KR101410768B1 - Compact proton therapy facility - Google Patents

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KR101410768B1
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proton
proton therapy
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facility
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장지호
조용섭
권혁중
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한국원자력연구원
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    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A61N5/1081—Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries
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Abstract

The present invention relates to a proton therapy facility which conspicuously reduces the space of the proton therapy facility comprising existing synchrotron and gantry, and thus, can decrease the construction cost of the proton therapeutic machine. The facility is characterized by comprising: a synchrotron in which the center of area established in the space between two treatment rooms is erected and installed in the direction of connecting the two treatment rooms; a beam line arranged to supply the respective proton beam in the synchrotron to the two treatment rooms; and a gantry connected to the end of the beam line.

Description

양성자 치료시설{Compact proton therapy facility}Proton therapy facility {Compact proton therapy facility}

본 발명은 양성자 치료시설에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 싱크로트론과 갠트리로 구성된 양성자 치료시설의 공간을 획기적으로 줄여, 양성자 치료기의 건설 비용을 줄일 수 있는 양성자 치료시설에 관한 것이다.
The present invention relates to a proton therapy facility, and more particularly, to a proton therapy facility capable of drastically reducing the space of a proton therapy facility composed of a synchrotron and a gantry to reduce the construction cost of the proton therapy apparatus.

싱크로트론형 가속기를 활용한 양성자 치료기는 가속기 설치 및 치료용 갠트리를 설치하기 위한 공간뿐만 아니라 가속기에서 나온 빔을 갠트리에 전달하기 위한 빔라인 설치 공간이 필요하게 된다. 이러한 양성자 치료시설은 건설비용이 비싸기 때문에 대형 병원의 경우에서도 양성자 치료기 도입이 부담이 되게 된다.Proton therapy systems using synchrotron accelerators will require not only space for installing gantry for accelerator installation and treatment, but also beamline installation space for transferring the beam from the accelerator to the gantry. Because of the high cost of construction of such proton therapy facilities, the introduction of proton therapy machines will become a burden even in large hospitals.

보다 작은 규모의 병원에서 양성자 치료기를 도입하기 위해서는 가속기와 갠트리를 포함한 공간을 줄여, 도입 비용을 줄이는 것이 필요하다. 또한 갠트리에 싱크로트론을 결합하는 방식을 통해 공간을 줄이는 방식의 특허가 알려져 있으나(일본특개평05-188200), 이는 갠트리가 회전함에 따라 가속기도 회전함에 따라 생기는 가속기 운영의 불안정성을 해결해야 하며, 가속기 운전에 필요한 전원 등의 시설과의 연결 문제 등 추가적인 문제가 발생한다. 또한 이러한 방식은 갠트리를 1개만 사용할 수 있다는 단점이 있다.
In order to introduce a proton therapy device in a smaller hospital, it is necessary to reduce the space including the accelerator and the gantry to reduce the introduction cost. In addition, a patent for reducing the space through a method of coupling a synchrotron to a gantry has been known (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 05-188200). However, it is necessary to solve the instability of the operation of the accelerator caused by the rotation of the accelerator as the gantry rotates, There arises an additional problem such as a problem of connection with facilities such as power supply necessary for operation. This approach also has the disadvantage that only one gantry can be used.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 는 기존의 싱크로트론과 갠트리로 구성된 양성자 치료시설의 공간을 획기적으로 줄여, 양성자 치료기의 건설 비용을 줄일 수 있는 양성자 치료시설을 제공하는 데에 있다.
The object of the present invention is to provide a proton therapy facility capable of drastically reducing the space of a proton therapy facility composed of a synchrotron and a gantry to reduce the construction cost of a proton therapy device have.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 2개의 치료실 사이의 공간에 면적중심이 상기 2개의 치료실을 서로 연결하는 방향으로 세워서 설치되는 싱크로트론; 상기 싱크로트론에서 상기 2개의 치료실을 향해 각각 양성자빔을 공급하도록 배치되는 빔라인; 및 상기 빔라인의 단부에 연결되는 갠트리를 포함하는 양성자 치료시설이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a synchrotron, which is installed in a space between two treatment rooms in such a manner that an area center is located in a direction connecting the two treatment rooms with each other; A beamline arranged to supply a proton beam to each of the two treatment rooms in the synchrotron; And a gantry connected to an end of the beamline.

상기 싱크로트론의 내부로 양성자빔을 인출하는 빔인출기가 설치되고, 상기 빔인출기에 의해 공급되는 양성자빔은 상기 싱크로트론 내부에 설치되고 상기 2개의 빔라인과 양측으로 각각 연결되는 빔분배기에 의해 배분되는 것을 특징으로 한다.
A beam extractor for extracting a proton beam into the synchrotron is provided and a proton beam supplied by the beam extractor is distributed inside the synchrotron by a beam splitter connected to both sides of the two beamlines .

본 발명을 통하여, 싱크로트론을 중간에 두고 양쪽에 갠트리 치료실을 둠으로써 설치 공간을 줄일 수 있어서, 작은 규모의 병원에서도 양성자 치료기를 설치 운영하는 것이 가능한다.
Through the present invention, it is possible to reduce the installation space by placing the gantry treatment room on both sides of the synchrotron, and it is possible to install and operate the proton therapy apparatus even in a small-sized hospital.

도 1은 종래기술에 따른 양성자 치료시설의 개략도이다.
도 2는 도 1의 양성자 치료시설에 사용되는 싱크로트론 및 갠트리의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양성자 치료시설의 개략도이다.
도 4는 도 4의 양성자 치료시설에 사용되는 싱크로트론 및 갠트리의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a proton therapy facility according to the prior art.
Figure 2 is a schematic view of a synchrotron and gantry used in the proton therapy facility of Figure 1;
3 is a schematic diagram of a proton therapy facility in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a synchrotron and gantry used in the proton therapy facility of FIG.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components, and the same reference numerals will be used to designate the same or similar components. Detailed descriptions of known functions and configurations are omitted.

싱크로트론(100)을 활용한 양성자 치료시설(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 가속기인 선형가속기(102)와 싱크로트론(100)과, 상기 싱크로트론(100)에 연결되는 갠트리(112,114)와, 양성자빔을 전송하기 위한 빔라인(104,106,108,110)으로 구성된다. The proton therapy facility 10 using the synchrotron 100 includes a linear accelerator 102 and a synchrotron 100 as accelerators, gantries 112 and 114 connected to the synchrotron 100, And beamlines 104, 106, 108 and 110 for transmitting beams.

상기 선형가속기(102)는 양성자빔을 빔라인(104)을 통해 싱크로트론(100)에 입사시키기 위한 에너지까지 가속시키는 역할을 수행하며, 싱크로트론(100)은 치료에 필요한 에너지까지 양성자빔을 가속시킨다. 그리고, 상기 싱크로트론(100)에 빔라인(106,108,110)에 연결되는 갠트리(112,114)는 지름이 약 10m 정도 되는 시설로서 양성자 빔의 조사 방향을 바꾸어주는 역할을 한다. 상기 갠트리(112,114)는 공지의 기술이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The linear accelerator 102 accelerates energy for causing the proton beam to enter the synchrotron 100 through the beam line 104. The synchrotron 100 accelerates the proton beam to energy required for the treatment. The gantry 112, 114 connected to the beamlines 106, 108, 110 of the synchrotron 100 is a facility having a diameter of about 10 m and serves to change the irradiation direction of the proton beam. Since the gantries 112 and 114 are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.

이 때, 상기 양성자 치료시설(100)은 2개의 갠트리(112,114)에 양성자빔을 공급하기 위해 상기 싱크로트론(100)에 연결되는 빔라인(106)과, 상기 빔라인(106)으로부터 분기돼서 각 치료실(12,14)에 설치된 갠트리(112,114)에 각각 공급하는 2개의 빔라인(108,110)을 가진다. 이 결과, 상기 싱크로트론(100)이 가지는 면적 뿐 아니라, 상기 빔라인(106,108,110)을 고려하여 치료시설을 설계해야 하므로, 상당한 규모의 건물을 준비해야 하는 문제점이 있다.The proton therapy facility 100 includes a beam line 106 connected to the synchrotron 100 to supply a proton beam to two gantries 112 and 114 and a beam line 106 branched from the beam line 106, And two gantries (112, 114) installed in the gantry (14). As a result, a treatment facility must be designed in consideration of not only the area of the synchrotron 100, but also the beamlines 106, 108, and 110, and therefore, there is a problem that a building of a considerable size must be prepared.

본 발명은 이러한 문제점을 극복하도록 싱크로트론(200)을 치료실(22,24)의 사이에 형성되는 설치공간(26)에 배치한다. 이 때, 상기 싱크로트론(200)의 설치방향은 최대한 작은 영역을 차지하는 방향으로써, 세워서 면적중심이 상기 치료실(22,24)을 향하도록 한다.In order to overcome this problem, the present invention places the synchrotron (200) in an installation space (26) formed between the treatment rooms (22, 24). At this time, the installation direction of the synchrotron 200 is a direction occupying a smallest possible area so that the center of the area is directed to the treatment rooms 22 and 24.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상당히 좁은 공간에 싱크로트론(200)을 설치하는 것이 가능하다. 또, 양성자빔을 상기 치료실(22,24)로 각각 분배하기 위하여, 상기 싱크로트론(200)에 기본적으로 설치되는 선형가속기(202) 외에, 빔인출기(206)와, 빔분배기(208)가 설치된다.Therefore, as shown in FIG. 3, it is possible to install the synchrotron 200 in a considerably narrow space. A beam splitter 206 and a beam splitter 208 are installed in addition to the linear accelerator 202 installed in the synchrotron 200 in order to distribute the proton beams to the treatment rooms 22 and 24, respectively .

상기 빔인출기(206)는 상기 싱크로트론(200)에 의해 가속된 양성자빔이 접선방향으로 나가는 것을 전자석의 힘에 의해 상기 싱크로트론(200)의 중심방향으로 90도 회전시키는 역할을 한다. 상기 빔인출기(206)에 사용되는 전자석으로는 2극전자석이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The beam extractor 206 rotates the proton beam accelerated by the synchrotron 200 in the tangential direction by 90 degrees toward the center of the synchrotron 200 by the force of the electromagnet. As the electromagnet used in the beam extractor 206, a bipolar electromagnet may be used, but the present invention is not limited thereto.

그리고, 상기 빔분배기(208)는 빔라인(218)에 의해 상기 빔인출기(206)에 연결된다. 따라서, 상기 빔분배기(208)는 상기 빔인출기(206)에 의해 공급되는 양성자빔을 상기 치료실(22,24)의 갠트리(214,216)에 각각 공급하는 빔라인(210,212)에 공급하도록, 입력방향에 대하여 90도 회전시키는 역할을 한다. 이 결과, 상기 빔라인(210,212)에 공급되는 양성자빔은 서로 반대방향으로 진행하게 된다. 상기 빔분배기(208)에 사용되는 전자석은 2극전자석이다.The beam splitter 208 is then coupled to the beam ejector 206 by a beamline 218. [ The beam splitter 208 is thus adapted to supply the beam to the beamlines 210 and 212 which feed the proton beams supplied by the beam extractor 206 to the gantries 214 and 216 of the treatment rooms 22 and 24, It rotates 90 degrees. As a result, the proton beams supplied to the beamlines 210 and 212 proceed in opposite directions to each other. The electromagnet used in the beam splitter 208 is a bipolar electromagnet.

그리고, 상기 갠트리(214,216)와 치료실(22,24)은 기존의 방식을 그대로 사용할 수 있다. 따라서, 종래기술에 비해 양성자 치료시설(20)의 전체규모를 획기적으로 줄이는 것이 가능하다.The gantry 214 and 216 and the treatment rooms 22 and 24 can use the conventional method as they are. Therefore, it is possible to drastically reduce the overall scale of the proton therapy facility 20 compared to the prior art.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It will be understood that the present invention can be changed.

10,20: 양성자 치료시설 12,14,22,24: 치료실
100,200: 싱크로트론 102,202: 선형가속기
104,106,108,110,204,210,212,218: 빔라인
112,114,214,216: 갠트리 206: 빔인출기
208: 빔분배기10,20: Proton therapy facility 12,14,22,24: Treatment room
100, 200: synchrotron 102, 202: linear accelerator
104,106,108,110,204,210,212,218: Beam line
112, 114, 214, 216: gantry 206: beam extractor
208: beam splitter

Claims (2)

2개의 치료실 사이의 설치공간에 면적중심이 상기 2개의 치료실을 서로 연결하는 방향으로 세워서 설치되는 싱크로트론;
상기 싱크로트론에서 상기 2개의 치료실을 향해 각각 양성자빔을 공급하도록 배치되는 빔라인;
상기 빔라인의 단부에 연결되는 갠트리를 포함하는 양성자 치료시설.
A synchrotron installed in an installation space between two treatment rooms in such a manner that an area center thereof stands in a direction connecting the two treatment rooms;
A beamline arranged to supply a proton beam to each of the two treatment rooms in the synchrotron;
And a gantry connected to an end of the beamline.
제1항에 있어서, 상기 싱크로트론의 내부로 양성자빔을 인출하는 빔인출기가 설치되고, 상기 빔인출기에 의해 공급되는 양성자빔은 상기 싱크로트론 내부에 설치되고 상기 2개의 빔라인과 양측으로 각각 연결되는 빔분배기에 의해 배분되는 것을 특징으로 하는 양성자 치료시설.The apparatus of claim 1, further comprising a beam extractor for withdrawing a proton beam into the synchrotron, wherein a proton beam supplied by the beam extractor is disposed within the synchrotron and is connected to both sides of the beamline, Wherein the proton therapy system is distributed by a proton therapy facility.
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