KR101378447B1 - Magnetic field shielding structure of mri based linac system - Google Patents

Magnetic field shielding structure of mri based linac system Download PDF

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김관호
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전석기
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Abstract

The present invention relates to a non-invasive medical instrument including an MRI device and a LINAC system, capable of minimizing impacts of a LINAC system or surrounding metal materials on a magnetic field for MRI and minimizing impacts on the generation of electronic beams in the LINAC system while maintaining uniform distribution of the magnetic field for MRI whilst acquiring images from an MRI device and enabling local X-ray generation of the LINAC system at various angles, by installing the LINAC system to be rotatable and movable through a rail or a rotation gantry inside a circular- or disk-shaped outer box having a magnetic field shielding structure among magnetic field generation devices for MRI. [Reference numerals] (AA) X-ray

Description

ＭＲＩ 기반 ＬＩＮＡＣ 시스템을 위한 자기장 차폐 구조{Magnetic Field Shielding Structure of MRI Based LINAC System}Magnetic Field Shielding Structure of MRI Based LINAC System

본 발명은 MRI 장치와 LINAC 시스템을 포함한 비침습적 의료 시스템에 관한 것으로서, 특히, MRI(magnetic resonance imaging: 자기공명영상) 기반 LINAC(Linear Accelerator: 선형가속기) 시스템을 위한 자기장 차폐 구조를 개선한 비침습 의료 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a non-invasive medical system including an MRI device and a LINAC system, and more particularly, to a non-invasive magnetic field shielding structure for a magnetic resonance imaging (MRI) based linear accelerator (LINAC) system. Relates to a medical device.

최근 사회가 급속도로 발전함에 따라 위암, 간암, 대장암, 유방암 등 암의 발생율이 급격하게 증가되고 있으며, 이에 따라 다양한 진단 및 치료기술이 요구되고 있다. 치료기술에는 화학요법(항암제)이나 침습적인 수술요법 등이 있으나 비침습적인 방사선요법이 현재 많이 사용되고 있는 추세이다.Recently, as the society develops rapidly, the incidence of cancers such as stomach cancer, liver cancer, colon cancer, breast cancer, etc. is rapidly increasing, and various diagnosis and treatment technologies are required. Therapeutic techniques include chemotherapy (anticancer drugs) and invasive surgical therapies, but non-invasive radiotherapy is currently being used.

기존의 화학요법은 오심, 구토, 탈모, 피부 변색, 감염 등 인체 부작용을 발생할 수 있으며, 방사선 요법의 경우에도 많은 방사선 노출에 의한 2차 암 발생에 대한 우려가 대두되고 있다. 일반적인 방사선 요법은 암 진단 후 암세포 주위에 방사선을 조사하여 암을 치료한다. 그러나 이러한 방법은 암세포 외에 암세포 주위의 정상 세포에도 다량의 방사선을 조사하게 됨으로써 정상 세포의 파괴를 초래하는 경우가 많다. Conventional chemotherapy can cause human side effects such as nausea, vomiting, hair loss, skin discoloration, and infection, and even in the case of radiation therapy, there is concern about the occurrence of secondary cancer due to many radiation exposures. In general, radiation therapy treats cancer by irradiating radiation around cancer cells after diagnosis. However, this method is often caused by the destruction of the normal cells by irradiating a large amount of radiation to the normal cells around the cancer cells in addition to the cancer cells.

이를 해결하기 위해 최근에는 암 진단 후 암 세포를 추적하여 암세포만을 치료하는 기기가 많이 개발되고 있다. 그 중에서도 특히 기존의 X-선 영상 기기(CT, 2D X-ray)와 암치료기인 LINAC을 연계하여 실시간으로 암세포를 추적하여 치료하는 장비가 사용되고 있다. 이러한 방법은 기존 방법에 따른 정상 세포에 대한 파괴는 최소화 할 수 있으나 여전히 치료 중에는 X-선 영상 기기로 인한 방사선에 노출 될 수밖에 없다. In order to solve this problem, a device for treating only cancer cells by tracking cancer cells after cancer diagnosis has recently been developed. Among them, in particular, X-ray imaging equipment (CT, 2D X-ray) and the cancer treatment device in conjunction with LINAC is a device that tracks and treats cancer cells in real time. This method can minimize the destruction of normal cells according to the conventional methods, but still has to be exposed to radiation from X-ray imaging apparatus during treatment.

암세포 추적에 따른 방사선 노출을 배제하기 위해 MRI 기반의 영상을 이용한 LINAC 치료기기에 대한 요구가 급증되고 있다. 그러나, 이때에도 특히 자기장 차폐가 이루어지지 않아 MRI 영상이 불명확해지고 암 세포를 추적하기가 어려운 문제점이 있다. There is an increasing demand for LINAC therapeutic devices using MRI-based imaging to rule out radiation exposure following cancer cell tracking. However, even at this time, the magnetic field shielding is not particularly made, MRI image is unclear and it is difficult to track cancer cells.

MRI 영상 기반 LINAC 치료기에 있어 MRI 자기장에 의하여 LINAC에서의 전자빔은 로렌츠 힘(Lorentz force)에 의해 영향을 받게 되며 이러한 영향은 LINAC의 동작뿐만 아니라 LINAC의 가속관에서 전자의 충돌로 인한 열 등 다양한 문제로 인한 LINAC의 수명을 단축시키는 원인이 되고 있다. 이와는 반대로 MRI는 MRI 내부의 자기장 변화에 매우 민감하다. 특히 MRI 내부뿐만 아니라 MRI 외부의 금속 조각의 움직임에도 민감하게 반응한다. 대부분의 LINAC 치료기는 많은 금속 부품을 포함하고 있어 MRI에 영향을 줄 수밖에 없으며 특히 치료를 위해 다양한 각도로 LINAC을 회전할 경우 MRI 영상을 위한 자기장 분포가 전체적으로 변화할 수밖에 없다. 이와 관련한 기존 기술로서 미국특허공개번호 US 2011/0012593호, " Method and Apparatus for shielding a linear accelerator and a magnetic resonance imaging device from each other"가 참조될 수 있으나, 이와 같은 기술에서도 LINAC 기기에 대한 자기장 차폐 효과는 있으나 복수 LINAC 기기 결합에서 있어서는 효과적인 수단이 되지 못하는 문제가 있다. In MRI imaging-based LINAC therapy, the MRI magnetic field causes electron beams in the LINAC to be affected by the Lorentz force, which affects not only the LINAC but also the heat generated by the collision of electrons in the LINAC's acceleration tube. This is the cause of shortening the life of LINAC. In contrast, MRI is very sensitive to changes in the magnetic field inside the MRI. In particular, it is sensitive to the movement of metal fragments inside and outside the MRI. Most LINAC therapies contain many metal parts, which can affect MRI and, in particular, when the LINAC is rotated at various angles for treatment, the magnetic field distribution for the MRI image changes entirely. As a related art, US Patent Publication No. US 2011/0012593, "Method and Apparatus for shielding a linear accelerator and a magnetic resonance imaging device from each other" may be referred to, but in such a technique, magnetic shielding for LINAC devices is also possible. Although effective, there is a problem in that it is not an effective means in combining multiple LINAC devices.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, MRI를 위한 자기장 발생 장치들 사이에 환형 또는 디스크 형태의 자기장 차폐 구조 외함 내에 레일(Rail) 또는 회전 갠트리(gantry)를 통해 회전 이동 가능하도록 LINAC 시스템을 설치하여, MRI 장치에 의한 영상을 획득하면서 LINAC 시스템에 의한 국부적 X-선 발생이 다양한 각도에서 이루어질 수 있도록 하는 동안, MRI를 위한 균일한 자기장 분포를 유지시키면서 LINAC 이나 주위의 금속에 의해 MRI를 위한 자기장의 영향을 최소화하며 LINAC 시스템에서의 전자빔의 발생에도 영향을 최소화할 수 있는, MRI 장치와 LINAC 시스템을 포함한 비침습 의료 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rail or rotating gantry in a magnetic shielding structure enclosure in an annular or disk form between magnetic field generating devices for MRI. The LINAC system is installed so that it can be rotated through it, while localized X-ray generation by the LINAC system can be made at various angles while acquiring images by the MRI device, while maintaining a uniform magnetic field distribution for the MRI, It is to provide a non-invasive medical device including an MRI device and a LINAC system, which can minimize the influence of the magnetic field for the MRI by the surrounding metal and also the effect of the generation of the electron beam in the LINAC system.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른, 비침습 의료 장치는, MRI(magnetic resonance imaging)를 위한 환형의 두 자기장 발생 장치들 사이의 공간을 둘러싸는 환형의 제1 차폐체와 제2 차폐체, 및 상기 제1 차폐체와 상기 제2 차폐체 사이의 공간에 설치된 하나 이상의 LINAC(Linear Accelerator)을 포함하고, 상기 자기장 발생 장치들에 의한 환형 공간에 놓인 대상체의 MRI 영상을 획득하면서, 상기 LINAC으로 상기 대상체에 X-선을 국부적으로 조사하기 위한 것을 특징으로 한다.First, to summarize the features of the present invention, a non-invasive medical device according to an aspect of the present invention, the annular first shield and surrounding the space between two annular magnetic field generating devices for magnetic resonance imaging (MRI) and A second shield, and at least one linear accelerator (LINAC) installed in a space between the first shield and the second shield, and acquiring an MRI image of an object placed in an annular space by the magnetic field generating devices; LINAC, characterized in that for locally irradiating the subject with X-rays.

환형의 상기 제1 차폐체와 상기 제2 차폐체의 안쪽 끝단이, 서로 마주보는 쪽으로 오무려져 폴(pole) 슈(shoe) 형태를 갖거나, 공간 폭이 좁아지는 노즐 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.The inner ends of the annular first shield and the second shield may be in the form of a pole shoe or a nozzle that narrows the space width to the side facing each other.

환형의 상기 제1 차폐체와 상기 제2 차폐체의 바깥쪽 끝단이 서로 마주보는 쪽으로 각각 연장되어 일체형 외함 구조를 이룬다.An outer end of the annular first shield and the second shield extends toward each other to form an integral enclosure structure.

상기 일체형 외함 구조의 내벽 원주를 따라 레일(Rail) 또는 회전 갠트리(gantry) 형태로 설치된 이동 가이드 수단을 포함하고, 상기 LINAC이 상기 이동 가이드 수단에 장착된다.A movement guide means installed in the form of a rail or a rotating gantry along the inner wall circumference of the unitary enclosure structure, wherein the LINAC is mounted to the movement guide means.

제어장치의 제어에 따라 상기 LINAC이 상기 이동 가이드 수단을 따라 이동가능하다.Under the control of the control device, the LINAC is movable along the movement guide means.

제어장치의 제어에 따라 상기 LINAC이 제자리에서도 회전 또는 틸트(tilt) 가능하도록 설치될 수 있다.Under the control of the control device, the LINAC may be installed to rotate or tilt in place.

본 발명에 따른 LINAC 시스템을 위한 자기장 차폐 구조를 갖는 비침습 의료 장치에 따르면, MRI를 위한 자기장 발생 장치들 사이에 환형 또는 디스크 형태의 자기장 차폐 구조 외함 내에 레일(Rail) 또는 회전 갠트리(gantry)를 통해 회전 이동 가능하도록 LINAC 시스템을 설치함으로써, MRI를 위한 균일한 자기장 분포를 유지시키면서 LINAC이나 주위의 금속에 의해 MRI를 위한 자기장의 영향을 최소화함에 따라, MRI 장치에 의한 균일한 영상을 획득할 수 있고, 다양한 각도에서도 LINAC 시스템에 의한 국부적 X-선 발생이 가능하며, 복수의 LINAC 시스템의 사용시에도 두 시스템에 의한 간섭을 최소화하여 비침습 의료 목적으로 효과적으로 활용할 수 있다. According to the non-invasive medical device having a magnetic shielding structure for the LINAC system according to the present invention, a rail or a rotating gantry is provided in an annular or disc shaped magnetic shielding enclosure between the magnetic field generating devices for the MRI. By installing the LINAC system so that it can be rotated through it, it is possible to obtain a uniform image by the MRI device while minimizing the influence of the magnetic field for the MRI by the LINAC or the surrounding metal while maintaining a uniform magnetic field distribution for the MRI. Local X-rays can be generated by LINAC system at various angles, and even when multiple LINAC systems are used, they can be effectively utilized for non-invasive medical purposes by minimizing interference by both systems.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LINAC 시스템의 자기장 차폐 구조를 적용한 비침습 의료 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 구조에 대한 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 LINAC 시스템의 자기장 차폐구조 외함의 변형례에 대한 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 LINAC 시스템의 자기장 차폐구조 외함의 다른 변형례에 대한 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 기존 하나의 LINAC 시스템의 자기장 차폐구조에 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 기존 두개의 LINAC 시스템의 자기장 차폐구조에 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 구조에 LINAC 시스템 주위의 금속에 의한 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a non-invasive medical device to which the magnetic field shielding structure of the LINAC system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining simulation results of an MRI magnetic field distribution diagram of the structure of FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram for explaining simulation results of an MRI magnetic field distribution diagram for a modification of the magnetic shielding structure enclosure of the LINAC system of FIG. 2.
4 is a view for explaining a simulation result of the MRI magnetic field distribution diagram for another modification of the magnetic shielding structure enclosure of the LINAC system of FIG.
5 is a view for explaining the simulation results of the MRI magnetic field distribution diagram in the magnetic shielding structure of the existing one LINAC system.
6 is a view for explaining the simulation results of the MRI magnetic field distribution map to the magnetic shielding structure of the two existing LINAC system.
FIG. 7 is a view for explaining a simulation result of the MRI magnetic field distribution diagram by the metal around the LINAC system in the structure of FIG. 6.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LINAC 시스템의 자기장 차폐 구조를 적용한 비침습 의료 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the non-invasive medical device 100 to which the magnetic shielding structure of the LINAC system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비침습 의료 장치(100)는, MRI(magnetic resonance imaging)를 위한 환형의 두 자기장 발생 장치들(10, 20)과 차폐 구조물(110), 및 차폐 구조물(110) 내에 장착된 LINAC(Linear Accelerator)(120)을 포함한다. 차폐 구조물(110)은 스틸, 페라이트 등 투자율이 높은 물질로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 1, a non-invasive medical device 100 according to an embodiment of the present invention includes two annular magnetic field generating devices 10 and 20 and a shielding structure 110 for magnetic resonance imaging (MRI). And LINAC (Linear Accelerator) 120 mounted within shield structure 110. The shielding structure 110 may be made of a material having a high permeability such as steel and ferrite.

차폐 구조물(110)은 다양한 형태가 가능하다. 먼저, 도 4와 같이, MRI를 위한 환형의 두 자기장 발생 장치들(10, 20) 사이의 공간을 둘러싸는 환형의 제1 차폐체(111)와 제2 차폐체(112) 형태로 차폐 구조물(110)을 설치할 수 있다. 제1 차폐체(111)와 제2 차폐체(112) 사이의 공간에 LINAC(120)이 설치될 수 있다. The shielding structure 110 may be in various forms. First, as shown in FIG. 4, the shielding structure 110 in the form of an annular first shield 111 and a second shield 112 surrounding a space between two annular magnetic field generating devices 10 and 20 for MRI. Can be installed. The LINAC 120 may be installed in a space between the first shield 111 and the second shield 112.

또한, 도 3과 같이, 환형의 제1 차폐체(111)와 제2 차폐체(112)의 안쪽 끝단은 서로 마주보는 쪽으로 오무려져 폴(pole) 슈(shoe) 또는 공간 폭이 좁아지는 노즐 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 하기하는 바와 같이 자기장의 균일성을 향상시킬 수 있다. In addition, as shown in FIG. 3, the inner ends of the annular first shield 111 and the second shield 112 are pinned toward each other to have a pole shoe or a nozzle shape in which the width of the space is narrowed. It is desirable to. As described below, the uniformity of the magnetic field can be improved.

또한, 도 1 및 도 2와 같이, 환형의 제1 차폐체(111)와 제2 차폐체(112)의 바깥쪽 끝단이 서로 마주보는 쪽으로 각각 연장되어 일체형 외함 구조를 이루도록 차폐 구조물(110)을 설치할 수도 있다.In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, the outer ends of the annular first shield 111 and the second shield 112 may extend to face each other to provide a shield structure 110 so as to form an integrated enclosure structure. have.

또한, 도 1 및 도 2와 같이 일체형 외함 구조를 이루는 차폐 구조물(110) 형태에서, 차폐 구조물(110)의 내벽 원주를 따라 레일(Rail) 또는 회전 갠트리(gantry) 형태로 설치된 이동 가이드 수단(130)이 포함될 수 있으며, LINAC(120)이 해당 이동 가이드 수단(130)에 장착될 수 있다. 이에 따라, 외부의 제어장치의 제어에 따라 LINAC(120)이 해당 이동 가이드 수단(130)을 통해 차폐 구조물(110)의 내벽 원주를 따라 회전 형태로 이동가능 하게 할 수 있다. 이외에도 외부의 제어장치의 제어에 따라 LINAC(120)이 제자리에서도 회전 또는 틸트(tilt) 가능하도록 설치될 수 있다. In addition, in the form of a shield structure 110 to form an integrated enclosure structure as shown in Figures 1 and 2, the movement guide means 130 installed in the form of a rail (Rail) or a rotary gantry along the inner wall circumference of the shield structure 110 ) May be included, and the LINAC 120 may be mounted to the corresponding movement guide means 130. Accordingly, the LINAC 120 can be moved in a rotational form along the inner wall circumference of the shielding structure 110 through the movement guide means 130 under the control of the external control device. In addition, the LINAC 120 may be installed to be rotated or tilted in place even under the control of an external controller.

이에 따라, MRI를 위한 환형의 두 자기장 발생 장치들(10, 20)에 의한 환형 공간에 놓인 대상체(예, 사람, 동물 등)의 MRI 영상을 획득하면서, LINAC(120)으로 다양한 각도에서 해당 대상체에 X-선을 국부적으로 조사할 수 있게 된다. Accordingly, while obtaining the MRI image of the object (eg, human, animal, etc.) placed in the annular space by the two annular magnetic field generating devices (10, 20) for the MRI, the object at various angles with the LINAC 120 X-rays can be irradiated locally.

외부의 제어장치는 MRI를 위한 환형의 두 자기장 발생 장치들(10, 20)을 동작시켜 자기장을 발생시킬 수 있으며 대상체에 의한 자기장의 변화를 측정하여 MRI 영상 신호를 획득하고, 제어장치에 구비된 LCD 등 디스플레이 수단을 통해 영상을 표시할 수 있다. The external control device can generate a magnetic field by operating two annular magnetic field generating devices 10 and 20 for MRI, and acquire an MRI image signal by measuring a change in the magnetic field by an object, and is provided in the control device. Images may be displayed through display means such as LCDs.

운영자는 디스플레이 수단을 보면서 대상체의 국소적인 위암, 간암, 대장암, 유방암 등 암이나 기타 결함 발생 부위에 X-선을 조사하기 위하여, 제어장치를 통해 LINAC(120)의 동작을 제어할 수 있으며, 제어장치의 제어에 따라 LINAC(120)은 해당 국소 부위를 향하여 X-선을 조사함으로써 결함 부위를 치료할 수 있게 된다. The operator may control the operation of the LINAC 120 through a control device to irradiate X-rays to cancer or other defect-producing sites such as local gastric cancer, liver cancer, colon cancer, breast cancer, and the like while viewing the display means. Under the control of the control device, the LINAC 120 can treat the defect site by irradiating X-rays toward the corresponding local site.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 비침습 의료 장치(100)의 차폐 구조물(110)은, 두 자기장 발생 장치들(10, 20)의 동작으로 MRI 영상을 획득하는 동안, 대상체 주위에 필요한 MRI를 위한 균일한 자기장 분포를 깨지않고, 균일한 자기장 분포를 유지시키면서 MRI 장치에 의한 균일한 영상을 획득할 수 있도록 하였다. 또한, 하기하는 바와 같이, LINAC(120) 내부나 그 주위의 부속 장치의 금속에 의해서도 자기장 분포의 균일성을 유지시킬 수 있도록 고안되었다. 이는 차폐 구조물(110)의 내부에 복수의 LINAC(120)을 설치하는 경우에도 마찬가지이며, 복수의 LINAC(120)의 사용시에도 두 시스템에 의한 간섭을 최소화하여 비침습 의료 목적으로 효과적으로 활용할 수 있다. Such a shielding structure 110 of the non-invasive medical device 100 according to an embodiment of the present invention, while obtaining the MRI image by the operation of the two magnetic field generating devices (10, 20), the MRI required around the object It is possible to obtain a uniform image by the MRI apparatus while maintaining a uniform magnetic field distribution without breaking the uniform magnetic field distribution. In addition, as described below, the metal of the accessory device inside or around the LINAC 120 is designed to maintain the uniformity of the magnetic field distribution. This is the same when installing a plurality of LINAC (120) inside the shielding structure 110, even when using a plurality of LINAC (120) can be effectively utilized for non-invasive medical purposes by minimizing interference by the two systems.

도 2는 도 1의 구조에 대한 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining simulation results of an MRI magnetic field distribution diagram of the structure of FIG. 1.

도 2와 같이, 두 자기장 발생 장치들(10, 20)에서 자기장을 발생시킬 때, 일체형 외함 구조를 이루는 본 발명의 차폐 구조물(110)에 의하여 x방향(도면에서 앞쪽 방향)과 y방향(도면에서 위쪽 방향)에서 그 중심의 좌우측으로 대칭적인 자기장 분포를 이루는 것을 확인하였고, 이에 따라 차폐 구조물(110)에 의한 영향없이 MRI 장치에 의한 균일한 MRI 영상을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, LINAC(120) 내부나 그 주위의 부속 장치의 금속에 의해서도 자기장 분포의 균일성을 유지시킬 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, when generating the magnetic fields in the two magnetic field generating devices 10 and 20, the x-direction (the front direction in the drawing) and the y-direction (the drawing) by the shielding structure 110 of the present invention, which forms an integral enclosure structure. In the up direction), it was confirmed that the symmetric magnetic field distribution to the left and right of the center, thereby obtaining a uniform MRI image by the MRI apparatus without the influence of the shielding structure (110). In addition, it can be seen that the uniformity of the magnetic field distribution can be maintained by the metal of the accessory device in or around the LINAC 120.

도 3은 도 2의 LINAC(120)의 자기장 차폐구조 외함의 변형례에 대한 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining a simulation result of an MRI magnetic field distribution diagram for a modification of the magnetic shielding structure enclosure of the LINAC 120 of FIG. 2.

도 3과 같이, 두 자기장 발생 장치들(10, 20)에서 자기장을 발생시킬 때, 환형의 제1 차폐체(111)와 제2 차폐체(112)의 안쪽 끝단이 서로 마주보는 쪽으로 오무려져 폴(pole) 슈(shoe) 또는 공간 폭이 좁아지는 노즐 형태를 갖는 차폐 구조물(110)에 있어서도, x방향(도면에서 앞쪽 방향)과 y방향(도면에서 위쪽 방향)에서 그 중심의 좌우측으로 대칭적인 자기장 분포를 이루는 것을 확인하였고, 이에 따라 차폐 구조물(110)에 의한 영향없이 MRI 장치에 의한 균일한 MRI 영상을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, LINAC(120) 내부나 그 주위의 부속 장치의 금속에 의해서도 자기장 분포의 균일성을 유지시킬 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, when the magnetic fields are generated in the two magnetic field generating apparatuses 10 and 20, the inner ends of the annular first shield 111 and the second shield 112 are pinched toward each other to be poled. In the shielding structure 110 having a nozzle or a nozzle shape having a narrow space width, the magnetic field distribution is symmetrically to the left and right of the center in the x direction (front direction in the drawing) and the y direction (up direction in the drawing). As a result, it can be seen that a uniform MRI image by the MRI apparatus can be obtained without the influence of the shielding structure 110. In addition, it can be seen that the uniformity of the magnetic field distribution can be maintained by the metal of the accessory device in or around the LINAC 120.

도 4는 도 2의 LINAC(120)의 자기장 차폐구조 외함의 다른 변형례에 대한 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a simulation result of the MRI magnetic field distribution diagram for another modification of the magnetic shielding structure enclosure of the LINAC 120 of FIG.

도 4와 같이, MRI를 위한 환형의 두 자기장 발생 장치들(10, 20) 사이의 공간을 둘러싸는 환형의 제1 차폐체(111)와 제2 차폐체(112) 형태를 갖는 차폐 구조물(110)에 있어서도, x방향(도면에서 앞쪽 방향)과 y방향(도면에서 위쪽 방향)에서 그 중심의 좌우측으로 대칭적인 자기장 분포를 이루는 것을 확인하였고, 이에 따라 차폐 구조물(110)에 의한 영향없이 MRI 장치에 의한 균일한 MRI 영상을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, LINAC(120) 내부나 그 주위의 부속 장치의 금속에 의해서도 자기장 분포의 균일성을 유지시킬 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, a shield structure 110 having a shape of an annular first shield 111 and a second shield 112 that surrounds the space between two annular magnetic field generating devices 10, 20 for MRI. Also, it was confirmed that the magnetic field distribution was symmetrically in the left and right sides of the center in the x direction (the front direction in the drawing) and the y direction (the upper direction in the drawing). It can be seen that a uniform MRI image can be obtained. In addition, it can be seen that the uniformity of the magnetic field distribution can be maintained by the metal of the accessory device in or around the LINAC 120.

도 5는 기존 하나의 LINAC 시스템의 자기장 차폐구조에 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the simulation results of the MRI magnetic field distribution diagram in the magnetic shielding structure of the existing one LINAC system.

도 5와 같이, 두 자기장 발생 장치들(10, 20) 사이에 LINAC 시스템을 구비하되 LINAC 시스템을 단순히 원통형 튜브형태로 차폐한 기존 구조에선, x방향(도면에서 앞쪽 방향)의 자기장 분포는 피크치가 감소되며 y방향(도면에서 위쪽 방향)의 자기장 분포는 그 중심이 이동되는 현상을 확인하였고, 이에 따라 해당 원통형 튜브형태의 차폐 구조물에 의해 균일한 MRI 영상을 얻을 수 없음이 확인되었다. As shown in FIG. 5, in a conventional structure in which a LINAC system is provided between two magnetic field generating devices 10 and 20 but the LINAC system is simply shielded in the form of a cylindrical tube, the magnetic field distribution in the x direction (the front direction in the drawing) has a peak value. It was confirmed that the center of the magnetic field distribution in the y-direction (downward direction in the drawing) was reduced, and thus, it was confirmed that a uniform MRI image could not be obtained by the shield structure of the cylindrical tube shape.

도 6은 기존 두개의 LINAC 시스템의 자기장 차폐구조에 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the simulation results of the MRI magnetic field distribution map to the magnetic shielding structure of the two existing LINAC system.

도 6과 같이, 두 자기장 발생 장치들(10, 20) 사이에 2개의 LINAC 시스템을 구비하되 각 LINAC 시스템을 단순히 원통형 튜브형태로 차폐한 기존 구조에선, x방향(도면에서 앞쪽 방향)과 y방향(도면에서 위쪽 방향)의 자기장 분포가 비대칭적인 자기장 분포를 이루는 것을 확인하였고, 이에 따라 해당 원통형 튜브형태의 차폐 구조물에 의해 균일한 MRI 영상을 얻을 수 없음이 확인되었다. As shown in FIG. 6, in the existing structure in which two LINAC systems are provided between two magnetic field generating devices 10 and 20, and each LINAC system is simply shielded in the form of a cylindrical tube, the x direction (the front direction in the drawing) and the y direction It was confirmed that the magnetic field distribution of the (upward direction in the drawing) forms an asymmetric magnetic field distribution, and thus, it was confirmed that a uniform MRI image could not be obtained by the shield structure of the cylindrical tube shape.

도 7은 도 6의 구조에 LINAC 시스템 뒤의 금속에 의한 MRI 자기장 분포도의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a simulation result of the MRI magnetic field distribution diagram by the metal behind the LINAC system in the structure of FIG.

도 7과 같이, LINAC 시스템의 내부나 그 주위의 부속 장치에는 금속이 존재할 수 있는데, 이와 같은 금속 성분에 의한 영향을 살펴본 결과, y방향(도면에서 위쪽 방향)의 자기장 분포는 그 중심이 이동되는 현상을 보임을 확인하였으며, 이에 따라 해당 원통형 튜브형태의 차폐 구조물에 의해 균일한 MRI 영상을 얻을 수 없음이 확인되었다. As shown in FIG. 7, the metal may be present in or around the LINAC system. As a result of examining the influence of the metal component, the magnetic field distribution in the y direction (upward direction in the drawing) may be moved. As a result, it was confirmed that a uniform MRI image could not be obtained by the shield structure of the cylindrical tube shape.

이와 같이 미국특허공개번호 US 2011/0012593호에서 개시하는 구조에서는 LINAC 기기에 대한 자기장 차폐 효과가 미미하며 복수 LINAC 기기 결합에서 있어서는 효과적인 수단이 되지 못함을 확인하였다.As described above, the structure disclosed in US Patent Publication No. US 2011/0012593 confirmed that the magnetic field shielding effect of the LINAC device is insignificant and that it is not an effective means in combining multiple LINAC devices.

반면, 본 발명과 같이, MRI를 위한 자기장 발생 장치들(10, 20) 사이에 환형 또는 디스크 형태의 자기장 차폐 구조물(110)을 설치함에 따라, MRI를 위한 균일한 자기장 분포를 유지시키면서 LINAC(120) 내부나 그 주위의 부속 장치의 금속에 의해서도 MRI를 위한 자기장의 영향을 최소화함에 따라, MRI 장치에 의한 균일한 영상을 획득할 수 있다. 또한, 차폐 구조물(110) 내의 레일(Rail) 또는 회전 갠트리(gantry) 형태의 이동 가이드 수단(130)을 통해 회전 이동 가능하도록 LINAC(120)을 설치함으로써, 다양한 각도에서도 LINAC(120)에 의한 국부적 X-선 발생이 가능하며, LINAC(120)을 차폐 구조물(110) 내에 복수개 설치 사용시에도 두 시스템에 의한 간섭을 최소화하여 비침습 의료 목적으로 효과적으로 활용할 수 있다. On the other hand, as shown in the present invention, by installing the annular or disk-shaped magnetic shielding structure 110 between the magnetic field generating devices (10, 20) for MRI, while maintaining a uniform magnetic field distribution for MRI (LINAC (120) By minimizing the influence of the magnetic field for the MRI, the metal inside or around the accessory device can obtain a uniform image by the MRI device. In addition, by installing the LINAC 120 so as to be rotatable through the rail (rail) or the rotating gantry (guide) in the shield structure 110, the local by the LINAC 120 at various angles X-ray generation is possible, even when using a plurality of LINAC 120 in the shielding structure 110 can be effectively used for non-invasive medical purposes by minimizing interference by the two systems.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

자기장 발생 장치(10, 20)
차폐 구조물(110)
LINAC(Linear Accelerator)(120)
이동 가이드 수단(130)Magnetic field generating device (10, 20)
Shielding structure 110
Linear Accelerator (LINAC) (120)
Movement guide means 130

Claims (6)

MRI(magnetic resonance imaging)를 위한 환형의 두 자기장 발생 장치들 사이의 공간을 둘러싸는 환형의 제1 차폐체와 제2 차폐체, 및 상기 제1 차폐체와 상기 제2 차폐체 사이의 공간에 설치된 하나 이상의 LINAC(Linear Accelerator)을 포함하고,
상기 자기장 발생 장치들에 의한 환형 공간에 놓인 대상체의 MRI 영상을 획득하면서, 상기 LINAC으로 상기 대상체에 X-선을 국부적으로 조사하기 위한 것을 특징으로 하는 비침습 의료 장치.One or more LINACs installed in the annular first and second shields surrounding the space between the two annular magnetic field generating devices for magnetic resonance imaging (MRI) and in the space between the first and second shields. Linear Accelerator),
A non-invasive medical device for locally irradiating X-rays to the object with the LINAC while acquiring MRI images of the subject placed in the annular space by the magnetic field generating devices. 제1항에 있어서,
환형의 상기 제1 차폐체와 상기 제2 차폐체의 안쪽 끝단이, 서로 마주보는 쪽으로 오무려져 폴(pole) 슈(shoe) 형태를 갖거나, 공간 폭이 좁아지는 노즐 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 비침습 의료 장치.The method of claim 1,
An inner end of the annular first shield and the second shield has a non-invasive nozzle shape that is rolled up to face each other to form a pole shoe or a narrow space width. Medical device. 제1항에 있어서,
환형의 상기 제1 차폐체와 상기 제2 차폐체의 바깥쪽 끝단이 서로 마주보는 쪽으로 각각 연장되어 일체형 외함 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 비침습 의료 장치.The method of claim 1,
Non-invasive medical device, characterized in that the annular first shield and the outer end of the second shield extends toward each other to form an integrated enclosure structure. 제3항에 있어서,
상기 일체형 외함 구조의 내벽 원주를 따라 레일(Rail) 또는 회전 갠트리(gantry) 형태로 설치된 이동 가이드 수단을 포함하고, 상기 LINAC이 상기 이동 가이드 수단에 장착된 것을 특징으로 하는 비침습 의료 장치.The method of claim 3,
Non-invasive medical device comprising a movement guide means installed in the form of a rail (rail) or a rotating gantry along the inner wall circumference of the unitary enclosure structure, wherein the LINAC is mounted to the movement guide means. 제4항에 있어서,
제어장치의 제어에 따라 상기 LINAC이 상기 이동 가이드 수단을 따라 이동가능 한 것을 특징으로 하는 비침습 의료 장치.5. The method of claim 4,
Non-invasive medical device, characterized in that the LINAC is movable along the movement guide means under the control of a control device. 제4항에 있어서,
제어장치의 제어에 따라 상기 LINAC이 제자리에서도 회전 또는 틸트(tilt) 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 비침습 의료 장치.5. The method of claim 4,
Non-invasive medical device, characterized in that the LINAC is installed to be able to rotate or tilt in place under the control of the control device.
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