 대한 손상을 최소화시킬 수 있는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈은 외부로부터 전력을 공급받아 X-선을 발생시키는 X-선 발생부; 및 상기 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하고, 집광된 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출하여 X-선 바늘을 형성하는 X-선 바늘 형성부;를 포함하며, 상기 X-선 바늘 형성부는 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선이 입사되는 입사구가 일측면에 형성되고 X-선 바늘이 출사되는 출사구가 타측면에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되고 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선의 X-선 바늘을 형성하는 X-선 거울과, 상기 X-선 거울의 선단에 구비되어 X-선 거울의 설치각도를 제어하는 위치 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 X-선 발생부와 X-선 바늘 형성부 사이에는 X-선 발생부와 X-선 바늘 형성부를 결합시키는 연결부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 X-선 발생부의 일측에는 다자유도의 움직임이 가능한 로봇구조에 장착되는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 X-선 거울은 상기 X-선 거울은 미리 설계된 기하학적 형상을 바탕으로 코어를 제작하고, 상기 코어의 상부에 폴리머재료를 설치하고 경화시켜, 분리한 후 폴리머재료의 표면에 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층의 반복적층으로 구성된 다중 박막 적층을 형성하여 다중 박막 적층 X-선 거울을 제작하는 것이 좋다.
그리고, 상기 코어는 알루미늄 금속판에 니켈을 코팅한 재료 또는 유리 또는 실리콘 재료를 중심선 평균 거칠기(Ra)= 1∼3nm 사이의 표면 정밀도로 가공하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다중 박막 적층은 X-선 거울에 대한 X-선 반사율 계산을 재실시한 후 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A, B)의 적정 두께비 tA/tB를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈은 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 X-선 거울이 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 형성하고, 고강도 단파장 평행 X-선이 X-선 바늘이 되어 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어짐으로 건강한 인체 조직에 미치는 손상을 최소화시키는 효과가 있다.
또한, 종래 사이버 나이프 치료기법처럼 초점화가 아닌 선폭이 변하지 않는 평행 X-선 바늘을 형성함으로 암 조직을 파괴한 이후에도 X-선이 암세포에 흡수되어 암치료 효과를 극대화시킨다. 또한, 치료환자의 부작용을 최소화시키고 치료환자의 회복속도를 증가시키는 효과가 있다.
또한, X-선 거울을 이용하여 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출해냄으로써 그 구조가 매우 간단하고 가격경쟁력을 갖출 수 있으며, 로봇구조에 결합하여 다자유도 움직임이 가능하게 함으로써, 보다 세밀하고 효과적인 암치료를 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 X-선 치료기법을 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 X-선 거울의 제작 공정을 나타낸 도면 및
도 6은 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 이용한 X-선 치료기법을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 X-선 거울의 제작 공정을 나타낸 도면 및
도 6은 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 이용한 X-선 치료기법을 도시한 개념도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성부분을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈의 개략적인 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 X-선 거울의 제작 공정을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 이용한 X-선 치료기법을 도시한 개념도이다.
도 4에 도시한 바와 같이 본 발명은 외부로부터 전력을 공급받아 X-선(101)을 발생시키는 X-선 발생부(100) 및, 상기 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선(101)을 집광하고, 집광된 X-선(101)을 고강도 단파장 평행 X-선(201)으로 추출하여 X-선 바늘을 형성하는 X-선 바늘 형성부(200)를 포함한다.
여기서, X-선 발생부(100)는 외부로부터 전력을 공급받아 X-선을 발생시키는 소오스(110)를 포함한다. 소오스(110)는 하우징(120) 속에서 X-선 광학부품과 근접하여 체결될 수 있는 구조를 적용하는 것이 바람직하고, 외부의 발전기(미도시)로부터 전원을 공급받도록 한다. 이외에도, X-선 발생부(100)는 타켓에 에너지 빔을 조사하여 X-선을 발생시키는 X-선 발생장치 및 X-선을 발생시키는 모든 수단을 적용할 수 있다.
X-선 바늘 형성부(200)는 일측면에 X-선 발생부(100)로부터 발생되는 X-선(101)이 입사되는 입사구(211)가 형성되고 타측면에 출사구(212)가 형성된 하우징(210)의 내부에 입사구(211)로 입사되는 X-선을 집광하여 X-선 선폭이 변하지 않는 고강도 단파장 평행 X-선(201)을 형성한 후, 이를 출사구(212)로 출사시켜 X-선 바늘(201)을 형성하는 X-선 거울(220)이 장착된다.
여기서, X-선 거울(220)은 X-선 발생부(100)로부터 방출되는 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 추출하고, 고강도 단파장 평행 X-선은 출사구(212)를 통과하면서 X-선 바늘(201) 형상으로써 전방으로 출사된다.
본 발명에서의 X-선 거울(220)은 박막형 X-선 거울이 먼저 제작되어야 한다. 도 5에 도시한 바와 같이 박막형 X-선 거울 제작 공정은 미리 설계된 기하학적 형상을 바탕으로 코어(Core, 221)를 제작하고(a), 코어(Core, 221)의 상부에 폴리머재료(222)를 설치하고 경화시켜(b), 분리한 후(c) 폴리머재료(222)의 표면에 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A, B)의 반복 적층으로 구성된 다중 박막 적층을 형성하여(d~f), 다중 박막 적층 X-선 거울(226)(g)을 제작한다.
이러한 X-선 거울(220)은 제작 전, X-선 발생부(100)에서 발생되는 특성 X-선(Cr 타겟 X-선 소스의 Kα X-선 고려)의 진폭길이=2.289Å를 고려하여 X-선 거울의 기하학적 형상에 대한 설계를 진행한다. 설계가 완료되면 이를 바탕으로 중심선 표면 거칠기(Ra) 1-3nm의 표면을 갖는 코어(221)를 제작한다.
기하학적 설계 과정을 살펴보면, X-선 거울(220)로부터 반사된 X-선이 수평방향으로 진행하기 위한 구속 조건으로부터 평행 X-선을 유도하기 위한 거울 방정식은 다음과 같이 결정된다.
여기서 x와 y는 거울이 이루는 곡선을 나타내며 상수 'a'는 거울 곡선의 초기점 A로부터 결정할 수 있다.
<그림 1> 평행 X-선 형성 거울의 기하학적 설계 예
상기 그림 1에서 나타나 있는 X-선 거울(220)의 허용 입사각 θ를 증가시키기 위하여 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A/B)을 반복적으로 적층하는 다중 박막 적층 X-선 거울(226)을 제작하여야 하며, 허용 입사각 θ를 결정하기 위해서는 거울의 반사율 χj를 다음의 식으로부터 계산하여야 한다.
(dj는 j번째 층의 두께, rj는 j번째 경계면에서 반사의 프레넬 계수, i는 복소수, nj는 j번째 층의 반복 적층 횟수, λ는 X선의 파장길이)
<그림 2> X-선 입사각에 대한 X-선 반사율
이러한 X-선 거울(220)이 설계되기 위해서는 X-선 반사율에 대한 계산이 필요하다. 만일 X-선 거울을 제작할 때, 서로 다른 밀도의 금속(예를 들어 W/Al)을 서로 간의 두께 비를 적절히 선택한 다음 반복적으로 적층하게 되면 그림 2의 경우와 같은 X-선 반사율을 획득할 수 있다. 그림 2는 Cr 타겟 X-선 소스에 대해 설계된 W/Al 다중적층 X-선 거울의 반사율을 나타낸 그래프이다.
구체적으로 그림 2를 살펴보면, 본 발명을 위하여 설계된 X-선 거울의 경우 평행 X-선을 형성하기 위하여 하나의 거울에 입사되는 X-선의 첫 입사각(θ)을 0.86°로 하고 마지막 입사각(β)를 0.68°로서 첫 입사각(θ)과 마지막 입사각(β)의 차이는 0.18°이다. 그러므로 X-선 거울의 허용 입사각(θ)을 0.86°로 설정하여 거울의 구조를 설계하고, 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(예를 들어 W/Al)을 반복 적층하면 첫 입사각(θ)과 마지막 입사각(β) 간의 좁은 차이로 인하여 그림 2의 A 영역에서만 반사가 일어나고 이 영역 내에서 X-선 반사율이 최소 60% 이상의 구간을 고려할 경우, 주로 Kα가 반사되고, Kβ의 일부 역시 반사되나 그 반사량이 매우 작으므로 설계된 X-선 거울만을 이용하여 Kα X-선의 단일파장에 가까운 고강도의 평행 X-선을 형성할 수 있다.
코어(221)는 상기와 같이 설계된 평행 X-선 거울(220)의 기하학적 형상을 바탕으로 표면 초정밀 가공장치를 이용하여 제작할 수 있다. 코어(221)는 알루미늄 금속판에 니켈을 코팅하여 사용할 수 있으며, 유리 및 실리콘과 같은 재료를 사용할 수도 있다. 중심선 평균 거칠기(Ra)= 1~3nm 사이의 표면 정밀도로 가공한다.
다중 박막 적층은 X-선 거울(220)에 대한 X-선 반사율 계산을 재실시한 후 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A,B)의 적정 두께비 tA/tB를 결정하는 것이 바람직하다.
X-선 거울(220)의 선단에는 위치컨트롤러(230)가 구비되어 X-선 거울(220)의 설치각도를 제어하도록 한다.
그리고, X-선 발생부(100)와 X-선 바늘 형성부(200) 사이에는 X-선 발생부(100)와 X-선 바늘 형성부(200)를 결합시키는 연결부(300)가 구비된다. 여기서, 연결부(300)는 X-선 발생부(100)와 X-선 바늘 형성부(200)가 서로 탈부착 가능한 구조로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, X-선 바늘 형성부(200)와 연결부(300)에 의해 연결된 X-선 발생부(100)의 일측에는 X-선 바늘 모듈의 다자유도의 움직임이 가능하도록 로봇구조에 직접 장착할 수 있는 결합부(400)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈은 X-선 발생부(100)로부터 발생되는 X-선(101)이 X-선 바늘 형성부(200)의 입사구(211)를 통해 X-선 거울(220)에 집광되고, X-선 거울(220)은 입사되는 X-선(101)을 단파장에 가까운 고강도의 평행 X-선(201)으로 형성한 후 하우징(210)의 출사구(212)로 출사시킨다.
도 6에 도시한 바와 같이 출사되는 고강도 단파장 평행 X-선(201)은 선폭이 변하지 않는 X-선 바늘이 되어 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어짐으로 건강한 인체 조직에 미치는 손상을 최소화시킨다. 또한, 종래 사이버 나이프 치료기법처럼 초점화가 아닌 선폭이 변하지 않는 평행 X-선 바늘을 형성함으로 암조직을 파괴한 이후에도 X-선이 암세포에 흡수되어 암치료 효과를 극대화시킬 수 있다.
또한, X-선 거울(220)을 이용하여 X-선 발생부(100)로부터 발생되는 X-선(101)을 고강도 단파장 평행 X-선(201)으로 추출해냄으로써 그 구조가 매우 간단하고 가격경쟁력을 갖출 수 있으며, 로봇구조에 결합하여 다자유도 움직임이 가능하게 함으로써, 보다 세밀하고 효과적인 암치료를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
100: X-선 발생부 101: X-선
110: 소오스 120: 하우징
200: X-선 바늘 형성부 201: 고강도 단파장 평행 X-선(X-선 바늘)
210: 하우징 211: 입사구
212: 출사구 220: X-선 거울
221: 코어
226: 다중박막적층 X-선 거울 230: 위치컨트롤러
300: 연결부 400: 결합부
110: 소오스 120: 하우징
200: X-선 바늘 형성부 201: 고강도 단파장 평행 X-선(X-선 바늘)
210: 하우징 211: 입사구
212: 출사구 220: X-선 거울
221: 코어
226: 다중박막적층 X-선 거울 230: 위치컨트롤러
300: 연결부 400: 결합부
Claims (7)
- 외부로부터 전력을 공급받아 X-선을 발생시키는 X-선 발생부; 및
상기 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하고, 집광된 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출하여 X-선 바늘을 형성하는 X-선 바늘 형성부;를 포함하며,
상기 X-선 바늘 형성부는 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선이 입사되는 입사구가 일측면에 형성되고 X-선 바늘이 출사되는 출사구가 타측면에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되고 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선의 X-선 바늘을 형성하는 X-선 거울과, 상기 X-선 거울의 선단에 구비되어 X-선 거울의 설치각도를 제어하는 위치 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 X-선 발생부와 X-선 바늘 형성부 사이에는 X-선 발생부와 X-선 바늘 형성부를 결합시키는 연결부가 구비되는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 X-선 발생부의 일측에는 다자유도의 움직임이 가능한 로봇구조에 장착되는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 X-선 거울은 미리 설계된 기하학적 형상을 바탕으로 코어를 제작하고,
상기 코어의 상부에 폴리머재료를 설치하고 경화시켜, 분리한 후 폴리머재료의 표면에 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층의 반복적층으로 구성된 다중 박막 적층을 형성하여 다중 박막 적층 X-선 거울을 제작하는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 코어는 알루미늄 금속판에 니켈을 코팅한 재료 또는 유리 또는 실리콘 재료를 중심선 평균 거칠기(Ra)= 1∼3nm 사이의 표면 정밀도로 가공하여 사용하는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 다중 박막 적층은 X-선 거울에 대한 X-선 반사율 계산을 재실시한 후 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A,B)의 적정 두께비 tA/tB를 결정하는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 삭제
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110057240A KR101332502B1 (ko) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 국부적 방사선 치료용 ｘ―선 바늘 모듈 |
| PCT/KR2012/003624 WO2012173341A2 (ko) | 2011-06-14 | 2012-05-09 | 국부적 방사선 치료용 x선 바늘 모듈 |
| US13/813,329 US9089697B2 (en) | 2011-06-14 | 2012-05-09 | X-ray needle module for local radiation therapy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110057240A KR101332502B1 (ko) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 국부적 방사선 치료용 ｘ―선 바늘 모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120138003A KR20120138003A (ko) | 2012-12-24 |
| KR101332502B1 true KR101332502B1 (ko) | 2013-11-26 |
Family
ID=47357564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110057240A KR101332502B1 (ko) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 국부적 방사선 치료용 ｘ―선 바늘 모듈 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9089697B2 (ko) |
| KR (1) | KR101332502B1 (ko) |
| WO (1) | WO2012173341A2 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101479701B1 (ko) * | 2013-07-02 | 2015-01-07 | 전남대학교산학협력단 | 고강도 단파장 평행 x-선 모듈 제어 시스템 및 그 제어 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09178676A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-07-11 | Toyota Motor Corp | Ｘ線コリメータ及びｘ線放射装置 |
| US20060133575A1 (en) | 2004-12-21 | 2006-06-22 | Advanced X-Ray Technology, Inc. | X-ray needle apparatus and method for radiation treatment |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4675889A (en) * | 1985-07-08 | 1987-06-23 | Ovonic Synthetic Materials Company, Inc. | Multiple wavelength X-ray dispersive devices and method of making the devices |
| US4958363A (en) * | 1986-08-15 | 1990-09-18 | Nelson Robert S | Apparatus for narrow bandwidth and multiple energy x-ray imaging |
| JP2895716B2 (ja) * | 1993-07-27 | 1999-05-24 | 三菱電機株式会社 | 放射線治療装置 |
| AU6762198A (en) * | 1997-03-18 | 1998-10-12 | Focused X-Rays Llc | Medical uses of focused and imaged x-rays |
| US6014423A (en) * | 1998-02-19 | 2000-01-11 | Osmic, Inc. | Multiple corner Kirkpatrick-Baez beam conditioning optic assembly |
| US6421417B1 (en) * | 1999-08-02 | 2002-07-16 | Osmic, Inc. | Multilayer optics with adjustable working wavelength |
| ATE341083T1 (de) * | 2002-06-19 | 2006-10-15 | Xenocs | Optische anordnung und verfahren dazu |
| JP5392982B2 (ja) * | 2003-06-13 | 2014-01-22 | オスミック、インコーポレイテッド | ビーム調整システム |
| NL1027836C2 (nl) * | 2004-12-21 | 2006-06-22 | Stichting Fund Ond Material | Meerlagenspiegel voor straling in het zachte-röntgen- en XUV-golflengtegebied. |
| EP2197548B1 (en) * | 2007-09-19 | 2012-11-14 | Walter A. Roberts | Direct visualization robotic intra-operative radiation therapy applicator device |
| KR100997419B1 (ko) * | 2010-03-26 | 2010-11-30 | 전남대학교산학협력단 | 3차원 ｘ선 현미경 구조 및 이에 사용되는 소형 x선 거울의 제조방법 |
-
2011
- 2011-06-14 KR KR1020110057240A patent/KR101332502B1/ko active IP Right Grant
-
2012
- 2012-05-09 WO PCT/KR2012/003624 patent/WO2012173341A2/ko active Application Filing
- 2012-05-09 US US13/813,329 patent/US9089697B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09178676A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-07-11 | Toyota Motor Corp | Ｘ線コリメータ及びｘ線放射装置 |
| US20060133575A1 (en) | 2004-12-21 | 2006-06-22 | Advanced X-Ray Technology, Inc. | X-ray needle apparatus and method for radiation treatment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9089697B2 (en) | 2015-07-28 |
| US20130121474A1 (en) | 2013-05-16 |
| WO2012173341A2 (ko) | 2012-12-20 |
| WO2012173341A3 (ko) | 2013-03-28 |
| KR20120138003A (ko) | 2012-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220161059A1 (en) | X-ray imaging system with a combined filter and collimator positioning mechanism | |
| US6560312B2 (en) | Medical uses of focused and imaged X-rays | |
| Martínez‐Rovira et al. | Development and commissioning of a Monte Carlo photon beam model for the forthcoming clinical trials in microbeam radiation therapy | |
| Huang et al. | Determination of the minimum temperature required for selective photothermal destruction of cancer cells with the use of immunotargeted gold nanoparticles | |
| JP3532739B2 (ja) | 放射線の照射野形成部材固定装置 | |
| Gibson et al. | Applications of x-ray and neutron capillary optics | |
| Nichols et al. | Evaluation of volumetric modulated arc therapy for postmastectomy treatment | |
| US9024274B2 (en) | Targets for generating ions and treatment apparatuses including the targets | |
| US20180133512A1 (en) | Scintillation array apparatus and method of use thereof | |
| Widesott et al. | Proton therapy in lung cancer: clinical outcomes and technical issues. A systematic review | |
| TW200920437A (en) | Process and facility back to radio therapy treatment of textile metter either roentgen-CT (computer tomography) -system or either program or ortho volt-roentgen-process | |
| KR101332502B1 (ko) | 국부적 방사선 치료용 ｘ―선 바늘 모듈 | |
| Huang et al. | Scattered photons produced by beam‐modifying filters | |
| CN107432992B (zh) | 近端治疗装置及其放射源 | |
| Ravindran | Image-guided radiation therapy: physics and technology | |
| Moran et al. | Characteristics of scattered electron beams shaped with a multileaf collimator | |
| Chu et al. | Treatment of breast cancer with high-energy electrons produced by 24-MeV betatron | |
| Farina et al. | Geant4 simulation for a study of a possible use of carbon ion pencil beams for the treatment of ocular melanomas with the active scanning system at CNAO | |
| US20030012336A1 (en) | X-ray concentrator for therapy | |
| Rouffiac et al. | How to Treat Double Synchronous Abdominal Metastases With Stereotactic MR-Guided Adaptive Radiation Therapy (SMART)? | |
| KR20190022148A (ko) | Kilovoltage X-ray를 이용한 반려동물 방사선 치료 장치 및 방법 | |
| Lu et al. | Optically guided stereotactic radiotherapy for lacrimal sac tumors: a report on two cases | |
| US10603517B2 (en) | Ion beam treatment apparatus | |
| Fan et al. | Advantages of proton therapy in non-small cell lung cancers | |
| Martínez Rovira | Monte Carlo and experimental small-field dosimetry applied to spatially fractionated synchrotron radiotherapy techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |