KR101459510B1 - 감마나이프 성능평가 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사선을 사용하여 암 등의 각종 질병을 치료하는 방사선의료장비 중에서 두경부의 종양치료를 목적으로 하는 방사선수술장비인 감마나이프의 성능을 평가하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치는 감마나이프 수술장비, 상기 감마나이프 수술장비로부터 방출된 감마선이 흡수되는 제 1 공간이 형성된 제 1 팬텀, 상기 제 1 팬텀 내 삽입되어 결합되고, 상기 제 1 공간을 통해 흡수된 감마선과 관련된 복수의 파라미터 각각을 측정하는 복수의 방사선 측정기구를 포함하는 제 2 팬텀과 상기 복수의 방사선 측정기구를 통해 측정된 복수의 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 제어부를 포함하되, 상기 제 1 팬텀은 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 고정적으로 미리 장착되고, 상기 제 1 팬텀과 결합된 제 2 팬텀은 상기 제 1 팬텀과 분리되어 교환 가능할 수 있다.
Description
본 발명은 방사선을 사용하여 암 등의 각종 질병을 치료하는 방사선의료장비 중에서 두경부의 종양치료를 목적으로 하는 방사선수술장비인 감마나이프의 성능을 평가하기 위한 장치에 관한 것이다.
최근 두경부의 암, 선천성 뇌동정맥 기형, 뇌하수체 종양, 수막종, 신경초종, 전이성 뇌종양, 파킨슨병 등 외과적 수술이 어려운 질병을 방사선을 통해 치료하는 첨단 의료기기가 안출되어 널리 사용되고 있다.
전술한 첨단 방사선의료기기는 인체의 환부에 방사선을 선택적이고 집중적으로 조사하여 병소를 제거하는 비 침습식 (non-invasive) 치료기술을 이용하며 환부를 둘러싼 정상 조직에 방사선의 피폭을 최소화하기 위하여 정상조직이 방사선 피폭에 견딜만한 방사선량으로 여러 횟수로 나누어서 조사하는 분할치료법(이하, 제 1 방법)을 적용하고 있다.
또한, 첨단 방사선의료기기는 1-2회 많은 양의 방사선 조사로 환부를 괴사시키나 정상조직에는 피폭량을 줄이기 위하여 여러 방향으로 나누어 방사선을 조사하는 치료기술(이하, 제 2 방법)을 적용하고 있다.
현재 방사선치료에서는 제 1 방법이 이용되고, 방사선수술에서는 제 2 방법이 사용되고 있다.
한편, 방사선 수술은 기존의 수술방법에 비하여 환자의 육체적 정신적 부담이 매우 적고 합병증 등의 부작용이 적으며 곧바로 일상생활이 가능하다는 장점이 있어 고가의 시술비에도 불구하고 선호되고 있다.
방사선의료기기에서 방사선을 조사함에 있어서는 환자의 상태, 환부의 크기 및 특성 등을 종합적으로 고려하여 환부에 흡수되는 방사선량을 처방하고 이에 맞도록 방사선 치료계획 (RTP: radiation treatment plan)을 수립하여 치료에 적절한 선량을 조사한다.
현재 방사선치료 및 방사선수술에서 가장 중요한 이슈는 방사선 치료계획에 의하여 처방된 방사선량을 환부에 얼마나 정확하게 전달하는가 하는 것이다.
이때, 환부에 전달되는 방사선량은 인체의 70 %가 물인 점을 고려하여 물에 흡수되는 방사선량 즉 물 흡수선량으로 측정이 되기 때문에 방사선의료분야에서는 물 흡수선량이 가장 중요한 측정 물리량이 될 수 있다.
한편, 대표적인 첨단 방사선의료기기로서 감마나이프 수술장비가 이용될 수 있다.
여기서 감마나이프는 주로 뇌질환을 수술하는데 사용되는 장비로서, 수술 시 표면에 192개 또는 201개의 구멍이 뚫려 있고 각 구멍을 콜리메이터로 이용하여 감마선이 환자에게 조사되도록 만들어진 원통형 또는 반구형 장치를 사용한다.
이 장치 안쪽으로 환자의 머리를 위치시킨 후 각 콜리메이터에 감마선원을 일치시켜 감마선을 출력하면 감마선이 192개 또는 201개의 콜리메이터를 지나 뇌의 환부에 집중적으로 조사되어 환부의 병든 세포를 치료하게 된다.
이때 감마나이프에서 출력하는 감마선의 선량은 수술하는데 필요한 물 흡수선량만이 환부에 전달되도록 적정하게 결정되어야 하기 때문에 감마선의 조사에 의한 물 흡수선량의 정확한 측정은 수술의 효과를 극대화 하는데 가장 중요한 요인이 된다.
현재 감마나이프는 장비를 구매할 때 판매처에서 장비에 관련된 여러 정보를 데이터화해서 사용자(병원)에게 제공하고, 사용자(병원) 측에서는 이 데이터에 근거해서 특정 환자에게 맞는 방사선의 선량을 결정하고 있다.
그러나 많은 사용자(병원)들은 다음과 같은 관점에서 판매자 측에서 제시한 데이터나 측정방법에 대한 신뢰도가 충분하지 못한 이유로, 실제 치료 시 처방선량이 얼마나 정확하게 환부에 전달되는가에 대한 확신이 서지 않아 장비 운용에 불안함을 느끼고 있다.
(1) 첫째로, 감마나이프 물 흡수선량의 측정은 판매자로부터 제공되는 반경 8 cm의 구형 플라스틱 팬텀을 이용하는데 그 방법은 이 팬텀의 중앙에 표준기관에서 교정된 전리함을 삽입하고 감마선을 조사하여 측정한 이온화전류 (또는 누적 전하량) 값에 전리함의 교정인자를 곱하여 물 깊이 8 cm에서의 물 흡수선량 값으로 택하는 것이다.
여기서 물 깊이 8 cm는 감마나이프의 치료조건 (예를 들어, 방사선 선원에서 40 cm, 물 표면에서 깊이 8 cm 조건 등)으로 사용자는 이 값을 근거로 환자의 치료계획을 세운다.
그러나 판매자에서 제공하는 플라스틱 팬텀은 그 구성성분이 공개되지 않은 채로 제공되고 있으며 일반적으로 플라스틱은 물 보다 전하밀도(electron density)가 높기 때문에 플라스틱 8cm 는 물 깊이로 변환하면 8 cm를 넘게 된다.
따라서 일부 사용자들은 플라스틱 팬텀 8 cm의 깊이에서의 물 흡수선량 값이 치료조건에서의 물 흡수선량 값과 일치하지 않는다고 판단을 하고 있다.
또한, 같은 종류의 플라스틱 팬텀이더라도 사용자 별로 동일한 규격이 아닌 경우도 종종 발생하여 같은 측정조건에서의 물 흡수선량 값이 서로 달라서 신뢰도가 낮은 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 일본 공개특허공보 특개 2005-331416호(방사선의 선량 측정소자 및 이것을 이용한 선량측정방법)와 일본 공개특허공보 특개 2006-47009호(방사선의 적산 흡수선량을 측정하는 방법 및 평판형 형광 유리선량계) 등이 안출되었다.
그러나 전술한 기술들은 방사선 측정기를 이용하여 방사선이 공기나 물 등의 다양한 매질에 흡수되는 선량을 평가하는데 쓰이는 기술로서 물 흡수선량을 측정하는데도 이용될 수 있는 기본적인 기술이기는 하나 방사선의료기기에서 조사되는 방사선에 의한 물 흡수선량을 정확하게 측정하기 어렵다는 또 다른 문제점이 있다.
즉, 방사선 계측기를 표준기관이나 인증교정기관에서 물 흡수선량에 대하여 교정을 받는 경우 교정조건이 방사선 선원에서 100 cm, 물 표면에서 5 cm 깊이로서 감마나이프 치료조건과는 전혀 다르다.
(2) 둘째로 기준 교정조건에서 교정된 방사선 계측기의 물 흡수선량 교정인자를 이용하여 실제 치료조건에서의 물 흡수선량 결정에 그대로 적용할 수 있는가에 대한 검증이 필요하다는 문제점이 존재한다.
(3) 셋째, 감마나이프의 설치 초기에는 기기의 정밀도가 높아 판매자 측에서 제공한 데이터가 상당히 정확한 것이지만 시간이 지날수록 감마나이프의 정확도가 저하되면서 기능 면에서 차이가 발생되는 것도 판매자 측의 데이터를 그대로 사용할 수 없다는 문제점도 존재한다.
상기 문제점에서 가장 중요한 요소는 판매자 측에서 제공한 기계적 중심의 차이이다.
여기서 기계적 중심이란 환자의 환부의 위치로 방사선을 조사하기 위하여 기준이 되는 장비의 중심점이며 이 기계적 중심이 장비의 많은 횟수의 반복적 사용으로 이동할 가능성이 충분히 있으며 이로 인하여 환부의 상대적 위치가 판매자가 제공한 중심의 위치와 차이가 날 수 있으며 이로 인하여 감마선의 조사 위치가 환부에서 벗어날 수 있다는 문제점이 발생한다.
(4) 넷째로, 치료 시 감마선은 원통형 콜리메이터를 통과하여 환부에 도달하게 되고, 이 과정에서 감마선이 콜리메이터를 벗어나며 콜리메이터 언저리 (edge)에서 감마선의 산란에 의한 퍼짐 현상이 발생하여 환부의 크기에 맞는 콜리메이터를 사용하더라도 환부를 둘러싼 정상조직이 감마선에 의하여 피폭을 당하게 된다.
이러한 현상을 페넘브라(penumbra) 효과라고 하는데 이 효과는 장비가 시간이 지남에 따라 선원과 콜리메이터 간의 정렬기능의 정확도가 감소함으로 인하여 증가하는 문제점이 발생한다.
따라서 전술한 문제점을 해결하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 감마나이프를 이용한 방사선수술 시 환자의 두경부가 위치하는 모습과 동일한 상태로 1차 팬텀을 고정적으로 장착하고, 감마나이프 성능평가 항목별 물리량을 측정하는 장치들 (예를 들어, 이온전리함, 화학선량계, 알라닌 선량계, 유리선량계, radiochromic film 등)을 2차 팬텀에 삽입한 후 2차 팬텀을 1차 팬텀에 삽입, 결합 및 교환을 할 수 있도록 하여 서로 다른 측정이 하나의 팬텀 내에서 측정장치 만을 교체함으로써, 성능평가를 위한 여러 측정이 정확하고 용이하게 수행될 수 있게 하려는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치는 감마나이프 수술장비, 상기 감마나이프 수술장비로부터 방출된 감마선이 흡수되는 제 1 공간이 형성된 제 1 팬텀, 상기 제 1 팬텀 내의 중심부에 삽입되어 결합되고, 상기 제 1 공간을 통해 흡수된 감마선과 관련된 복수의 파라미터 각각을 측정하는 복수의 방사선 측정기구를 포함하는 제 2 팬텀과 상기 복수의 방사선 측정기구를 통해 측정된 복수의 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 제어부를 포함하되, 상기 제 1 팬텀은 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 고정적으로 미리 장착되고, 상기 제 1 팬텀과 결합된 제 2 팬텀은 상기 제 1 팬텀과 분리되어 교환 가능할 수 있다.
또한, 상기 복수의 정보는 물 흡수선량율 정보, 입사 감마선 위치 정보 및 입사 감마선의 페넘브라 효과 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 팬텀은, 제 1 길이의 반경을 가진 반구형 상반부와 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이의 직경을 가진 원통형 하반부를 포함하고, 폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methyl Methacrylate) 재질로 제작되며, 상기 원통형 하반부는 상기 제 2 팬텀의 삽입을 위한 공동이 추가적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 팬텀은, 폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methyl Methacrylate) 재질로 제작되고, 상기 공동의 내경과 동일한 직경을 갖는 원통형일 수 있다.
또한, 상기 제 2 팬텀이 상기 제 1 팬텀 내의 중심부에 삽입되어 결합되는 경우, 상기 제 2 팬텀의 직경이 상기 공동의 내경과 동일한 것을 이용하여 상기 제 1 팬텀과 제 2 팬텀 사이의 간격을 최소로 함으로써, 매질의 균질성을 최대로 유지할 수 있다.
또한, 상기 복수의 방사선 측정기구는, 일정한 체적 내에서 방사선에 의한 전리의 결과 생성된 전하를 검출해서 방사선을 측정하는 이온전리함, 방사선으로 인해 생기는 화학반응을 이용해서 조사선량을 측정하는 화학선량계, 알라린을 이용하여 방사선의 선량을 측정하는 알라닌 선량계 및 유리를 이용하여 방사선의 선량을 측정하는 유리선량계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 팬텀에 실시간으로 흡수되는 감마선 흡수선량이 기 설정된 수치 이상인지 여부, 상기 이온전리함에 의한 물 흡수선량 측정결과가 상기 감마나이프 수술장비의 치료조건에 적용될 수 있는지 여부, 상기 감마나이프 수술장비의 판매자로부터 명시된 중심이 실제 측정에 의한 중심과 일치하는가 여부 및 수평 방향과 수직 방향으로의 입사 감마선에 의한 페넘브라 효과가 기 설정된 값 이상인지 여부 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가할 수 있다.
또한, 상기 제 1 팬텀을 상기 감마나이프 수술장비의 렉셀 G 프레임에 수평으로 연결하고, 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 상기 결합된 제 1 팬텀과 제 2 팬텀이 정렬될 수 있도록 지원하는 팬텀 지지용 패널을 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 감마나이프 수술장비의 성능 평가방법은, 감마나이프 수술장비로부터 감마선이 방출되는 단계, 제 1 팬텀을 통해 상기 방출된 감마선이 흡수되는 단계, 제 2 팬텀이 상기 제 1 팬텀 내의 중심부에 삽입되어 결합되는 단계, 상기 제 2 팬텀에 포함된 복수의 방사선 측정기구를 이용하여 상기 제 1 팬텀을 통해 흡수된 감마선과 관련된 복수의 파라미터 각각을 측정하는 단계와 상기 복수의 방사선 측정기구를 통해 측정된 복수의 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 팬텀은 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 고정적으로 미리 장착되고, 상기 제 1 팬텀과 결합된 제 2 팬텀은 상기 제 1 팬텀과 분리되어 교환 가능할 수 있다.
또한, 상기 복수의 정보는 물 흡수선량율 정보, 입사 감마선 위치 정보 및 입사 감마선의 페넘브러 (penumbra) 효과 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 방사선 측정기구는, 일정한 체적 내에서 방사선에 의한 전리의 결과 생성된 전하를 검출해서 방사선을 측정하는 이온전리함, 방사선으로 인해 생기는 화학반응을 이용해서 조사선량을 측정하는 화학선량계, 알라닌을 이용하여 방사선의 선량을 측정하는 알라닌 선량계 및 유리를 이용하여 방사선의 선량을 측정하는 유리선량계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 팬텀에 실시간으로 흡수되는 감마선 흡수선량이 기 설정된 수치 이상인지 여부, 상기 이온전리함에 의한 물 흡수선량 측정결과가 상기 감마나이프 수술장비의 치료조건에 적용될 수 있는지 여부, 상기 감마나이프 수술장비의 판매자로부터 명시된 중심이 실제 측정에 의한 중심과 일치하는가 여부 및 수평 방향과 수직 방향으로의 입사 감마선에 의한 페넘브라 효과가 기 설정된 값 이상인지 여부 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있고, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서, 상기 감마나이프 수술장비의 성능 평가방법은, 감마나이프 수술장비로부터 감마선이 방출되는 단계, 제 1 팬텀을 통해 상기 방출된 감마선이 흡수되는 단계, 제 2 팬텀이 상기 제 1 팬텀 내의 중심부에 삽입되어 결합되는 단계, 상기 제 2 팬텀에 포함된 복수의 방사선 측정기구를 이용하여 상기 제 1 팬텀을 통해 흡수된 감마선과 관련된 복수의 파라미터 각각을 측정하는 단계와 상기 복수의 방사선 측정기구를 통해 측정된 복수의 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 팬텀은 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 고정적으로 미리 장착되고, 상기 제 1 팬텀과 결합된 제 2 팬텀은 상기 제 1 팬텀과 분리되어 교환 가능할 수 있다.
본 발명의 감마나이프 성능평가용 장비는, 방사선에 대한 반응 메카니즘이 물과 유사한 특성을 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methacryl Methacrylate) 재질을 택하여 제작할 수 있다. 또한, 선택한 폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methacryl Methacrylate)를 원소분석법에 의하여 조성비를 구한 뒤 각 조성 성분 별 전자밀도 데이터를 이용하여 물 깊이 8 cm에 대응되는 폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methacryl Methacrylate)의 두께를 결정하여 그 값을 직경으로 한 1차 팬텀을 제작할 수 있어서 감마나이프의 실제 치료조건과 동일한 상황에서의 물 흡수선량을 보다 정확히 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 2차 팬텀이 1차 팬텀에 매우 빡빡하게 맞도록 제작하여 1차 팬텀과 2차 팬텀 사이의 공간 (air gap)을 최소한으로 함으로써 장비를 결합하였을 때에 재질의 균질성 (homogeneity)이 유지되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 2차 팬텀 내에 삽입되는 측정장치와 2차 팬텀 내벽 사이의 공간도 마찬가지로 가능한 한 작게 유지함으로써, 측정장치가 균일한 매질 속에 위치한 것과 거의 유사한 결과를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 방사선흡수선량 측정장비의 전체 조립된 모습을 설명하기 위한 대표도이다.
도 2는 도 1에 도시된 1차 팬텀을 도시한 입체도를 도시한 것이다.
도 3는 도 2 에 도시된 1차 팬텀을 측면부와 하면부에서 나타낸 평면도를 나타낸 것이다.
도 4a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 이온전리함용 2차 팬텀(20)을 나타낸 입체도이고, 도 4b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 이온전리함용 2차 팬텀(20)을 1차 팬텀 및 팬텀지지용패널과 결합한 입체도이다.
도 5는 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20) 중에서 작은 수집체적을 가진 이온전리함용 2차 팬텀 (20)을 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20) 중에서 작은 수집체적을 가진 다른 종류의 이온전리함용 2차 팬텀 (20)을 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20)에서 전리함을 고정시키는 클램핑 부를 나타낸 입체도이다.
도 8a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 화학선량계용 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 8b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 화학선량계용 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 9는 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 12 mm 높이를 가진 용기를 포함한 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
도 10은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 16 mm 높이를 가진 용기를 포함한 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 화학선량계용기를 나타낸 입체도이다.
도 12은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 화학선량계용기를 나타낸 평면도이다.
도 13a은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 13b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 14은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
도 15a은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 15b은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 16은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
도 17은 도 1에서 도시된 팬텀 지지용 패널(80)를 나타낸 입체도의 일례를 도시한 것이다.
도 18은 도 1에서 도시된 팬텀 지지용 패널(80)를 나타낸 평면도이다,
도 19은 도 1에서 도시된 잠금장치의 일례를 나타낸 입체도이다.
도 20은 도 1에서 도시된 잠금장치의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 21a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 내부에 장착되는 방사선측정기구 중에서 알라닌 선량계 용기를 나타낸 입체도이고, 도 21b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 알라닌 선량계 용기를 1차 팬텀, 2차 팬텀 그리고 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 22는 도 21a에서 나타낸 알라닌 선량계를 측면에서 본 평면도를 도시한 것이다.
도 23a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 내부에 장착되는 방사선측정기구 중에서 유리선량계 용기를 나타낸 입체도이고, 도 23b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 유리선량계 용기를 1차 팬텀, 2차 팬텀 그리고 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 24는 도 23a에서 나타낸 유리선량계를 측면에서 본 평면도를 도시한 것이다.
도 1은 본 발명의 방사선흡수선량 측정장비의 전체 조립된 모습을 설명하기 위한 대표도이다.
도 2는 도 1에 도시된 1차 팬텀을 도시한 입체도를 도시한 것이다.
도 3는 도 2 에 도시된 1차 팬텀을 측면부와 하면부에서 나타낸 평면도를 나타낸 것이다.
도 4a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 이온전리함용 2차 팬텀(20)을 나타낸 입체도이고, 도 4b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 이온전리함용 2차 팬텀(20)을 1차 팬텀 및 팬텀지지용패널과 결합한 입체도이다.
도 5는 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20) 중에서 작은 수집체적을 가진 이온전리함용 2차 팬텀 (20)을 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20) 중에서 작은 수집체적을 가진 다른 종류의 이온전리함용 2차 팬텀 (20)을 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20)에서 전리함을 고정시키는 클램핑 부를 나타낸 입체도이다.
도 8a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 화학선량계용 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 8b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 화학선량계용 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 9는 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 12 mm 높이를 가진 용기를 포함한 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
도 10은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 16 mm 높이를 가진 용기를 포함한 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 화학선량계용기를 나타낸 입체도이다.
도 12은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 화학선량계용기를 나타낸 평면도이다.
도 13a은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 13b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 14은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
도 15a은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 15b은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 16은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
도 17은 도 1에서 도시된 팬텀 지지용 패널(80)를 나타낸 입체도의 일례를 도시한 것이다.
도 18은 도 1에서 도시된 팬텀 지지용 패널(80)를 나타낸 평면도이다,
도 19은 도 1에서 도시된 잠금장치의 일례를 나타낸 입체도이다.
도 20은 도 1에서 도시된 잠금장치의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 21a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 내부에 장착되는 방사선측정기구 중에서 알라닌 선량계 용기를 나타낸 입체도이고, 도 21b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 알라닌 선량계 용기를 1차 팬텀, 2차 팬텀 그리고 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 22는 도 21a에서 나타낸 알라닌 선량계를 측면에서 본 평면도를 도시한 것이다.
도 23a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 내부에 장착되는 방사선측정기구 중에서 유리선량계 용기를 나타낸 입체도이고, 도 23b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 유리선량계 용기를 1차 팬텀, 2차 팬텀 그리고 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 24는 도 23a에서 나타낸 유리선량계를 측면에서 본 평면도를 도시한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
배경기술에서 설명한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 감마나이프 수술장비를 세 가지 항목에서 측정을 통하여 성능 평가를 수행하는 장치를 제공하고자 한다.
구체적으로 본 발명에서 측정하는 세 가지 항목은 감마나이프 물 흡수선량율, 입사 감마선 위치, 입사 감마선의 penumbra 효과 등이 될 수 있다.
특히, 본 발명은 감마나이프 물 흡수선량율, 입사 감마선 위치, 입사 감마선의 페넘브라 효과 등을 각 항목 별로 평가기준과 등급을 결정하기 위하여 1차 팬텀을 감마나이프 렉셀 G 프레임에 고정시킨 후에 2차 팬텀 내에 각 평가에 필요한 측정장치를 용이하게 내삽하고 교체하여 한 번의 장비 설치에서 모든 항목에 대한 평가를 위한 측정을 할 수 있도록 제작될 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 감마나이프 수술장비의 성능 평가방법은 감마나이프 수술장비로부터 감마선이 방출되는 단계, 제 1 팬텀을 통해 상기 방출된 감마선이 흡수되는 단계, 제 2 팬텀이 상기 제 1 팬텀 내의 중심부에 삽입되어 결합되는 단계, 상기 제 2 팬텀에 포함된 복수의 방사선 측정기구를 이용하여 상기 제 1 팬텀을 통해 흡수된 감마선과 관련된 복수의 파라미터 각각을 측정하는 단계와 상기 복수의 방사선 측정기구를 통해 측정된 복수의 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 제 1 팬텀은 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 고정적으로 미리 장착될 수 있다.
또한, 제 1 팬텀과 결합된 제 2 팬텀은 상기 제 1 팬텀과 분리되어 교환 가능할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에서 제안하는 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 장치를 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 방사선흡수선량 측정장비의 전체 조립된 모습을 설명하기 위한 대표도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방사선측정기구(01)는 방사선흡수공간(06), 1차 팬텀(10), 2차 팬텀(11), 1차 팬텀체결홀(13), 팬텀 지지용 패널(80), 프레임 체결홀(83) 및 잠금장치(90)을 포함할 수 있다.
전술한 것과 같이, 본 발명에 따른 방사선측정기구(01)는 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 장치이다.
여기서 1차 팬텀(10)은 감마나이프로부터 방출된 감마선이 흡수되는 방사선흡수공간이 형성되어, 성능평가의 여러 항목에 적합한 측정기구를 쉽게 결합 및 분해할 수 있도록 제작될 수 있다.
또한, 2차 팬텀(11)은 1차 팬텀 내의 중심부 공동에 삽입되며 그 내부에 여러 종류의 방사선측정기구를 포함하는 원통형으로 제작될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 1차 팬텀을 도시한 입체도를 도시한 것이다.
도 2에 개시된 1차 팬텀(10)은 2차 팬텀(11), 1차 팬텀방향고정자홈(12) 및 1차 팬텀체결홀(13)을 포함할 수 있다.
또한, 도 3은 도 2 에 도시된 1차 팬텀을 측면부와 하면부에서 나타낸 평면도를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 1차 팬텀(10)은 폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methyl Methacrylate) 재질로 만들어질 수 있다.
도 4a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 이온전리함용 2차 팬텀(20)을 나타낸 입체도이고, 도 4b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 이온전리함용 2차 팬텀(20)을 1차 팬텀 및 팬텀지지용패널과 결합한 입체도이다.
2 차 팬텀 내에는 성능평가 항목별 측정기구가 추가적으로 장착될 수 있다.
또한, 물 등가 깊이 8 cm에 해당되는 반경을 가진 반구형 상반부와 물 깊이 16 cm에 해당되는 직경을 가진 원통형 하반부의 접합으로 이루어져 있어서 원통형 하단 면에 성능평가를 위한 여러 종류의 측정용 장치를 삽입한 2차 팬텀이 위치할 수 있다.
또한, 2차 팬텀은 폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methyl Methacrylate) 재질로 만들어져 있으며 원통형으로 그 직경이 상기 1차 팬텀 공동의 내경과 거의 동일하게 제작이 되어 상기 1차 팬텀에 삽입 시 팬텀 사이의 간격을 최소로 하여 매질의 균질성을 최대로 유지할 수 있도록 하며 하단면 중심부에 여러 종류의 방사선측정 (물 흡수선량율, 입사 감마선 위치, 입사 감마선의 페넘브라 효과) 기구를 삽입할 수 있는 공동을 가질 수 있다.
또한, 2차 팬텀은 방사선측정기구 중 이온전리함을 장착하는 팬텀으로 내부에 이온전리함 위치 공간을 가지며 측정점과 이온전리함 수집체적의 중심이 일치하는가 여부의 확인을 용이하게 하고 이온전리함과 팬텀 내부의 위치 공간 사이 간격이 최소가 될 수 있도록 함을 목적으로 팬텀을 상 하반부 요철형태로 만들어 결합하여 팬텀에 흡수되는 감마선 흡수선량을 실시간으로 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 상기 2차 팬텀은 방사선측정기구 중 화학선량계를 장착하는 팬텀으로 내부에 화학용액을 담은 용기를 위치시키는 공간을 가지며 측정점과 용액의 중심이 일치 여부를 확인을 목적으로 팬텀을 상 하반부 요철 형태로 만들고 용기 내 용액의 누설방지를 목적으로 용기를 오링과 연결탭으로 하반부에 고정시켜 장치를 수평으로 유지하더라도 용기 내에서 용액이 누설됨이 없도록 만든 측정장치로 교정조건에서 교정된 이온전리함에 의한 물 흡수선량 측정결과가 감마나이프 치료조건에서도 적용될 수 있는지 여부를 검증할 수 있다.
또한, 2차 팬텀은 방사선측정기구 중 알라닌 선량계 또는 유리선량계를 장착하는 팬텀으로 각 선량계의 용기는 용기 상단부, 보호용 캡과 용기 하단부로 이루어져 있으며, 용기 상단부에는 보호용 캡 분리탭 홀 이 있어서 보호용 캡이 용기 상단부에 꽉 끼인 경우에 보호용 캡 분리탭을 이용하여 밀어낼 수 있도록 되어 있고 보호용 캡 상단과 하단 사이에 선량계를 장착하며, 보호용 캡 결합면에는 폭과 깊이 각각 1 mm 의 회전방지용 요철 홈이 파여져 있어서 용기 상단부와 하단부를 용기 연결탭에 의하여 회전하여 결합할 때 보호용 캡 상단의 회전에 의하여 선량계의 파손을 방지하게 제작된 측정장치로 교정조건에서 교정된 이온전리함에 의한 물 흡수선량 측정결과가 감마나이프 치료조건에서도 적용될 수 있는지 여부를 검증할 수 있다.
또한, 2차 팬텀은 방사선측정기구 중 방사선에 감광도가 높은 radiochromic film을 장착하는 팬텀으로 내부에 2차 팬텀의 단면과 평행하게 6 cm × 6 cm 크기의 film을 위치시켜 측정점과 film 중심의 일치여부와 film이 단면과 평행이 되도록 놓였는지 여부 및 film과 팬텀 상단부와의 간격이 최소로 유지되었는지를 확인할 목적으로 상 하반부를 요철 슬라이드 형태로 제작하고 하반부 팔면체의 바닥에 감마나이프 좌표계의 X-축과 Y-축을 표시하는 가는 실선을 그어 감마선에 의한 film의 감광도로부터 감마나이프 장비 판매자로부터 명시된 중심이 실제 측정에 의한 중심과 일치하는가 여부를 검증할 수 있다.
또한, 2차 팬텀은 방사선측정기구 중 방사선에 감광도가 높은 radiochromic film을 장착하는 팬텀으로 제 6항의 팬텀과 함께 팬텀 내부에 2차 팬텀의 단면과 수직한 방향으로 6 cm × 6 cm 크기의 film을 위치시키는 팬텀으로 측정점과 film 중심의 일치여부와 film이 단면과 수직이 되도록 놓였는지 여부 및 film과 팬텀 상단부와의 간격이 최소로 유지되었는지를 확인할 목적으로 팬텀을 좌 우반부로 나누어 좌 우반부 내면에 6 cm × 6 cm 크기의 film이 수직으로 위치하는 홈을 만들고 좌 또는 우반부 팔면체의 바닥에 감마나이프 좌표계의 X-축과 Z-축을 표시하는 가는 실선을 긋고 좌 또는 우반부 원통 표면에는 좌 우반부를 볼트로 결합하는 구멍을 뚫어서 제작하여 감마나이프 치료 시 헬멧의 단면과 평행한 면 (XY 평면)과 헬멧의 내부로 들어가는 수직방향 (Z 축 방향)에 대하여 감마선 조사에 의한 film의 감광도로부터 XY 방향과 Z 축 방향으로의 입사 감마선에 의한 penumbra 효과를 평가할 수도 있다.
전술한 평가 방법과 관련하여, 설명의 편의를 위해 제 2차 팬텀(20)이 이를 수행하는 것으로 기재하였으나 제어부(미도시)가 이를 담당하여 처리할 수 있다.
제어부(130)는 하드웨어적인 구현에 의하면, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
또한, 제어부(130)는 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있고, 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 이온전리함용 2차 팬텀(20)은 2차 팬텀 상단(21), 이온전리함 설치공(22), 2차 팬텀체결홀(23), 2차 팬텀 하단(24), 방향고정자 홈(25), 클램핑부 연결탭(26), 볼트(27), 클램핑부(30)를 포함할 수 있다.
또한, 도 5는 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20) 중에서 작은 수집체적을 가진 이온전리함용 2차 팬텀(20)을 나타낸 평면도이다.
또한, 도 6은 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20) 중에서 작은 수집체적을 가진 다른 종류의 이온전리함용 2차 팬텀(20)을 나타낸 평면도이다.
한편, 도 7은 도 4a 및 도4b에서 도시된 이온전리함용 2차 팬텀(20)에서 전리함을 고정시키는 클램핑 부를 나타낸 입체도이다.
도 7을 참조하면, 클램핑부(30)는 연결탭(31), 클램프 체결홀(32), 클램프(33) 및 볼트(34)를 포함할 수 있다.
도 8a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 화학선량계용 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 8b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 화학선량계용 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
본 발명에 따른 화학선량계는 감마선 평균 흡수선량 값이 감마나이프 헬멧 내 감마선의 세기 (intensity) 분포가 최대인 측정점에서의 값에서 크게 벗어나지 않고 분석이 가능한 용액의 양을 고려하여 최대값의 93 %에 해당되는 크기인 직경 14 mm 높이 12 mm의 원통형으로 제작된 흡수선량 측정용기. 또한 환부가 넓게 퍼져 있어서 감마선을 2 회 이상 다중 조사 (multiple shot) 하여야 하는 경우 환부의 평균 흡수선량을 평가하기 위한 직경 14 mm 높이 16 mm의 원통형으로 제작될 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 화학선량계용 2차 팬텀(4)은 2차 팬텀 상단(41), 화학선량계 설치공(42), 2차 팬텀 체결홀(43), 화학선량계 연결부(45), 2차 팬텀 하단(46), 방향고정자 홈(47), 화학선량계용기(50)를 포함할 수 있다.
또한, 도 9는 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 12 mm 높이를 가진 용기를 포함한 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
또한, 도 10은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 16 mm 높이를 가진 용기를 포함한 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
한편, 도 11은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 화학선량계용기를 나타낸 입체도이다.
도 11을 참조하면, 화학선량계용기(50)는 용기 상단(51), 화학선량계 용액공(52), 볼트(53), 오링 (O-ring, 54), 용기 연결탭(55), 오링홈 (O-ring home, 56) 및 용기 하단(57)를 포함할 수 있다.
또한, 도 12은 도 8a 및 도8b에서 도시된 화학선량계용 2차 팬텀 중에서 화학선량계용기를 나타낸 평면도이다.
한편, 도 13a은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 13b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 필름용 2차 팬텀 (X-Z, Y-Z 평면용, 60)은 필름(61), 필름 홈(62), 방향고정자(63), 체결홀(64) 및 볼트(65)를 포함할 수 있다.
또한, 도 14은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Z, Y-Z 평면) 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
한편, 도 15a은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 나타낸 입체도이고, 도 15b은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 1차 팬텀 및 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 필름용 2차 팬텀(70)은 2차 팬텀 상단(71), 2차 팬텀결합요철(72), 필름(73), 필름 홈(74), 2차 팬텀 하단(75) 및 방향고정자 홈(76)을 포함할 수 있다.
또한, 도 16은 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 필름용 (X-Y 평면) 2차 팬텀을 나타낸 평면도이다.
한편, 도 17은 도 1에서 도시된 팬텀 지지용 패널(80)를 나타낸 입체도의 일례를 도시한 것이다.
팬텀 지지용 패널(80)은 1차 팬텀 내에 방사선 측정기구가 장착된 2차 팬텀을 삽입한 후 전체 팬텀을 고정시켜 주며 감마나이프 렉셀 G 프레임에 수평으로 연결하여 감마나이프 헬멧 내에 환자의 두경부가 위치하는 모습대로 감마나이프 성능평가 장치가 정렬할 수 있도록 해 주는 기능을 제공할 수 있다.
팬텀 지지용 패널(80)은 렉셀 G 프레임에 6개의 볼트에 의하여, 1차 팬텀과는 환형 형태의 1차 팬텀 가이드와 4개의 볼트에 의하여 고정적으로 연결되어 (2차 팬텀과 결합된) 1차 팬텀이 환부가 위치하는 모양과 동일하게 완전한 수평을 유지하도록 하며/ 이 가이드 내의 1차 팬텀 방향 고정자는 1차 팬텀의 대칭성 때문에 발생할 수 있는 잘못된 방향으로의 팬텀과 가이드의 연결을 방지하고자, 2차 팬텀 방향 고정자는 2차 팬텀의 대칭성 때문에 발생할 수 있는 잘못된 방향으로의 2차 팬텀의 삽입을 방지하고자 각각 장착될 수 있다.
2차 팬텀 방향 고정자(86)와 관련하여, 2차 팬텀 방향 고정자의 원활한 회전과 가이드로부터의 이탈을 방지하기 위한 회전축과 이 회전축이 이탈되지 않도록 하기 위한 Ω 모양의 홈과 2차 팬텀 방향 고정자가 쉽게 삽입되기 위하여 모서리를 라운드형으로 제작한 고정자 몸체를 포함하는 고정자가 이용될 수도 있다.
도 17을 참조하면, 팬텀 지지용 패널(80)은 1차 팬텀 가이드(81), 1차 팬텀 방향고정자(82), 프레임 체결홀(83), 1차 팬텀 체결볼트 홈(84), 잠금장치 체결홀(85), 2차 팬텀 방향고정자(86) 및 회전축(87)을 포함할 수 있다.
또한, 도 18은 도 1에서 도시된 팬텀 지지용 패널(80)를 나타낸 평면도이다.
한편, 도 19은 도 1에서 도시된 잠금장치의 일례를 나타낸 입체도이다.
도 19를 참조하면, 잠금장치(90)는 체결홀(91), 볼트(92) 및 방사선측정기구 출입로(93)를 포함할 수 있다.
또한, 2차 팬텀에 대한 잠금장치는 방사선측정기구 도선이 지나갈 수 있는 통로가 있고 2차 팬텀의 이탈을 방지하기 위하여 2차 팬텀 삽입방향 고정자를 덮어씌운 C자 모양으로 제작될 수 있다.
또한, 도 20은 도 1에서 도시된 잠금장치의 일례를 나타낸 평면도이다.
한편, 도 21a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 내부에 장착되는 방사선측정기구 중에서 알라닌 선량계 용기를 나타낸 입체도이고, 도 21b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 알라닌 선량계 용기를 1차 팬텀, 2차 팬텀 그리고 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 21a 및 도 21b를 참조하면, 알라닌 선량계 용기부(100)는 보호용 캡 분리탭 홀(101), 용기 상단(102), 보호용 캡 홀(103), 보호용 캡(104), 보호용 캡 분리탭(104a), 보호용 캡 상단(104b), 보호용 캡 회전방지용 요철(104c), 보호용 캡 하단(104d), 알라닌 선량계(105), 용기 연결탭(106), 용기 하단(107) 및 용기-팬텀 결합탭(108)을 포함할 수 있다.
또한, 도 22는 도 21a에서 나타낸 알라닌 선량계를 측면에서 본 평면도를 도시한 것이다.
한편, 도 23a는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 내부에 장착되는 방사선측정기구 중에서 유리선량계 용기를 나타낸 입체도이고, 도 23b는 도 1에서 도시된 2차 팬텀 중에서 유리선량계 용기를 1차 팬텀, 2차 팬텀 그리고 팬텀지지용 패널과 결합한 입체도이다.
도 23a 및 도 23b를 참조하면, 유리선량계 용기부(110)는 보호용 캡 분리탭 홀(111), 용기 상단(112), 보호용 캡 홀(113), 보호용 캡(114), 보호용 캡 분리탭(114a), 보호용 캡 상단(114b), 보호용 캡 회전방지용 요철(114c), 보호용 캡 하단(114d), 유리선량계(115), 용기 연결탭(116), 용기 하단(117) 및 용기-팬텀 결합탭(118)을 포함할 수 있다.
또한, 도 24는 도 23a에서 나타낸 유리선량계를 측면에서 본 평면도를 도시한 것이다.
종래에는 플라스틱 팬텀 8 cm의 깊이에서의 물 흡수선량 값이 치료조건에서의 물 흡수선량 값과 일치하지 않는 문제점 및 같은 종류의 플라스틱 팬텀이더라도 사용자 별로 동일한 규격이 아닌 경우도 종종 발생하여 같은 측정조건에서의 물 흡수선량 값이 서로 달라서 신뢰도가 낮은 문제점이 있었다.
또한, 기준 교정조건에서 교정된 방사선 계측기의 물 흡수선량 교정인자를 이용하여 실제 치료조건에서의 물 흡수선량 결정에 그대로 적용할 수 있는가에 대한 검증이 필요하다는 문제점이 있었다.
또한, 치료 시 감마선은 원통형 콜리메이터를 통과하여 환부에 도달하게 되고, 이 과정에서 감마선이 콜리메이터를 벗어나며 콜리메이터 언저리 (edge)에서 감마선의 산란에 의한 퍼짐 현상이 발생하여 환부의 크기에 맞는 콜리메이터를 사용하더라도 환부를 둘러싼 정상조직이 감마선에 의하여 피폭을 당하게 되는 문제점이 있었다.
전술한 본 발명의 구성이 적용되는 경우, 감마나이프를 이용한 방사선수술 시 환자의 두경부가 위치하는 모습과 동일한 상태로 1차 팬텀을 고정적으로 장착하고, 감마나이프 성능평가 항목별 물리량을 측정하는 장치들(예를 들어, 이온전리함, 화학선량계, 알라닌 선량계, 유리선량계, radiochromic film 등)을 2차 팬텀에 삽입한 후 2차 팬텀을 1차 팬텀에 삽입, 결합 및 교환을 할 수 있도록 하여 서로 다른 측정이 하나의 팬텀 내에서 측정장치 만을 교체함으로써, 성능평가를 위한 여러 측정이 정확하고 용이하게 수행됨으로써, 전술한 문제점들을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 감마나이프 성능평가용 장비는, 방사선에 대한 반응 메카니즘이 물과 유사한 특성을 갖는 폴리 메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methacryl Methacrylate) 재질을 택하여 제작할 수 있다. 또한, 선택한 폴리 메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methacryl Methacrylate)를 원소분석법에 의하여 조성비를 구한 뒤 각 조성 성분 별 전자밀도 데이터를 이용하여 물 깊이 8 cm에 대응되는 폴리 메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methacryl Methacrylate)의 두께를 결정하여 그 값을 직경으로 한 1차 팬텀을 제작할 수 있어서 감마나이프의 실제 치료조건과 동일한 상황에서의 물 흡수선량을 보다 정확히 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 2차 팬텀이 1차 팬텀에 매우 빡빡하게 맞도록 제작하여 1차 팬텀과 2차 팬텀 사이의 공간(air gap)을 최소한으로 함으로써 장비를 결합하였을 때에 재질의 균질성 (homogeneity)이 유지되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 2차 팬텀 내에 삽입되는 측정장치와 2차 팬텀 내벽 사이의 공간도 마찬가지로 가능한 한 작게 유지함으로써, 측정장치가 균일한 매질 속에 위치한 것과 거의 유사한 결과를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인 (functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
01: 방사선측정기구
02 : 이온전리함
03 : 화학선량계용액
04 : 필름(X, Y, Z 방향에 관계없이 필름을 통칭함)
05 : 방사선흡수체(1차팬텀과 2차 팬텀을 통칭함)
06 : 방사선흡수공간
10 : 1차 팬텀
11 : 2차 팬텀(여러 2차 팬텀 전체를 통칭함)
12 : 1차 팬텀방향고정자홈
13 : 1차 팬텀체결홀
14 : 2차 팬텀홀
20 : 이온전리함용 2차 팬텀
21 : 2차 팬텀 상단
22 : 이온전리함 설치공
23 : 2차 팬텀체결홀
24 : 2차 팬텀 하단
25 : 방향고정자 홈
26 : 클램핑부 연결탭
27 : 볼트
30 : 클램핑부
31 : 연결탭
32 : 클램프 체결홀
33 : 클램프
34 : 볼트
40 : 화학선량계용 2차 팬텀
41 : 2차 팬텀 상단
42 : 화학선량계 설치공
43 : 2차 팬텀 체결홀
45 : 화학선량계 연결부
46 : 2차 팬텀 하단
47 : 방향고정자 홈
50 : 화학선량계용기
51 : 용기 상단
52 : 화학선량계 용액공
53 : 볼트
54 : 오링 (O-ring)
55 : 용기 연결탭
56 : 오링홈 (O-ring home)
57 : 용기 하단
60 : 필름용 2차 팬텀 (X-Z, Y-Z 평면용)
61 : 필름
62 : 필름 홈
63 : 방향고정자
64 : 체결홀
65 : 볼트
70 : 필름용 2차 팬텀
71 : 2차 팬텀 상단
72 : 2차 팬텀결합요철
73 : 필름
74 : 필름 홈
75 : 2차 팬텀 하단
76 : 방향고정자 홈
80 : 팬텀 지지용 패널
81 : 1차 팬텀 가이드
82 : 1차 팬텀 방향고정자
83 : 프레임 체결홀
84 : 1차 팬텀 체결볼트 홈
85 : 잠금장치 체결홀
86 : 2차 팬텀 방향고정자
87 : 회전축
90 : 잠금장치
91 : 체결홀
92 : 볼트
93 : 방사선측정기구 출입로
100 : 알라닌 선량계 용기부
101 : 보호용 캡 분리탭 홀
102 : 용기 상단
103 : 보호용 캡 홀
104 : 보호용 캡
104a : 보호용 캡 분리탭
104b : 보호용 캡 상단
104c : 보호용 캡 회전방지용 요철
104d : 보호용 캡 하단
105 : 알라닌 선량계
106 : 용기 연결탭
107 : 용기 하단
108 : 용기-팬텀 결합탭
110 : 유리선량계 용기부
111 : 보호용 캡 분리탭 홀
112 : 용기 상단
113 : 보호용 캡 홀
114 : 보호용 캡
114a : 보호용 캡 분리탭
114b : 보호용 캡 상단
114c : 보호용 캡 회전방지용 요철
114d : 보호용 캡 하단
115 : 유리선량계
116 : 용기 연결탭
117 : 용기 하단
118 : 용기-팬텀 결합탭
02 : 이온전리함
03 : 화학선량계용액
04 : 필름(X, Y, Z 방향에 관계없이 필름을 통칭함)
05 : 방사선흡수체(1차팬텀과 2차 팬텀을 통칭함)
06 : 방사선흡수공간
10 : 1차 팬텀
11 : 2차 팬텀(여러 2차 팬텀 전체를 통칭함)
12 : 1차 팬텀방향고정자홈
13 : 1차 팬텀체결홀
14 : 2차 팬텀홀
20 : 이온전리함용 2차 팬텀
21 : 2차 팬텀 상단
22 : 이온전리함 설치공
23 : 2차 팬텀체결홀
24 : 2차 팬텀 하단
25 : 방향고정자 홈
26 : 클램핑부 연결탭
27 : 볼트
30 : 클램핑부
31 : 연결탭
32 : 클램프 체결홀
33 : 클램프
34 : 볼트
40 : 화학선량계용 2차 팬텀
41 : 2차 팬텀 상단
42 : 화학선량계 설치공
43 : 2차 팬텀 체결홀
45 : 화학선량계 연결부
46 : 2차 팬텀 하단
47 : 방향고정자 홈
50 : 화학선량계용기
51 : 용기 상단
52 : 화학선량계 용액공
53 : 볼트
54 : 오링 (O-ring)
55 : 용기 연결탭
56 : 오링홈 (O-ring home)
57 : 용기 하단
60 : 필름용 2차 팬텀 (X-Z, Y-Z 평면용)
61 : 필름
62 : 필름 홈
63 : 방향고정자
64 : 체결홀
65 : 볼트
70 : 필름용 2차 팬텀
71 : 2차 팬텀 상단
72 : 2차 팬텀결합요철
73 : 필름
74 : 필름 홈
75 : 2차 팬텀 하단
76 : 방향고정자 홈
80 : 팬텀 지지용 패널
81 : 1차 팬텀 가이드
82 : 1차 팬텀 방향고정자
83 : 프레임 체결홀
84 : 1차 팬텀 체결볼트 홈
85 : 잠금장치 체결홀
86 : 2차 팬텀 방향고정자
87 : 회전축
90 : 잠금장치
91 : 체결홀
92 : 볼트
93 : 방사선측정기구 출입로
100 : 알라닌 선량계 용기부
101 : 보호용 캡 분리탭 홀
102 : 용기 상단
103 : 보호용 캡 홀
104 : 보호용 캡
104a : 보호용 캡 분리탭
104b : 보호용 캡 상단
104c : 보호용 캡 회전방지용 요철
104d : 보호용 캡 하단
105 : 알라닌 선량계
106 : 용기 연결탭
107 : 용기 하단
108 : 용기-팬텀 결합탭
110 : 유리선량계 용기부
111 : 보호용 캡 분리탭 홀
112 : 용기 상단
113 : 보호용 캡 홀
114 : 보호용 캡
114a : 보호용 캡 분리탭
114b : 보호용 캡 상단
114c : 보호용 캡 회전방지용 요철
114d : 보호용 캡 하단
115 : 유리선량계
116 : 용기 연결탭
117 : 용기 하단
118 : 용기-팬텀 결합탭
Claims (13)
- 감마나이프 수술장비;
상기 감마나이프 수술장비로부터 방출된 감마선이 흡수되는 제 1 공간이 형성된 제 1 팬텀;
상기 제 1 팬텀 내의 삽입되어 결합되고, 상기 제 1 공간을 통해 흡수된 감마선과 관련된 복수의 파라미터를 측정하는 복수의 방사선 측정기구를 포함하는 제 2 팬텀; 및
상기 복수의 방사선 측정기구를 통해 측정된 복수의 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 제어부를 포함하되,
상기 제 1 팬텀은 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 고정적으로 미리 장착되고,
상기 제 1 팬텀과 결합된 제 2 팬텀은 상기 제 1 팬텀과 분리되어 교환 가능한 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수의 정보는 물 흡수선량율 정보, 입사 감마선 위치 정보 및 입사 감마선의 페넘브라 효과 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 팬텀은,
제 1 길이의 반경을 가진 반구형 상반부; 및
상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이의 직경을 가진 원통형 하반부;를 포함하고,
폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methyl Methacrylate) 재질로 제작되며,
상기 원통형 하반부는 상기 제 2 팬텀의 삽입을 위한 공동이 추가적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치. - 제 3항에 있어서,
상기 제 2 팬텀은,
폴리메틸 메타크릴레이트 (Poly-Methyl Methacrylate) 재질로 제작되고,
상기 공동의 내경과 동일한 직경을 갖는 원통형인 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치. - 제 4항에 있어서,
상기 제 2 팬텀이 상기 제 1 팬텀 내의 중심부에 삽입되어 결합되는 경우,
상기 제 2 팬텀의 직경이 상기 공동의 내경과 동일한 것을 이용하여 상기 제 1 팬텀과 제 2 팬텀 사이의 간격을 최소로 함으로써, 매질의 균질성을 최대로 유지하는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수의 방사선 측정기구는,
일정한 체적 내에서 방사선에 의한 전리의 결과 생성된 전하를 검출해서 방사선을 측정하는 이온전리함, 방사선으로 인해 생기는 화학반응을 이용해서 조사선량을 측정하는 화학선량계, 알라린을 이용하여 방사선의 선량을 측정하는 알라닌 선량계 및 유리를 이용하여 방사선의 선량을 측정하는 유리선량계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치. - 제 6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 1 팬텀에 실시간으로 흡수되는 감마선 흡수선량이 기 설정된 수치 이상인지 여부, 상기 이온전리함에 의한 물 흡수선량 측정결과가 상기 감마나이프 수술장비의 치료조건에 적용될 수 있는지 여부, 상기 감마나이프 수술장비의 판매자로부터 명시된 중심이 실제 측정에 의한 중심과 일치하는가 여부 및 수평 방향과 수직 방향으로의 입사 감마선에 의한 페넘브라 효과가 기 설정된 값 이상인지 여부 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 팬텀을 상기 감마나이프 수술장비의 렉셀 G 프레임에 수평으로 연결하고, 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 상기 결합된 제 1 팬텀과 제 2 팬텀이 정렬될 수 있도록 지원하는 팬텀 지지용 패널;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가장치. - 감마나이프 수술장비로부터 감마선이 방출되는 단계;
제 1 팬텀을 통해 상기 방출된 감마선이 흡수되는 단계;
제 2 팬텀이 상기 제 1 팬텀 내의 중심부에 삽입되어 결합되는 단계;
상기 제 2 팬텀에 포함된 복수의 방사선 측정기구를 이용하여 상기 제 1 팬텀을 통해 흡수된 감마선과 관련된 복수의 파라미터 각각을 측정하는 단계; 및
상기 복수의 방사선 측정기구를 통해 측정된 복수의 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 단계;를 포함하되,
상기 제 1 팬텀은 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 고정적으로 미리 장착되고,
상기 제 1 팬텀과 결합된 제 2 팬텀은 상기 제 1 팬텀과 분리되어 교환 가능한 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가방법. - 제 9항에 있어서,
상기 복수의 정보는 물 흡수선량율 정보, 입사 감마선 위치 정보 및 입사 감마선의 페넘브라 효과 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가방법. - 제 9항에 있어서,
상기 복수의 방사선 측정기구는,
일정한 체적 내에서 방사선에 의한 전리의 결과 생성된 전하를 검출해서 방사선을 측정하는 이온전리함, 방사선으로 인해 생기는 화학반응을 이용해서 조사선량을 측정하는 화학선량계, 알라린을 이용하여 방사선의 선량을 측정하는 알라닌 선량계 및 유리를 이용하여 방사선의 선량을 측정하는 유리선량계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가방법. - 제 11항에 있어서,
상기 제 1 팬텀에 실시간으로 흡수되는 감마선 흡수선량이 기 설정된 수치 이상인지 여부, 상기 이온전리함에 의한 물 흡수선량 측정결과가 상기 감마나이프 수술장비의 치료조건에 적용될 수 있는지 여부, 상기 감마나이프 수술장비의 판매자로부터 명시된 중심이 실제 측정에 의한 중심과 일치하는가 여부 및 수평 방향과 수직 방향으로의 입사 감마선에 의한 페넘브라 효과가 기 설정된 값 이상인지 여부 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는, 감마나이프 수술장비의 성능 평가방법. - 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있고, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서,
상기 감마나이프 수술장비의 성능 평가방법은,
감마나이프 수술장비로부터 감마선이 방출되는 단계;
제 1 팬텀을 통해 상기 방출된 감마선이 흡수되는 단계;
제 2 팬텀이 상기 제 1 팬텀 내의 중심부에 삽입되어 결합되는 단계;
상기 제 2 팬텀에 포함된 복수의 방사선 측정기구를 이용하여 상기 제 1 팬텀을 통해 흡수된 감마선과 관련된 복수의 파라미터 각각을 측정하는 단계; 및
상기 복수의 방사선 측정기구를 통해 측정된 복수의 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 감마나이프 수술장비의 성능을 평가하는 단계;를 포함하되,
상기 제 1 팬텀은 상기 감마나이프 수술장비가 적용되는 환자의 두경부 위치에 대응하여 고정적으로 미리 장착되고,
상기 제 1 팬텀과 결합된 제 2 팬텀은 상기 제 1 팬텀과 분리되어 교환 가능한 것을 특징으로 하는, 기록매체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130088817A KR101459510B1 (ko) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | 감마나이프 성능평가 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130088817A KR101459510B1 (ko) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | 감마나이프 성능평가 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101459510B1 true KR101459510B1 (ko) | 2014-11-24 |
Family
ID=52291069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20130088817A KR101459510B1 (ko) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | 감마나이프 성능평가 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101459510B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210080852A (ko) | 2019-12-23 | 2021-07-01 | 연세대학교 산학협력단 | 휴대용 방사선 모니터링 시스템 및 이를 이용한 방사선 모니터링 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030004503A1 (en) | 2001-06-11 | 2003-01-02 | Borje Nilsson | Radiation recording device |
| KR100647491B1 (ko) | 2005-10-21 | 2006-11-23 | 사회복지법인 삼성생명공익재단 | 감마나이프 방사선 수술 장치에 사용할 수 있는 동물실험용정위기구 |
| KR100732533B1 (ko) | 2006-01-04 | 2007-06-27 | 사회복지법인 삼성생명공익재단 | 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한세포주용 정위기구 |
| KR20130106907A (ko) * | 2012-03-21 | 2013-10-01 | 경기대학교 산학협력단 | 두경부 외부 방사선치료의 3차원 선량 평가용 다목적 팬텀 |
-
2013
- 2013-07-26 KR KR20130088817A patent/KR101459510B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100732533B1 (ko) | 2006-01-04 | 2007-06-27 | 사회복지법인 삼성생명공익재단 | 감마나이프 방사선 수술용 장비에 사용되기에 적합한세포주용 정위기구 |
| KR20130106907A (ko) * | 2012-03-21 | 2013-10-01 | 경기대학교 산학협력단 | 두경부 외부 방사선치료의 3차원 선량 평가용 다목적 팬텀 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210080852A (ko) | 2019-12-23 | 2021-07-01 | 연세대학교 산학협력단 | 휴대용 방사선 모니터링 시스템 및 이를 이용한 방사선 모니터링 방법 |
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